DE102014000786B4

DE102014000786B4 - Motorsteuervorrichtung, die eine elektrische Speichervorrichtung und eine Widerstandsentladevorrichtung umfasst

Info

Publication number: DE102014000786B4
Application number: DE102014000786.3A
Authority: DE
Inventors: Masakazu Niwa; Kenta Yamamoto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2034-01-23
Also published as: US9118270B2; CN103973193B; JP5602890B2; CN103973193A; JP2014147226A; US20140210389A1; DE102014000786A1

Abstract

Motorsteuervorrichtung (1), umfassend:einen Gleichrichter (11), der eingerichtet ist, um von einer Wechselstromseite zugeführten Wechselstrom gleichzurichten, um Gleichstrom auszugeben;einen Inverter (12), der mit einer Gleichstromanbindung (13) auf einer Gleichstromseite des Gleichrichters (11) verbunden ist und eingerichtet ist, um eine Zwischenumwandlung des elektrischen Stroms zwischen Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung (13) und Antriebsstrom für einen Motor (2) oder regenerativem elektrischen Strom durchzuführen, die Wechselströme sind;eine Stromausfallerfassungseinheit (14), die eingerichtet ist, um einen Stromausfall auf der Wechselstromseite des Gleichrichters (11) zu erfassen;eine Spannungserfassungseinheit (20), die eingerichtet ist, um einen Gleichspannungswert auf der Gleichstromanbindung (13) zu erfassen;eine elektrische Speichervorrichtung (17), die mit der Gleichstromanbindung (13) verbunden ist und eingerichtet ist, um Gleichstrom zu speichern;eine Ladeeinheit (15), die eingerichtet ist, um eine Verstärkungsfunktion zum Laden der elektrischen Speichervorrichtung (17) bei einer Spannung aufzuweisen, die höher als eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung (13) ist;eine Entladeeinheit (16), die eingerichtet ist, um einen Kurzschluss zwischen der elektrischen Speichervorrichtung (17) und der Gleichstromanbindung (13) herzustellen, um in der elektrischen Speichervorrichtung (17) gespeicherten Gleichstrom zu der Gleichstromanbindung (13) zu entladen;eine Widerstandsentladevorrichtung (19), die mit der Gleichstromanbindung (13) verbunden ist, wobei nach Erfassung des Stromausfalls durch die Stromausfallerfassungseinheit (14) die Widerstandsentladevorrichtung (19) eingerichtet ist, um einen Widerstandsentladebetrieb zur Aufnahme von Gleichstrom der Gleichstromanbindung (13) durch Widerstandsentladen zu beginnen, wenn ein Gleichspannungswert, der durch die Spannungserfassungseinheit (20) erfasst ist, größer oder gleich einem Widerstandsentladebeginnpegel ist, und die Widerstandsentladevorrichtung (19) eingerichtet ist, um den Widerstandsentladebetrieb anzuhalten, wenn der Gleichspannungswert, der durch die Spannungserfassungseinheit (20) erfasst ist, kleiner oder gleich einem Widerstandsentladeanhaltepegel ist, der kleiner als der Widerstandsentladebeginnpegel ist;eine Entladebetriebsbestimmungseinheit (18), die eingerichtet ist, um:- keinen Entladebeginnbefehl zum Betreiben der Entladeeinheit (16) während einer Zeitspanne von einem ersten Zeitpunkt, zu dem die Stromausfallerfassungseinheit (14) den Stromausfall erfasst, bis zu einem zweiten Zeitpunkt auszugeben, zu dem ein Gleichspannungswert, der durch die Spannungserfassungseinheit (20) erfasst ist, kleiner oder gleich einem ersten Schwellwert wird, und- den Entladebeginnbefehl zum Betreiben der Entladeeinheit (16) ab dem zweiten Zeitpunkt auszugeben; undeine Schwellwertsetzeinheit (21), die eingerichtet ist, um den ersten Schwellwert gemäß einem Motorantriebsbefehl, der den Betrieb des Motors (2) anweist, oder Motorabgabeinformationen zu setzen, die Informationen bezüglich der Abgabe des Motors (2) sind, der auf der Grundlage des Motorantriebsbefehls läuft,wobei die Schwellwertsetzeinheit (21) eingerichtet ist, um den ersten Schwellwert auf einen Wert kleiner oder gleich einem Spitzenwert einer Eingangsspannung auf der Wechselstromseite des Gleichrichters (11) zu setzen, wenn der Motorantriebsbefehl oder die Motorabgabeinformationen einen regenerierenden Zustand angeben, in dem der Motor elektrischen Strom regeneriert, unddie Schwellwertsetzeinheit (21) eingerichtet ist, um den ersten Schwellwert gemäß der Größenordnung der Beschleunigung, die durch den Motorantriebsbefehl angegeben ist, oder der Größenordnung der Abgabe des Motors zu setzen, die durch die Motorabgabeinformationen gesetzt sind, und ebenso auf einen Wert kleiner als der Widerstandsentladeanhaltepegel, wenn der Motorantriebsbefehl oder die Motorabgabeinformationen einen Stromlaufzustand angeben, in dem der Motor elektrischen Strom aufnimmt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung, die Wechselstrom, der von einer Wechselstromseite zugeführt wird, in Gleichstrom umwandelt, um den Gleichstrom auszugeben, und dann weiterhin den Gleichstrom in Wechselstrom zum Antreiben eines Motors invertiert, um dem Motor den Wechselstrom zuzuführen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Motorsteuervorrichtung, die eine elektrische Speichervorrichtung, die Energie zum Schutz des Betriebs zu dem Zeitpunkt eines Stromausfalls speichert, und eine Widerstandsentladevorrichtung umfasst, die Gleichstrom einer Gleichstromanbindung durch Widerstandsentladung aufnimmt.
In einer Motorsteuervorrichtung, die einen Motor in einer Werkzeugmaschine, einer Schmiedekopfmaschine, einer Spritzgussmaschine, einer Industriemaschine oder jedem verschiedener Roboter antreibt, wird Wechselstrom, der von einer Wechselstromzufuhr eingegeben wird, einmal in Gleichstrom umgewandelt, und wird dann weiter in Wechselstrom invertiert. Dieser Wechselstrom wird als Antriebsstrom für den Motor verwendet, der für jede Antriebsachse vorgesehen ist. Die Motorsteuervorrichtung umfasst einen Gleichrichter und einen Inverter. Der Gleichrichter richtet den Wechselstrom gleich, der von der Wechselstromzufuhrseite zugeführt ist, bei der eine dreiphasige Wechselstromeingangszufuhr vorliegt, um Gleichstrom auszugeben. Der Inverter ist mit einer Gleichstromanbindung auf einer Gleichstromseite des Gleichrichters verbunden. Der Inverter führt eine Zwischenumwandlung des elektrischen Stroms zwischen Gleichstrom der Gleichstromanbindung und dem Antriebsstrom für den Motor oder regenerativem elektrischen Strom durch, die Wechselströme sind. Die Motorsteuervorrichtung steuert eine Geschwindigkeit oder ein Drehmoment des Motors, oder eine Position eines Rotors des Motors, wobei der Motor mit einer Wechselstromseite des Inverters verbunden ist.
Unlängst wurde in vielen Fällen - auf Grund der Nachfrage zum Einsparen von Energie - eine Motorsteuervorrichtung mit einem Gleichrichter durch ein elektrisches Stromzufuhrregenerationsverfahren vorgesehen, das zu der Wechselstromzufuhrseite regenerative Energie zurückführen kann, die zu dem Zeitpunkt der Motorabbremsung erzeugt wird.
16 zeigt eine Konfiguration einer allgemeinen Motorsteuervorrichtung, die eine Vielzahl von Motoren antreibt. Die Motorsteuervorrichtung 101 umfasst einen Gleichrichter 11 und einen Inverter 12. Der Gleichrichter 11 richtet Wechselstrom von einer kommerziellen dreiphasigen Wechselstromeingangszufuhr 3 gleich, um Gleichstrom auszugeben. Der Inverter 12 ist mit einer Gleichstromanbindung 13 auf einer Gleichstromseite des Gleichrichters 11 verbunden. Der Inverter 12 invertiert den Gleichstrom, der von dem Gleichrichter 11 ausgegeben ist, in Wechselstrom einer gewünschten Spannung und einer gewünschten Frequenz, der als ein Antriebsstrom für einen Motor 2 zugeführt wird, oder wandelt von dem Motor 2 regenerierten Wechselstrom in Gleichstrom um. Die Motorsteuervorrichtung 101 steuert eine Geschwindigkeit oder ein Drehmoment des Motors 2, oder eine Position eines Rotors des Motors 2, wobei der Motor 2 mit einer Wechselstromseite des Inverters 12 verbunden ist. Die gleiche Anzahl von Invertern 12 wie die Anzahl der Motoren 2 ist zur individuellen Zuführung von Antriebsstrom zu jedem der Motoren 2 vorgesehen, die jeweils entsprechend einer Vielzahl von Antriebsachse versehen ist, um die Motoren 2 anzutreiben und zu steuern. In vielen Fällen ist jedoch ein Gleichrichter 11 für eine Vielzahl der Inverter 12 vorgesehen, um Kosten einzusparen und den Raumbedarf der Motorsteuervorrichtung 101 zu verringern.
Eine (nicht gezeigte) Steuervorrichtung höherer Ebene sendet einen Motorantriebsbefehl zu jedem Inverter 12, um den Betrieb des Invertierens von Gleichstrom in Wechselstrom durch jeden Inverter 12 zu steuern (konkreter gesagt den Schaltbetrieb von Schaltvorrichtungen in jedem Inverter 12). Dadurch führt die Steuervorrichtung höherer Ebene die Steuerung derart durch, dass jeder Inverter 12 Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 invertiert, um gewünschten Wechselstrom auszugeben. Der Motor 2 operiert mit einem Antriebsstrom, der der Wechselstrom ist, der von dem Inverter 12 ausgegeben ist. Demgemäß kann das Steuern von Wechselstrom, der von dem Inverter 12 ausgegeben ist, eine Geschwindigkeit oder ein Drehmoment des Motors 2, oder eine Position des Rotors des Motors 2 steuern, wobei der Motor 2 mit der Wechselstromseite des Inverters 12 verbunden ist. Steuert die Motorsteuervorrichtung 101 den Motor, um abgebremst zu werden, dann wird regenerativer elektrischer Strom aus dem Motor 2 erzeugt. Dieser regenerative elektrische Strom durchläuft den Inverter 12, um in Gleichstrom umgewandelt zu werden, wird zu der Gleichstromanbindung 13 zurückgegeben und wird weiterhin in Wechselstrom durch den Gleichrichter 11 invertiert. Dann wird der Wechselstrom zu einer Wechselstromzufuhrseite zurückgegeben, auf der eine dreiphasige Wechselstromeingangszufuhr 3 vorliegt.
In einer derartigen Motorsteuervorrichtung 101 ist es schwierig, den Normalbetrieb des Motors 2 fortzusetzen, wenn ein Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters 11 auftritt und eine Eingangsstromzufuhrspannung absinkt. Aus diesem Grund können Unannehmlichkeiten auftreten. Zum Beispiel werden der Motor 2, die Motorsteuervorrichtung 101, die den Motor 2 antreibt, ein Werkzeug, das mit dem Motor 2 verbunden ist, der durch die Motorsteuervorrichtung 101 angetrieben wird, ein maschinelles Bearbeitungsobjekt, das durch das Werkzeug maschinell bearbeitet wird, ein Herstellungsfließband, das die Motorsteuervorrichtung 101 umfasst und dergleichen beschädigt oder verformt. Demgemäß wird eine Stromausfallerfassungseinheit 14 auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters 11 vorgesehen, um zu überwachen, ob ein Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters 11 auftritt oder nicht. Erfasst die Stromausfallerfassungseinheit 14 das Auftreten eines Stromausfalls, dann wird die Motorsteuervorrichtung 101 betrieben, um einen Schutzvorgang zur Vermeidung der vorstehend beschriebenen Unannehmlichkeit durchzuführen oder die Unannehmlichkeit auf ein Minimum abzusenken. Als eine Vorrichtung, die Energie speichert, die zum Durchführen des Schutzvorgangs zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls verwendet wird, ist eine elektrische Speichervorrichtung 17 über eine Ladeeinheit 15 und eine Entladevorrichtung 16 mit der Gleichstromanbindung 13 zwischen dem Gleichrichter 11 und dem Inverter 12 verbunden. Eine Lade- und Entladesteuereinheit 118 gibt zu der Ladeeinheit 15 einen Ladebefehl aus, der die elektrische Speichervorrichtung 17 zum Speichern von Gleichstrom veranlasst. Die Lade- und Entladesteuereinheit 118 gibt zu einer Entladeeinheit 16 einen Entladebeginnbefehl aus, der veranlasst, dass der in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherte Gleichstrom zu der Gleichstromanbindung 13 entladen wird.
Durch den Betrieb der Entladeeinheit 16 wird der in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherte Gleichstrom der Gleichstromanbindung 13 zugeführt. Tritt zum Beispiel ein Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters 11 auf, oder ist die dreiphasige Wechselstromeingangszufuhr 3, die auf der Wechselstromzufuhrseite vorliegt, ein elektrischer Generator, dann ist es schwierig, regenerative Energie zu der Wechselstromzufuhrseite zurückzugeben, auf der die dreiphasige Wechselstromeingangszufuhr 3 vorliegt. Ferner besteht die Möglichkeit, dass eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 auf eine Spannung jenseits den Stehspannungen des Gleichrichters 11, der Schaltvorrichtungen in dem Inverter 12 und dergleichen ansteigt. Wird dies berücksichtigt, um mit einer derartigen Situation fertig zu werden, wird eine Widerstandsentladevorrichtung 19 auf der Gleichstromanbindung 13 zwischen dem Gleichrichter 11 und dem Inverter 12 vorgesehen. Dadurch wird eine Maßnahme zur Aufnahme von Gleichstrom - als Wärmeenergie eines Widerstands (ebenso als „regenerativer Widerstand bezeichnet) in der Widerstandsentladevorrichtung 19 - geschaffen, der von der elektrischen Speichervorrichtung 17 zugeführt ist, und von regenerativem elektrischen Strom geschaffen, der zu dem Zeitpunkt der Motorabbremsung erzeugt wird.
In der Motorsteuervorrichtung 101, die die vorstehend beschriebene Konfiguration umfasst, gibt die Lade- und Entladesteuereinheit 118, bevor der Motor 2 angetrieben wird, einen Ladebefehl zu der Ladeeinheit 15 aus, und wird Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeichert. Nachdem eine Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung 17 eine gewünschte Gleichspannung erreicht, beginnt die Motorsteuervorrichtung 101, den Motor 2 anzutreiben und zu steuern. Da eine Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung 17 auf Grund natürlicher Entladung und dergleichen absinkt, wird die elektrische Speichervorrichtung 17 durch die Ladeeinheit 15 ebenso während einer Zeitspanne kontinuierlich geladen, in der der Motor 2 angetrieben wird. Wird mit anderen Worten eine Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung 17 kleiner oder gleich einer vorbestimmten Spannung, dann gibt die Lade- und Entladesteuereinheit 118 einen Ladebefehl zu der Ladeeinheit 15 derart aus, dass die elektrische Speichervorrichtung 17 geladen wird.
Erfasst die Stromausfallserfassungseinheit 14 das Auftreten eines Stromausfalls, dann hält die Lade- und Entladesteuereinheit 118 die Ausgabe eines Ladebefehls zu der Ladeeinheit 15 an und gibt einen Entladebeginnbefehl zu der Entladeeinheit 16 aus. Dadurch wird das Laden der elektrischen Speichervorrichtung 17 durch die Ladeeinheit 15 angehalten, und wird in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom zu der Gleichstromanbindung 13 über die Entladeeinheit 16 entladen. Die (nicht gezeigte) Steuervorrichtung höherer Ebene gibt zu jedem Inverter 12 einen Motorantriebsbefehl zum Durchführen eines Schutzbetriebs zur Vermeidung der Unannehmlichkeit oder zum Abmildern der Unannehmlichkeit auf ein Minimum aus, wobei die Unannehmlichkeit in einem Totalschaden oder dergleichen des Motors 2 besteht. In diesem Fall treibt die Motorsteuervorrichtung 101 den Motor 2, ein Werkzeug, das mit dem Motor 2 verbunden ist, der durch die Motorsteuervorrichtung 101 angetrieben ist, ein maschinelles Bearbeitungsobjekt, das durch das Werkzeug maschinell bearbeitet wird, ein Herstellungsfließband, das die Motorsteuervorrichtung 101 umfasst, und dergleichen an. Auf der Grundlage des Motorantriebsbefehls für den Schutzbetrieb führt der Inverter 12 einen Schaltbetrieb der Schaltvorrichtungen in dem Inverter 12 durch, um Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 in Wechselstrom zu invertieren, der gerade den Motor 2 befähigt, den Schutzbetrieb durchzuführen, und gibt der Inverter 12 den invertierten Wechselstrom aus. Durch den Betrieb der Entladeeinheit 16 wird in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom der Gleichstromanbindung 13 zugeführt. Es ist jedoch möglich, dass eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 Stehspannungen des Gleichrichters 11, der Schaltvorrichtungen in dem Inverter 12 und dergleichen übersteigt, und auf eine Spannung anzuwachsen, die womöglich einen Totalschaden an der Vorrichtung nach sich zieht. Um diesen zu vermeiden, wandelt die Widerstandsentladevorrichtung 19 zu dem Zeitpunkt des Schutzbetriebs Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 in Wärmeenergie um, um den Gleichstrom aufzunehmen, wenn eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 eine spezifizierte Spannung oder darüber erreicht.
Ein Beispiel der Ladeeinheit 15, der Entladeeinheit 16 und der Widerstandsentladevorrichtung 19 wird wie folgt beschrieben.
Zum Beispiel umfasst eine Motorsteuervorrichtung gemäß der JP 2014 - 23 241 A (die unter der Anmeldenummer JP 2012-158 483 eingereicht wurde und deren Patentfamilienmitglied DE 10 2013 011 483 A1 Stand der Technik nach §3(2) Patentgesetz darstellt) eine elektrische Speichervorrichtung auf einer Gleichstromanbindung zwischen einem Gleichrichter und einem Inverter, und verstärkt eine Spannung auf der Gleichstromanbindung, um in der elektrischen Speichervorrichtung Energie zum Schutzbetrieb zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls zu speichern. Dadurch wird eine Speicherenergie auf einem Einheitsvolumen maximiert, um Volumen und Kosten der elektrischen Speichervorrichtung zu verringern.
17 zeigt ein Schaltungsdiagramm, das ein konkretes Beispiel der Ladeeinheit in der Motorsteuervorrichtung gemäß der JP 2014 - 23 241 A zeigt. In der Motorsteuervorrichtung gemäß der JP 2014 - 23 241 A wird die Ladeeinheit 15 mit einer Verstärkungsfunktion zum Laden der (nicht gezeigten) elektrischen Speichervorrichtung bei einer Spannung, die höher als eine Gleichspannung auf der (nicht gezeigten) Gleichstromanbindung ist, durch eine Abwärts-/Aufwärts-Chopperschaltung aufgebaut, die Schalter S1 und S2, Dioden D1 und D2 und eine Induktivität L1 umfasst. Wird die elektrische Speichervorrichtung geladen, dann wird auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen einer Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung und einer Gleichspannung der Gleichstromanbindung eine Ein-/Aussteuerung bei den Schaltern S1 und S2 durchgeführt. Ist eine Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung kleiner als eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung, dann wird der Schalter S2 normalerweise auf Aus gehalten, und wird die Ein-/Aussteuerung auf dem Schalter S1 bei einem vorbestimmten Betriebsverhältnis durchgeführt, um die elektrische Speichervorrichtung zu laden. Wird eine Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung größer als eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung, dann wird der Schalter S1 normalerweise auf Ein gehalten, und wird eine Ein-/Aussteuerung auf dem Schalter S2 mit einem vorbestimmten Betriebsverhältnis durchgeführt, um die elektrische Speichervorrichtung zu laden. Durch eine derartige Ladeeinheit 15 kann die elektrische Speichervorrichtung derart geladen werden, dass eine Spannung der elektrischen Speichervorrichtung auf eine Spannung verstärkt wird, die höher als eine Gleichspannung der Gleichstromanbindung 13 ist. Ist zum Beispiel die elektrische Speichervorrichtung ein Kondensator, dann ist die in dieser elektrischen Speichervorrichtung gespeicherte Energie P[J] proportional zum Quadrat einer Ladespannung V, wie durch die Gleichung 1 ausgedrückt, wobei die Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung V[V] ist und eine Kapazität C[F] ist. $P = ½ {CV}^{2}$
In der Erfindung gemäß der JP 2014 - 23 241 A wird eine Spannung der elektrischen Speichervorrichtung in die Nähe einer Stehspannung von jeder Vorrichtung des Gleichrichters und des Inverters verstärkt, die mit der Gleichstromanbindung verbunden sind, wodurch die gespeicherte Energie in einem Einheitsvolumen maximiert werden kann. Demgemäß ist es möglich, den elektrischen Speicher zu miniaturisieren und die Kosten zu verringern.
18 zeigt ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die Entladeeinheit gemäß der Erfindung zeigt, die in der JP H11-178 245 A beschrieben ist. Gemäß der in der JP H11-178 245 A beschriebenen Erfindung ist die Entladeeinheit 16 durch einen Thyristor S3 und eine Induktivität L2 aufgebaut. Tritt ein Stromausfall auf einer Wechselstromzufuhrseite eines (nicht gezeigten) Gleichrichters auf, dann wird der Thyristor S3 eingeschaltet, um einen Kurzschluss zwischen einer (nicht gezeigten) Gleichstromanbindung und einer (nicht gezeigten) elektrischen Speichervorrichtung herzustellen, um in der elektrischen Speichervorrichtung gespeicherten Gleichstrom der Gleichstromanbindung zuzuführen.
19 zeigt ein Schaltungsdiagramm, das ein konkretes Beispiel der Widerstandsentladevorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß der JP 2014 - 23 241 A A-zeigt. 20 zeigt ein Beispiel der Fluktuation in einer Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung zu dem Zeitpunkt des Stromausfallbetriebs in dem einen konkreten Beispiel der Widerstandsentladevorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß der JP 2014 - 23 241 A . Wie in 19 gezeigt, umfasst die Widerstandsentladevorrichtung 19 einen Widerstand R1 und einen Schalter S4, der zwischen diesem Widerstand R1 und der (nicht gezeigten) Gleichstromanbindung öffnet und schließt. Nachdem das Auftreten eines Stromausfalls auf der Wechselstromzufuhrseite des (nicht gezeigten) Gleichrichters erfasst wird, wenn eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung einen Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel überschreitet, der vorab gesetzt wird, dann wird der Schalter S4 geschlossen. Dadurch wird regenerative Energie von dem (nicht gezeigten) Inverter zu der Gleichstromanbindung bei dem Widerstand R1 als Wärmenergie derart aufgenommen, dass eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung absinkt. Nimmt eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung auf einen Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel ab, der vorab gesetzt ist, dann wird der Schalter S4 geöffnet. Dadurch wird auf Grund der regenerativen Energie aus dem Inverter zu der Gleichstromanbindung eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung in einen Ansteigezustand verbracht. Somit veranlasst ein Beginn und ein Anhalten des Widerstandsentladevorgangs die Widerstandsentladevorrichtung 19, dass eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung wiederholt zwischen dem Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel und dem Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel ansteigt und abfällt. Wie in 20 gezeigt, liegt im Allgemeinen eine Hysterese zwischen dem Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel und dem Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel derart vor, dass ein Schalten zwischen dem Beginn und dem Anhalten des Widerstandsentladevorgangs der Widerstandsentladevorrichtung 19 nicht zu oft auftritt.
Wie zum Beispiel in der JP 2002-338 151 A beschrieben, wird eine Anhebevorrichtung vorgeschlagen. In der Anhebevorrichtung ist eine elektrische Speichervorrichtung über eine Lade- und Entladevorrichtung mit einem Glättungskondensator verbunden, der zwischen einer Gleichrichtereinheit und einem Inverter vorgesehen ist. Zu dem Zeitpunkt des regenerativen Betriebs wird die elektrische Speichervorrichtung durch die abfallende Spannung des Glättungskondensators geladen. Zu dem Zeitpunkt des Stromlaufs und zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls wird eine Spannung der elektrischen Speichervorrichtung verstärkt und zu dem Glättungskondensator entladen. Demgemäß ist es möglich, regenerative Energie effektiv zu verwenden, ohne eine Kapazität der elektrischen Speichervorrichtung zu erhöhen.
Des Weiteren, wie zum Beispiel in der JP 2005-192 298 A beschrieben, wird eine Anhebevorrichtung vorgeschlagen. In der Anhebevorrichtung ist eine wiederaufladbare Batterie über einen DC-DC-Wandler mit einem Glättungskondensator zwischen einem Wandler und einem Inverter verbunden. Die wiederaufladbare Batterie wird durch einen initialen Ladestrom geladen, der durch einen Schätzwert eines Inverters, der elektrischen Strom zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls aufnimmt, und einer Spannung der wiederaufladbaren Batterie bestimmt wird. Lediglich zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls wird elektrischer Strom von der wiederaufladbaren Batterie zugeführt. Dadurch befindet sich zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls die wiederaufladbare Batterie in einem Vollladezustand, so dass ein Langzeitbetrieb mit Sicherheit durchgeführt werden kann.
Des Weiteren, wie zum Beispiel in der JP 2009-261 161 A beschrieben, liegt ein Verfahren vor, in dem ein Kondensator zwischen einer Wandlereinheit und einer Invertereinheit vorgesehen ist, und zu dem Zeitpunkt der Erfassung eines Spannungsabfalls auf einer Gleichstromseite des Gleichrichters, der durch ein Absinken in der Wechselspannung auf einer Wechselstromseite des Gleichrichters verursacht wird, wird in dem Kondensator gespeicherte Energie verwendet, um den Betrieb eines Motors fortzusetzen.
In einem Fall jedoch, in dem eine elektrische Speichervorrichtung unter Verwendung einer Ladeeinheit mit einer Verstärkungsfunktion zum Laden einer elektrischen Energiespeichervorrichtung auf eine Spannung höher als eine Gleichspannung einer Gleichstromanbindung verstärkt und geladen wird, besteht die Möglichkeit, dass wenn angefangen wird, Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zuzuführen, unmittelbar nachdem ein Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters auftritt, Energie zum Schutzbetrieb zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls durch die Widerstandsentladevorrichtung aufgenommen wird, und es deshalb schwierig ist, einen beabsichtigten Schutzbetrieb durchzuführen.
21 zeigt eine Spannungsfluktuation in der Gleichstromanbindung und eine Spannungsfluktuation in der elektrischen Speichervorrichtung, wenn ein Stromausfall während des Motoranhaltens auftritt, und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung in einer Situation zugeführt wird, in der die elektrische Speichervorrichtung unter Verwendung der Ladeeinheit mit der Verstärkungsfunktion verstärkt und geladen wird. Tritt ein Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters während des Motoranhaltens auf, dann wird begonnen, Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zuzuführen, steigt eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung auf eine Spannung nahe einer initialen Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung an, da eine Kapazität der elektrischen Speichervorrichtung im Allgemeinen größer als die Summe der Kapazitäten des Gleichrichters und des Inverters ist. Zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls ist es schwierig, elektrischen Strom zum Antreiben des Motors von der Wechselstromzufuhrseite zuzuführen, und wird demgemäß der Schutzbetrieb durch die in der elektrischen Energiespeichervorrichtung und der Gleichstromanbindung gespeicherte Energie durchgeführt.
Tritt jedoch ein Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters während der Motordrehung auf, dann ist es schwierig, Energie der elektrischen Speichervorrichtung effektiv zu verwenden. 22A und 22B zeigen eine Spannungsfluktuation in der Gleichstromanbindung und eine Spannungsfluktuation in der elektrischen Speichervorrichtung, wenn ein Stromausfall während der Motordrehung auftritt, und wird Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung in einer Situation zugeführt, in der die elektrische Speichervorrichtung unter Verwendung der Ladeeinheit mit der Verstärkungsfunktion verstärkt und geladen wird. 22A zeigt eine Motorgeschwindigkeit, und 22B zeigt Spannungen auf der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung. Ein Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel der Widerstandsentladevorrichtung wird auf einen Pegel gesetzt, der jede Vorrichtung des Gleichrichters und des Inverters schützt, die mit der Gleichstromanbindung verbunden sind. Außerdem wird die elektrische Speichervorrichtung fast bis hin zu einer Stehspannung von jeder Vorrichtung des Gleichrichters und des Inverters, die mit der Gleichstromanbindung verbunden sind, durch die Ladeeinheit verstärkt und geladen. Demgemäß wird der Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel der Widerstandsentladevorrichtung auf eine Spannung gesetzt, die fast größer oder gleich einer Spannung ist, mit der die elektrische Speichervorrichtung durch Verstärkung geladen wird, wie in 22 B gezeigt. Tritt ein Stromausfall während der Motordrehung auf, dann wird der Schutzbetrieb begonnen und wird der Motor abgebremst. Des Weiteren wird zu demselben Zeitpunkt wie die Motorabbremsung begonnen, Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zuzuführen. Zusätzlich wird ebenso regenerativer elektrischer Strom von dem Motor zu der Gleichstromanbindung zurückgegeben. Aus diesem Grund überschreitet eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung die initiale Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung. Erreicht eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung den Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel, der vorab gesetzt ist, dann beginnt die Widerstandsentladevorrichtung den Widerstandsentladevorgang. Dadurch wird Gleichstrom der elektrischen Speichervorrichtung und der Gleichstromanbindung als Wärmeenergie aufgenommen, und wird eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung in einen abnehmenden Zustand verbracht. Ist der Widerstandsentladevorgang erst einmal begonnen, dann wird der Widerstandsentladevorgang durchgeführt, bis Spannungen auf der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung auf den Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel absinken. Danach, in einer Zeitspanne, in der der Motor abgebremst wird, steigt und fällt eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung wiederholt zwischen dem Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel und dem Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel an und ab. In der Zeitspanne, in der der Motor abgebremst wird, steigt eine Spannung der elektrischen Speichervorrichtung nicht an, und wird auf dem Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel beibehalten.
Wird begonnen, Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung unmittelbar nach dem Auftreten des Stromausfalls zuzuführen, dann steigt somit eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung an, und erreicht eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung den Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel, dann wird der Widerstandsentladebetrieb der Widerstandsentladevorrichtung derart begonnen, dass eine Gleichspannung absinkt. Das Absinken einer Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung setzt sich fort, bis eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung den Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel erreicht. Der Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel ist niedriger als die initiale Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung. Demgemäß wird Energie, die beinahe einer Spannung von der initialen Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung bis zu dem Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel entspricht, durch die Widerstandsentladevorrichtung verschwenderisch aufgenommen. Es wird mit anderen Worten ein Teil der Energie der elektrischen Speichervorrichtung, die zum Schutzbetrieb gespeichert ist, verschwenderisch als Wärmeenergie durch die Widerstandsentladevorrichtung aufgenommen. Aus diesem Grund ist die Energieeffizienz gering. Es besteht die Möglichkeit, dass die Energie, die für den Schutzbetrieb erforderlich ist, unzureichend ist, abhängig von einer Aufnahmesituation von Gleichstrom, der aus der elektrischen Speichervorrichtung entladen wird, wobei die Aufnahme durch die Widerstandsentladevorrichtung durchgeführt ist. Ist eine Energiespeicherkapazität der elektrischen Speichervorrichtung ausgelegt, einen Spielraum aufzuweisen, so dass Energie, die für den Schutzbetrieb erforderlich ist, nicht unzureichend wird, dann wird ein Volumen und werden Kosten der elektrischen Speichervorrichtung erhöht.
Die Druckschrift JP 2005-145 687 A offenbart eine Aufzugsteuervorrichtung zur Ansteuerung und zum Treiben einer Aufzuggondel, wobei die Vorrichtung einen Wandler, einen Inverter und Stromverteiler zwischen dem Wandler und dem Inverter umfasst. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zum Laden/Entladen mit einer entsprechenden Stromspeichervorrichtung. Die Spannung über den Stromverteilern wird überwacht und ggf. ein Stromausfall auf den Stromverteilern erfasst.
Die Druckschrift US 5 814 956 A offenbart eine Technik, die eine Hysterese zur Steuerung eines Bremswiderstands verwendet.
Die Druckschrift JP H03- 56 047 A offenbart eine Technik, in der ein sogenanntes nicht-abschaltbares Ventil mit einer Drosselinduktivität in Reihe geschaltet ist, um eine Stromspeichereinrichtung über einen Gleichstromzwischenkreis zu entladen.
Kurzfassung der Erfindung
In Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme besteht eine Aufgabe der Erfindung in einer Bereitstellung einer Motorsteuervorrichtung, die effizient Energie, die in einer elektrischen Speichervorrichtung gespeichert ist, als Energie zum Schutzbetrieb zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls verwenden kann.
Gemäß der Erfindung wird eine Motorsteuervorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch bereitgestellt.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird klarer verstanden werden durch Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen. Es zeigen:

1 ein Schaltungsdiagramm, das eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
2 ein Schaltungsdiagramm, das ein weiteres konkretes Beispiel einer Ladeeinheit zeigt;
3 einen ersten Schwellwert, der in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel gesetzt ist;
4A eine Spannungsfluktuation in der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel, wenn ein Stromausfall während der Motordrehung auftritt und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zugeführt wird, und zeigt eine Motorgeschwindigkeit;
4B eine Spannungsfluktuation in der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel, wenn ein Stromausfall während der Motordrehung auftritt und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zugeführt wird, und zeigt Spannungen auf der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung;
5 ein Beispiel einer Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel unmittelbar nach Beginn der Gleichstromentladung aus der elektrischen Speichervorrichtung;
6 den ersten Schwellwert und einen zweiten Schwellwert, die in einer Motorsteuervorrichtung gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel gesetzt sind;
7A eine Spannungsfluktuation der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel, wenn ein Stromausfall während der Motordrehung auftritt, und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zugeführt wird, und zeigt eine Motorgeschwindigkeit;
7B eine Spannungsfluktuation der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel, wenn ein Stromausfall während der Motordrehung auftritt, und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zugeführt wird, und zeigt Spannungen bei der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung;
8 ein Schaltungsdiagramm, das eine Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
9 das Setzen des ersten Schwellwerts in einer Schwellwertsetzeinheit in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel;
10 ein Beispiel einer Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unmittelbar nach Beginn des Gleichstromentladens aus der elektrischen Speichervorrichtung;
11 ein Schaltungsdiagramm, das eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel zeigt;
12 einen dritten Schwellwert, der in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel gesetzt ist;
13A eine Spannungsfluktuation der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel, wenn der Stromausfall während der Motordrehung auftritt, und die elektrische Speichervorrichtung Gleichstrom zu der Gleichstromanbindung zuführt, und zeigt eine Motorgeschwindigkeit;
13B eine Spannungsfluktuation der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel, wenn der Stromausfall während der Motordrehung auftritt und die elektrische Speichervorrichtung Gleichstrom der Gleichstromanbindung zuführt, und zeigt einen Motorantriebsbefehl oder Motorausgangsinformationen;
13C eine Spannungsfluktuation der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel, wenn ein Stromausfall während der Motordrehung auftritt und die elektrische Speichervorrichtung Gleichstrom der Gleichstromanbindung zuführt, und zeigt Spannungen auf der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung;
14 den dritten Schwellwert und einen vierten Schwellwert, die in der Motorsteuervorrichtung gemäß einem dritten Vergleichsbeispiel gesetzt sind;
15A eine Spannungsfluktuation der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel, wenn ein Stromausfall während der Motorbeschleunigung auftritt und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zugeführt wird, und zeigt eine Motorgeschwindigkeit;
15B eine Spannungsfluktuation der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel, wenn der Stromausfall während der Motorbeschleunigung auftritt, und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zugeführt wird, und zeigt einen Motorantriebsbefehl und Motorausgangsinformationen;
15C eine Spannungsfluktuation der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel, wenn der Stromausfall während der Motorbeschleunigung auftritt, und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zugeführt wird, und zeigt Spannungen auf der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung;
16 eine Konfiguration einer allgemeinen Motorsteuervorrichtung, die eine Vielzahl von Motoren antreibt;
17 ein Schaltungsdiagramm, das ein konkretes Beispiel der Ladeeinheit in der Motorsteuervorrichtung gemäß der JP 2014 - 23 241 A zeigt;
18 ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die Entladeeinheit in der Erfindung zeigt, die in der JP H 11-178 245 A beschrieben ist;
19 ein Schaltungsdiagramm, das ein konkretes Beispiel der Widerstandsentladevorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß der JP 2014 - 23 241 A zeigt;
20 ein Beispiel der Fluktuation in einer Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung zu dem Zeitpunkt des Stromausfallbetriebs in dem einen konkreten Beispiel der Widerstandsentladevorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß der JP 2014 - 23 241 A ;
21 eine Spannungsfluktuation in einer Gleichstromanbindung und eine Spannungsfluktuation in einer elektrischen Speichervorrichtung, wenn ein Stromausfall während eines Motoranhaltens auftritt, und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung in einer Situation zugeführt wird, in der die elektrische Speichervorrichtung unter Verwendung einer Ladeeinheit mit einer Verstärkungsfunktion verstärkt und geladen wird;
22A eine Spannungsfluktuation in der Gleichstromanbindung und eine Spannungsfluktuation in der elektrischen Speichervorrichtung, wenn ein Stromausfall während der Motordrehung auftritt, und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung in einer Situation zugeführt wird, in der die elektrische Speichervorrichtung unter Verwendung der Ladeeinheit mit der Verstärkerfunktion verstärkt und geladen wird, und zeigt eine Motorgeschwindigkeit; und
22B eine Spannungsfluktuation in der Gleichstromanbindung und eine Spannungsfluktuation in der elektrischen Speichervorrichtung, wenn ein Stromausfall während der Motordrehung auftritt, und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung in einer Situation zugeführt wird, in der die elektrische Speichervorrichtung unter Verwendung der Ladeeinheit mit der Verstärkungsfunktion verstärkt und geladen wird, und zeigt Spannungen auf der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung.

Ausführliche Beschreibung
Nachstehend werden eine Motorsteuervorrichtung, die eine elektrische Speichervorrichtung und eine Widerstandsentladevorrichtung umfasst, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Es ist jedoch ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel eingeschränkt ist, das in den nachfolgenden Zeichnungen oder der nachfolgenden Beschreibung gezeigt ist.
In dem Ausführungsbeispiel, das nachstehend beschrieben ist, wird eine Motorsteuervorrichtung beschrieben, die eine Vielzahl von Motoren antreibt und steuert. Die Anzahl der angetriebenen und gesteuerten Motoren schränkt jedoch die Erfindung nicht insbesondere ein.
1 zeigt ein Schaltungsdiagramm, das eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. Nachstehend bezeichnen Elemente, denen die gleichen Bezugszeichen in den verschiedenen Zeichnungen beigeordnet sind, die bildenden Elemente mit den gleichen Funktionen.
Die Motorsteuervorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel umfasst einen Gleichrichter 11, Inverter 12, eine Stromausfallerfassungseinheit 14, eine Spannungserfassungseinheit 20, eine elektrische Speichervorrichtung 17, eine Ladeeinheit 15, eine Entladeeinheit 16, eine Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 und eine Widerstandsentladevorrichtung 19.
Der Gleichrichter 11 richtet Wechselstrom gleich, der von einer Wechselstromzufuhrseite zugeführt ist, auf der eine kommerzielle dreiphasige Wechselstromeingangszufuhr 3 vorliegt, um Gleichstrom zu einer Seite einer Gleichstromanbindung 13 auszugeben, die eine Gleichstromseite des Gleichrichters 11 ist. Gemäß der Erfindung ist ein Ausführungsbeispiel des verwendeten Gleichrichters 11 nicht insbesondere eingeschränkt. Das Ausführungsbeispiel des verwendeten Gleichrichters 11 ist zum Beispiel eine dreiphasige Vollwellengleichrichterschaltung mit einer stromgebenden 120°-Stromregenerationsfunktion, eine Gleichrichterschaltung durch ein PWM-Steuerverfahren oder dergleichen.
Der Gleichrichter 11 und die Inverter 12 sind miteinander über die Gleichstromanbindung 13 verbunden. Die Inverter 12 werden als Invertierungsschaltungen aufgebaut, die in sich Schaltvorrichtungen umfassen, wie PWM-Inverter oder dergleichen. Hierbei wird das Antreiben und Steuern einer Vielzahl der Motoren 2 mit der Motorsteuervorrichtung 1 als ein Beispiel hergenommen, und ist deshalb der Inverter 12 für jeden Motor 2 vorgesehen. Der Inverter 12 veranlasst die internen Schaltvorrichtungen, einen Schaltbetrieb auf der Grundlage eines Motorantriebsbefehls durchzuführen, der von einer (nicht gezeigten) Steuervorrichtung höherer Ebene empfangen ist. Deshalb invertiert der Inverter 12 Gleichstrom, der von einer Seite der Gleichstromanbindung 13 zugeführt ist, in einen dreiphasigen Wechselstrom mit einer gewünschten Spannung und einer gewünschten Frequenz, der verwendet wird, um den Motor 2 anzutreiben. Der Motor 2 operiert auf der Grundlage des zugeführten dreiphasigen Wechselstroms, dessen Spannung und Frequenz variabel sind. Wird der Motor 2 abgebremst, dann wird regenerativer elektrischer Strom erzeugt. Wechselstrom, der der in dem Motor 2 erzeugte, regenerative elektrische Strom ist, wird auf der Grundlage eines Motorantriebsbefehls in Gleichstrom umgewandelt, der von der Steuervorrichtung höherer Ebene empfangen ist, um zu der Gleichstromanbindung 13 zurückgegeben zu werden. Somit führt der Inverter 12 eine Zwischenumwandlung des elektrischen Stroms zwischen Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 und dem Antriebsstrom für den Motor 2 oder dem regenerativen elektrischen Strom durch, die Gleichströme sind, auf der Grundlage des empfangenen Motorantriebsbefehls.
Die Stromausfallerfassungseinheit 14 ist auf der Seite der dreiphasigen Wechselstromeingangszufuhr 3 vorgesehen, die dem Gleichrichter 11 Wechselstrom zuführt. Die Stromausfallerfassungseinheit 14 verwendet eine Wechselspannung der dreiphasigen Wechselstromeingangszufuhr 3 oder eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13, die durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasst sind, um zu erfassen, ob der Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters 11 auftritt oder nicht. Ein Erfassungsergebnis der Stromausfallerfassungseinheit 14 wird zu der Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 gesendet.
Die Spannungserfassungseinheit 20 erfasst einen Gleichspannungswert auf der Gleichstromanbindung 13 zwischen dem Gleichrichter 11 und dem Inverter 12. Ein Erfassungsergebnis der Spannungserfassungseinheit 20 wird zu der Stromausfallerfassungseinheit 14, der Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 und der (nicht gezeigten) Steuervorrichtung höherer Ebene gesendet.
Die elektrische Speichervorrichtung 17 ist mit der Gleichstromanbindung 13 über die Ladeeinheit 15 und die Entladeeinheit 16 verbunden, die nachstehend beschrieben werden. Die elektrische Speichervorrichtung 17 kann Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 speichern, und wird die elektrische Speichervorrichtung 17 durch einen Kondensator oder dergleichen gebildet. Bei der elektrischen Speichervorrichtung 17 ist eine (nicht gezeigte) Spannungserfassungseinheit der elektrischen Speichervorrichtung zum Erfassen einer Ladespannung vorgesehen. Die Informationen bezüglich der Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung 17, die durch die Spannungserfassungseinheit der elektrischen Speichervorrichtung erfasst ist, werden zu der Steuervorrichtung höherer Ebene gesendet.
Empfängt die Ladeeinheit 15 einen Ladebefehl von der Steuervorrichtung höherer Ebene, dann bringt die Ladeeinheit 15 Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 zu der elektrischen Speichervorrichtung 17 mit ein, um die elektrische Speichervorrichtung 17 zu laden. Zu dem Zeitpunkt des Ladens der elektrischen Speichervorrichtung 17 vergleicht die Steuervorrichtung höherer Ebene eine Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung 17 mit einer Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13, die durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasst ist, um einen Ladebefehl zu erzeugen, der einen Ladebetrieb der Ladeeinheit 15 anweist. Die Steuervorrichtung höherer Ebene sendet diesen Ladebefehl zu der Ladeeinheit 15. Die Ladeeinheit 15 weist eine Verstärkungsfunktion zum Laden der elektrischen Speichervorrichtung 17 auf eine Spannung auf, die höher als eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 ist. Die Ladeeinheit 15 ist zum Beispiel durch eine Abwärts-/Aufwärts-Chopperschaltung aufgebaut. Eine Konfiguration der Abwärts-/Aufwärts-Chopperschaltung selbst schränkt die Erfindung nicht insbesondere ein. Zum Beispiel kann die Abwärts-/Aufwärts-Chopperschaltung, die vorstehend unter Bezugnahme auf 17 beschrieben ist, als die Ladeeinheit 15 verwendet werden. Alternativ kann eine Abwärts-/Aufwärts-Chopperschaltung, die von der in 17 gezeigten Abwärts-/Aufwärts-Chopperschaltung verschieden ist, die Ladeeinheit 15 konfigurieren. 2 zeigt ein Schaltungsdiagramm, das ein weiteres konkretes Beispiel der Ladeeinheit zeigt. Wie in 2 gezeigt, kann die Ladeeinheit 15 durch eine Abwärts-/Aufwärts-Chopperschaltung konfiguriert werden, die einen Schalter S5, eine Diode D4 und eine Induktivität L3 umfasst.
Unter Rückbezug auf die Beschreibung für 1, wenn die Entladeeinheit 16 einen Entladebeginnbefehl von der Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 empfängt, stellt die Entladeeinheit 16 einen Kurzschluss zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 17 und der Gleichstromanbindung 13 her, um zu der Gleichstromanbindung 13 in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherten Gleichstrom zu entladen. Zum Beispiel ist die Entladeeinheit 16 die Schaltung, die vorstehend unter Bezugnahme auf 18 beschrieben wurde, oder dergleichen.
Nachdem die Stromausfallerfassungseinheit 14 den Stromausfall erfasst, wenn ein Gleichspannungswert, der durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasst ist, kleiner oder gleich einem ersten Schwellwert ist, gibt die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 einen Entladebeginnbefehl zum Betreiben der Entladeeinheit 16 aus. Einzelheiten des ersten Schwellwerts werden nachstehend beschrieben werden.
Die Widerstandsentladevorrichtung 19 ist mit der Gleichstromanbindung 13 verbunden. Nachdem die Stromausfallerfassungseinheit 14 den Stromausfall erfasst, wenn ein durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasster Gleichspannungswert größer oder gleich einem Widerstandsentladebeginnpegel ist, beginnt die Widerstandsentladevorrichtung 19 einen Widerstandsentladebetrieb zum Aufnehmen von Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 durch Widerstandsentladung. Ist der durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasste Gleichspannungswert kleiner oder gleich einem Widerstandsentladeanhaltepegel, der niedriger als der Widerstandsentladebeginnpegel ist, dann hält die Widerstandsentladevorrichtung 19 den Widerstandsentladebetrieb an. Eine Konfiguration der Widerstandsentladevorrichtung 19 selbst schränkt die Erfindung nicht insbesondere ein, und es kann zum Beispiel die Schaltung verwendet werden, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 19 beschrieben wurde.
Hier wird nachstehend der erste Schwellwert, der in der Motorsteuervorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel gesetzt ist, beschrieben werden.
Nachdem die Stromausfallerfassungseinheit 14 einen Stromausfall erfasst, wenn ein durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasster Gleichspannungswert kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert ist, dann gibt die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 einen Entladebeginnbefehl zum Betreiben der Entladeeinheit 16 aus. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird mit anderen Worten in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom nicht zu der Gleichstromanbindung 13 entladen, unmittelbar nachdem die Stromausfallerfassungseinheit 14 einen Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite erfasst. Stattdessen wird der Gleichstrom, der in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeichert ist, zu der Gleichstromanbindung 13 entladen, wenn jener Gleichspannungswert, der durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasst ist, kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert wird, nachdem die Stromausfallerfassungseinheit 14 einen Stromausfall erfasst.
In dem Schutzbetrieb, wenn ein Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite auftritt, dann muss Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 zu dem Zeitpunkt des Motorstromlaufbetriebs zugeführt werden, in dem Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 bei dem Motor 2 über den Inverter 12 aufgenommen wird. Der elektrische Strom muss jedoch nicht von der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu dem Zeitpunkt des Motorregenerationsbetriebs zugeführt werden, in dem Gleichstrom zu der Gleichstromanbindung 13 über den Inverter 12 zurückgegeben wird. In Anbetracht des vorstehenden Sachverhalts, gemäß dem Ausführungsbeispiel, wenn ein Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite auftritt, wird die Zeitgabe zum Beginnen der Gleichstromzuführung von der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 gemäß einer Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 eingestellt. Die konkreten Inhalte liegen wie folgt vor.
3 zeigt den ersten Schwellwert, der in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel gesetzt ist. Wie in 3 gezeigt, um die elektrische Speichervorrichtung 17 zu veranlassen, keinen Gleichstrom zu der Gleichstromanbindung 13 von dem Zeitpunkt unmittelbar nach Stromausfallerfassung durch die Stromausfallerfassungseinheit 14 zuzuführen, wird der erste Schwellwert vorab gesetzt, um kleiner oder gleich einem Spitzenwert einer Eingangsspannung auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters 11 zu sein. Nachdem der Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite durch die Stromausfallerfassungseinheit 14 erfasst ist, wenn ein Gleichspannungswert der Gleichstromanbindung 13, der durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasst ist, kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert wird, dann weist die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 die Entladeeinheit 16 mit einem Entladebeginnbefehl zum Betreiben der Entladeeinheit 16 an. Empfängt die Entladeeinheit 16 den Entladebeginnbefehl von der Entladebetriebsbestimmungseinheit 18, dann stellt die Entladeeinheit 16 einen Kurzschluss zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 17 und der Gleichstromanbindung 13 her. Dadurch wird der Entladebetrieb der elektrischen Speichervorrichtung 17 begonnen, und wird in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom der Gleichstromanbindung 13 zugeführt.
4A und 4B zeigen eine Spannungsfluktuation in der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel, wenn ein Stromausfall während der Motordrehung auftritt und Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zugeführt wird. 4A zeigt eine Motorgeschwindigkeit, und 4B zeigt Spannungen auf der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung.
Wenn der Stromausfall während der Motordrehung auftritt, dann wird der Schutzbetrieb begonnen, wie die Evakuierung eines maschinellen Bearbeitungsobjekts oder eines Werkzeugs, und wird der Motor 2 abgebremst. Nachdem der Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite durch die Stromausfallerfassungseinheit 14 erfasst wurde, ist eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 eine gewisse Zeit lang in einer Motorabbremszeitspanne unmittelbar nach dem Beginn des Schutzbetriebs größer oder gleich dem ersten Schwellwert. Demgemäß wird nicht begonnen, den Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 zuzuführen. Wird der Schutzbetrieb begonnen und wird der Motor 2 abgebremst, dann wird regenerativer elektrischer Strom von dem Motor 2 zu der Gleichstromanbindung 13 durch den Schutzbetrieb derart zurückgegeben, dass eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 fluktuiert. Erreicht mit anderen Worten eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 den Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel, der vorab gesetzt ist, dann beginnt die Widerstandsentladevorrichtung 19 den Widerstandentladebetrieb. Dann wird der Gleichstrom der Gleichstromanbindung 13 als Wärmeenergie derart aufgenommen, dass eine Gleichspannung der Gleichstromanbindung absinkt. Sinkt jedoch eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 auf den Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel ab, dann hält die Widerstandsentladevorrichtung 19 den Widerstandsentladebetrieb an. Demgemäß steigt eine Spannung auf der Gleichstromanbindung 13 durch den regenerativen elektrischen Strom aus dem Motor 2 an. Hält der Motor 2 vollständig an, dann wird der regenerative elektrische Strom von dem Motor 2 nicht länger zu der Gleichstromanbindung 13 zurückgegeben. Demgemäß wird der Motor 2 sukzessive durch den Schutzbetrieb beschleunigt, und wird dadurch der Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 weiterhin derart aufgenommen, dass eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 weiterhin absinkt. Bestimmt die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18, dass ein Gleichspannungswert der Gleichstromanbindung 13, der durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasst ist, kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert ist, dann weist die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 die Entladeeinheit 16 mit einem Entladebeginnbefehl zum Betreiben der Entladeeinheit 16 an. Die Entladeeinheit 16 empfängt den Entladebeginnbefehl von der Entladebetriebsbestimmungseinheit 18, um einen Kurzschluss zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 17 und der Gleichstromanbindung 13 herzustellen. Dadurch wird der Entladebetrieb der elektrischen Speichervorrichtung 17 begonnen, und wird in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom der Gleichstromanbindung 13 zugeführt. Der Gleichstrom, der von der elektrischen Speichereinheit 17 zu der Gleichstromanbindung 13 zugeführt wird, wird durch den Inverter 12 in Wechselstrom invertiert. Dieser Wechselstrom wird als eine Antriebsenergiequelle verwendet, um den Schutzbetrieb durchzuführen, wie eine Evakuierung eines maschinellen Bearbeitungsobjekts oder eines Werkzeugs.
Nachdem der Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite durch die Stromausfallerfassungseinheit 14 erfasst ist, wenn ein Gleichspannungswert der Gleichstromanbindung 13, der durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasst ist, kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert wird, dann weist somit die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 die Entladeeinheit 16 mit einem Entladebeginnbefehl zum Betreiben der Entladeeinheit 16 an. Aus diesem Grund, selbst wenn die Motorabbremsung unmittelbar nach dem Beginn des Schutzbetriebs veranlasst, dass eine Spannung der Gleichstromanbindung 13 ansteigt, um den Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel zu erreichen, und wird der Widerstandsentladebetrieb durch die Widerstandsentladevorrichtung 19 durchgeführt, dann wird nicht begonnen, Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 zuzuführen. Demgemäß wird der in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherte Gleichstrom nicht durch die Widerstandsentladevorrichtung 19 aufgenommen. Mit anderen Worten, gemäß dem Ausführungsbeispiel, während einer Zeitspanne von dem Zeitpunkt, nachdem die Stromausfallerfassungseinheit den Stromausfall erfasst, bis hin zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Gleichspannungswert, der durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasst ist, kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert wird, wird kein Entladebeginnbefehl von der Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 ausgegeben und operiert die Entladeeinheit 16 nicht. Dadurch wird verhindert, dass der in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherte Gleichstrom durch die Widerstandsentladevorrichtung 19 aufgenommen wird. Im Einzelnen ist es gemäß dem Ausführungsbeispiel möglich, die Energie, die in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeichert ist, als Energie für den Schutzbetrieb zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls effizient zu nutzen, und es besteht keine Möglichkeit, dass die Energie ausgeht, die für den Schutzbetrieb verwendet wird, was es ermöglicht, den gewünschten Schutzbetrieb verlässlich durchzuführen.
Als nächstes wird eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel beschrieben werden. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Zeitgabe zum Beginnen der Gleichstromzufuhr von der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13, die nach dem Auftreten des Stromausfalls auf der Gleichstromzufuhrseite durchgeführt wird, durch Setzen des ersten Schwellwerts eingestellt. Außerdem wird gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel ein zweiter Schwellwert zum Einstellen der Zeitgabe zum Anhalten der Gleichstromzufuhr aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 zusätzlich zu dem ersten Schwellwert gesetzt, um die Zeitgabe des Beginnens der Gleichstromzufuhr aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 einzustellen.
5 zeigt ein Beispiel einer Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel unmittelbar nach dem Beginn der Gleichstromentladung aus der elektrischen Speichervorrichtung. In 5 wird eine Gleichspannung der Gleichstromanbindung 13, wenn eine Motorausgabe groß ist, durch die durchgezogene Linie gezeichnet, und wird eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13, wenn die Motorausgabe klein ist, durch die gestrichelte Linie gezeichnet. In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt von dem Zeitpunkt, zu dem die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 die Entladeeinheit 16 zum Beginnen des Entladens anweist, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Entladen des Gleichstroms aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 tatsächlich begonnen wird, eine Zeitverzögerung auf Grund einer Benachrichtigungsverzögerung des Entladebeginnbefehls und einer Hardwareverzögerung beim Einschalten vor. Aus diesem Grund, selbst wenn die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 einen Entladebeginnbefehl zu der Entladeeinheit 16 ausgibt, wie in 5 gezeigt, fällt eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 weiterhin ab, bis die Entladeeinheit 16 tatsächlich betrieben wird, das Entladen von Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu beginnen. Wie in 5 gezeigt, in einem Motorstromlaufzustand, wenn die Motorausgabe größer wird, wird mehr Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 aufgenommen. Demgemäß wird der absteigende Gradient einer Spannung auf der Gleichstromanbindung 13 größer, und wird ein Grad der Gleichspannungsabnahme bei der Gleichstromanbindung 13 größer ebenso während einer Zeitspanne von dem Zeitpunkt an, zu dem die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 einen Entladebeginnbefehl zu der Entladeeinheit 16 ausgibt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Entladen des Gleichstroms aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 tatsächlich begonnen wird. Eine große Abnahme einer Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 erhöht die Möglichkeit, dass eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 niedriger als ein Gleichspannungswert der Gleichstromanbindung 13 wird, der den Motor 2 befähigt, normal den Schutzbetrieb durchzuführen, vor dem Beginn der elektrischen Stromzufuhr von der elektrischen Speichervorrichtung nach dem Auftreten des Stromausfalls.
Damit gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel ermöglicht wird, den ersten Schwellwert größer oder gleich einem Spitzenwert einer Eingangsspannung zum Zwecke des Vermeidens des vorstehend beschriebenen Problems zu setzen, gibt die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 einen Entladeanhaltebefehl zum Anhalten der Entladeeinheit 16 aus, wenn ein Gleichspannungswert auf der Gleichstromanbindung 13, der durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasst wird, größer oder gleich dem zweiten Schwellwert wird, nachdem die Stromausfallerfassungseinheit 14 den Stromausfall erfasst. Nachstehend wird das Betriebsprinzip ausführlich beschrieben werden.
6 zeigt den ersten Schwellwert und den zweiten Schwellwert, die in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel gesetzt sind. Wie in 6 gezeigt, wird der zweite Schwellwert auf einen größeren Wert gesetzt als der erste Schwellwert. Es wird eine Hysterese zwischen dem ersten Schwellwert und dem zweiten Schwellwert angelegt. Des Weiteren, damit elektrischer Strom von der elektrischen Speichervorrichtung 17 zugeführt wird, während der Widerstandsentladebetrieb durch die Widerstandsentladevorrichtung 19 beständig angehalten wird, wird der zweite Schwellwert auf einen Wert kleiner oder gleich dem Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel gesetzt.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der erste Schwellwert auf einen Wert kleiner oder gleich einem Spitzenwert einer Eingangsspannung auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters 11 gesetzt. Gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel muss jedoch der erste Schwellwert nicht auf einen Wert kleiner oder gleich einem Spitzenwert einer Eingangsspannung der Wechselstromzufuhrseite gesetzt werden. Der erste Schwellwert kann zum Beispiel auf einen Wert größer oder gleich einem Spitzenwert einer Eingangsspannung auf der Wechselstromzufuhrseite gesetzt werden. Der Grund hierfür wird nachstehend beschrieben werden.
7A und 7B zeigen Spannungsfluktuationen der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel, wenn der Stromausfall während der Motordrehung auftritt, und Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zugeführt wird. 7A zeigt eine Motorgeschwindigkeit, und 7B zeigt Spannungen auf der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung.
Tritt der Stromausfall während der Motordrehung auf, dann wird der Schutzbetrieb begonnen, wie eine Evakuierung eines maschinellen Bearbeitungsobjekts oder eines Werkzeugs, und wird der Motor 2 abgebremst. Nachdem der Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite durch die Stromausfallerfassungseinheit 14 erfasst ist, ist eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 für einige Zeit kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert. Demgemäß gibt die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 einen Entladebeginnbefehl aus, und führt die elektrische Speichervorrichtung 17 dadurch Gleichstrom zu der Gleichstromanbindung 13 zu, unmittelbar nachdem die Stromausfallerfassungseinheit 14 den Stromausfall erfasst. Diese Zufuhr von Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 und die Erzeugung von regenerativem elektrischem Strom des Motors 2 erhöhen eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13. Dann, zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Spannung der Gleichstromanbindung 13 den zweiten Schwellwert überschreitet, gibt die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 zu der Entladeeinheit 16 einen Entladeanhaltebefehl zum Anhalten des Betriebs der Entladeeinheit 16 aus. Ist jedoch ein Schalter (18) der Entladeeinheit 16 durch eine Vorrichtung konfiguriert, die schwierig unmittelbar abzuschalten ist, wie ein Thyristor, dann ist es für die Entladeeinheit 16 schwierig, unmittelbar die Verbindung zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 17 und der Gleichstromanbindung 13 zu dem Zeitpunkt des Empfangens eines Entladeanhaltebefehls zu trennen, und bleibt die elektrische Speichervorrichtung 17 mit der Gleichstromanbindung 13 verbunden. Dann werden eine Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung 17 und eine Gleichspannung der Gleichstromanbindung 13 einander gleich. Des Weiteren, wenn lediglich eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 ansteigt, dann hört ein elektrischer Strom auf, durch den Thyristor zu fließen, so dass die Vorrichtung abgeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Verbindung zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 17 und der Gleichstromanbindung 13 endgültig getrennt. Des Weiteren, wenn der Motor 2 weiterhin abgebremst wird, wird regenerativer elektrischer Strom des Motors 2 zu der Gleichstromanbindung 13 zurückgegeben, und wächst eine Gleichspannung der Gleichstromanbindung 13 weiterhin an. Erreicht eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 den Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel, der vorab gesetzt ist, dann beginnt die Widerstandsentladevorrichtung 19 den Widerstandsentladebetrieb, und wird der Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung 13 als Wärmeenergie aufgenommen. Zu diesem Zeitpunkt wird jedoch die elektrische Speichervorrichtung 17 von der Gleichstromanbindung 13 getrennt. Demgemäß, obwohl Gleichstrom bei der Gleichstromanbindung 13 aufgenommen wird, wird in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom nicht aufgenommen. Bestimmt die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18, dass ein Gleichspannungswert bei der Gleichstromanbindung 13, der durch die Spannungserfassungseinheit 20 erfasst ist, kleiner oder gleich dem ersten Schwellwert wird, dann weist die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 die Entladeeinheit 16 mit einem Entladebeginnbefehl zum Betrieb der Entladeeinheit 16 an. Die Entladeeinheit 16 empfängt den Entladebeginnbefehl von der Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 und stellt einen Kurzschluss zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 17 und der Gleichstromanbindung 13 her. Dadurch wird der Entladebetrieb der elektrischen Speichervorrichtung 17 begonnen und wird in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom der Gleichstromanbindung 13 zugeführt. Der Gleichstrom, der von der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 zugeführt wird, wird durch den Inverter 12 in Wechselstrom invertiert. Dieser Wechselstrom wird als eine Antriebsenergiequelle verwendet, um den Schutzbetrieb durchzuführen, wie eine Evakuierung eines maschinellen Bearbeitungsobjekts oder eines Werkzeugs.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom nicht durch die Widerstandsentladung der Widerstandsentladevorrichtung 19 aufgenommen. Aus diesem Grund muss der erste Schwellwert nicht auf einen Wert kleiner oder gleich einem Spitzenwert einer Eingangsspannung auf der Wechselstromzufuhrseite gesetzt werden. Der erste Schwellwert kann zum Beispiel auf einen Wert größer oder gleich einem Spitzenwert einer Eingangsspannung auf der Wechselstromzufuhrseite gesetzt werden. Somit wird gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom nicht durch die Widerstandsentladung der Widerstandsentladevorrichtung 19 unmittelbar nach Auftreten des Stromausfalls aufgenommen. Aus diesem Grund ist es möglich, die in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherte Energie effizient als Energie für den Schutzbetrieb zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls zu verwenden, und es besteht nicht länger die Möglichkeit, dass für den Schutzbetrieb verwendete Energie ausgeht, und kann der gewünschte Schutzbetrieb verlässlich durchgeführt werden. Des Weiteren besteht weniger Möglichkeit, dass eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 niedriger als der Gleichspannungswert auf der Gleichstromanbindung 13 wird, der den Motor 2 befähigt, normal den Schutzbetrieb durchzuführen, vor dem Beginn der elektrischen Stromzufuhr aus der elektrischen Speichervorrichtung.
Als nächstes wird eine Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben werden. 8 zeigt ein Schaltungsdiagramm, das eine Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt. 9 zeigt das Setzen des ersten Schwellwerts in einer Schwellwertsetzeinheit in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel. Hier wird die Schwellwertsetzeinheit 21 zu dem Ausführungsbeispiel hinzugefügt. Die Schwellwertsetzeinheit 21 setzt den ersten Schwellwert gemäß einem Motorantriebsbefehl, der den Betrieb des Motors 2 anweist, oder gemäß Motorausgabeinformationen, die Informationen hinsichtlich der Ausgabe des Motors 2 sind, der auf der Grundlage des Motorantriebsbefehls läuft. Der Motorantriebsbefehl wird aus einer (nicht gezeigten) Steuervorrichtung höherer Ebene in die Schwellwertsetzeinheit 21 eingegeben. Die Motorabgabeinformationen werden berechnet, wenn der Motor 2 auf der Grundlage des Motorantriebsbefehls läuft. Die Motorabgabeinformationen werden durch ein wohlbekanntes Verfahren unter Verwendung eines Parameters berechnet, wie einer am Motor anliegenden Spannung, eines elektrischen Motorstroms, einer Drehgeschwindigkeit des Motors und dergleichen. Die anderen schaltungsbildenden Elemente sind die gleichen wie die schaltungsbildenden Elemente, die in 1 gezeigt sind. Demgemäß sind die gleichen Bezugszeichen an die gleichen schaltungsbildenden Elemente angefügt, und wird eine ausführliche Beschreibung der gleichen schaltungsbildenden Elemente ausgelassen werden.
In 9 sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen positiv, wenn sich der Motor 2 in einem Motorstromlaufzustand befindet, in dem der Motor 2 elektrischen Strom aufnimmt, sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen negativ, wenn sich der Motor 2 in einem Motorregenerationszustand befindet, in dem der Motor 2 elektrischen Strom regeneriert, und sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen Null, wenn sich der Motor 2 in einem lastfreien Zustand befindet.
Wie in 9 gezeigt, wenn ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen angeben, dass der Motor 2 sich in dem regenerierenden Zustand befindet, in dem der Motor 2 elektrischen Strom regeneriert, dann setzt die Schwellwertsetzeinheit 21 den ersten Schwellwert auf einen Wert kleiner oder gleich einem Spitzenwert einer Eingangsspannung auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters 11. Der Grund, aus dem der erste Schwellwert auf einen Wert kleiner oder gleich einem Spitzenwert einer Eingangsspannung auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters 11 gesetzt wird, wenn eine Angabe vorliegt, dass sich der Motor 2 in dem regenerierenden Zustand befindet, in dem der Motor 2 elektrischen Strom regeneriert, besteht darin zu verhindern, dass die elektrische Speichervorrichtung 17 Gleichstrom zu der Gleichstromanbindung 13 von dem Zeitpunkt unmittelbar nach Auftreten des Stromausfalls zuführt, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde.
Des Weiteren, wie in 9 gezeigt, wenn ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen angeben, dass sich der Motor 2 in dem Stromlaufzustand befindet, in dem der Motor elektrischen Strom aufnimmt, dann setzt die Schwellwertsetzeinheit 21 den ersten Schwellwert auf einen Wert kleiner dem Widerstandsentladeanhaltepegel gemäß der Größenordnung der Beschleunigung, die durch den Motorantriebsbefehl angegeben ist, oder der Größenordnung der Motorabgabe, die durch die Motorabgabeinformationen angegeben ist. Mit anderen Worten je größer die Größenordnung der Beschleunigung, die durch den Motorantriebsbefehl angegeben ist, oder die Größenordnung der Motorabgabe ist, die durch die Motorabgabeinformationen angegeben ist, desto größer ist der Wert des ersten Schwellwerts in dem Motorstromlaufzustand, der durch die Schwellwertsetzeinheit 21 gesetzt wird. Eine obere Schranke des ersten Schwellwerts ist ein Wert niedriger als der Widerstandsentladeanhaltepegel.
Ein Gradient, der den ersten Schwellwert in dem Motorstromlaufzustand erhöht (d.h. ein Verhältnis der Zunahme des ersten Schwellwerts zu der Zunahme des Motorantriebsbefehls oder der Motorabgabeinformationen) wird vorab gemäß der in der Gleichstromanbindung 13 gespeicherten Energie in dem System mit Ausnahme der elektrischen Speichervorrichtung 17 gesetzt. Der Gradient wird zum Beispiel gesetzt, um umgekehrt proportional zu der in der Gleichstromanbindung 13 gespeicherten Energie zu sein. Ist mit anderen Worten die in der Gleichstromanbindung 13 gespeicherte Energie groß, dann wird der Gradient auf einen kleinen Wert gesetzt, und ist die in der Gleichstromanbindung 13 gespeicherte Energie klein, dann wird der Gradient auf einen großen Wert gesetzt. Unter der Annahme, dass eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 V[V] beträgt, und eine Kapazität, die die Gleichstromanbindung 13 aufweist, C[F] beträgt, dann beträgt alternativ die Energie P[J], die in der Gleichstromanbindung 13 gespeichert ist, P = CV²/2. Demgemäß kann der Gradient gemäß einer Kapazität gesetzt werden, die die Gleichstromanbindung 13 aufweist. Damit die Gleichstromzufuhr aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 in dem Motorstromlaufzustand und in einem Zustand, in dem der Widerstandsentladebetrieb durch die Widerstandsentladevorrichtung 19 beständig angehalten wird, begonnen wird, setzt die Schwellwertsetzeinheit 21 den oberen Grenzwert für den ersten Schwellwert in dem Motorstromlaufzustand kleiner oder gleich dem Widerstandsentladebetriebsanhaltepegel. Erreicht mit anderen Worten der erste Schwellwert in dem Motorstromlaufzustand den oberen Grenzwert, dann beschränkt die Schwellwertsetzeinheit 21 den ersten Schwellwert auf den oberen Grenzwert.
10 zeigt ein Beispiel einer Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel unmittelbar nach dem Beginn der Gleichstromentladung aus der elektrischen Speichervorrichtung. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, in dem ersten Vergleichsbeispiel auf Grund der Benachrichtigungsverzögerung eines Entladebeginnbefehls aus der Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 und der Hardwareverzögerung der Entladeeinheit 16 zum Einschalten, fällt eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 weiterhin ab in einer Zeitspanne von dem Zeitpunkt an, zu dem die Entladebetriebsbestimmungseinheit 18 einen Entladebeginnbefehl zu der Entladeeinheit 16 ausgibt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Entladen des Gleichstroms aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 tatsächlich begonnen wird. Wie in 5 gezeigt, in dem Motorstromlaufzustand, wenn die Motorabgabe größer wird, wird mehr Gleichstrom der Gleichstromanbindung 13 aufgenommen, und wird demgemäß ebenso ein Abfallgrad der Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 größer. Eine große Abnahme einer Gleichspannung bei der Gleichstromanbindung 13 erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 niedriger als der Gleichspannungswert auf der Gleichstromanbindung 13 wird, der den Motor 2 befähigt, den Schutzbetrieb normal durchzuführen, vor dem Beginn der elektrischen Stromzufuhr aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 nach Auftreten des Stromausfalls. In Anbetracht dessen wird gemäß dem Ausführungsbeispiel, wie in 10 gezeigt, der erste Schwellwert stärker erhöht, wenn ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen in dem Motorstromlaufzustand größer werden. Aus diesem Grund erlangt eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 einen höheren Wert zu dem Zeitpunkt, zu dem die Zufuhr von Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 tatsächlich begonnen wird. Dies beseitigt die Möglichkeit, dass für den Schutzbetrieb verwendete Energie ausgeht, nachdem der Stromausfall auftritt und bevor die Gleichstromzufuhr aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 begonnen wird. Demgemäß kann der gewünschte Schutzbetrieb verlässlich durchgeführt werden. Des Weiteren besteht weniger Möglichkeit, dass eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 niedriger als der Gleichspannungswert auf der Gleichstromanbindung 13 wird, der den Motor 2 befähigt, den Schutzbetrieb normal durchzuführen, vor dem Beginn der elektrischen Stromzufuhr aus der elektrischen Speichervorrichtung 17.
Als nächstes wird eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel beschrieben werden. 11 zeigt ein Schaltungsdiagramm, das die Motorsteuervorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel zeigt.
Eine Motorsteuervorrichtung 1' gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel umfasst den Gleichrichter 11, die Inverter 12, die Stromausfallerfassungseinheit 14, die elektrische Speichervorrichtung 17, die Ladeeinheit 15, die Entladeeinheit 16, eine Entladebetriebsbestimmungseinheit 28 und die Widerstandsentladevorrichtung 19. Da der Gleichrichter 11, die Inverter 12, die Stromausfallerfassungseinheit 14, die elektrische Speichervorrichtung 17, die Ladeeinheit 15, die Entladeeinheit 16 und die Widerstandsentladevorrichtung 19 dieselben sind wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, wird deren ausführliche Beschreibung ausgelassen werden. In 11 ist die Spannungserfassungseinheit nicht gezeigt, die einen Gleichspannungswert auf der Gleichstromanbindung 13 zwischen dem Gleichrichter 11 und dem Inverter 12 erfasst. Ein Erfassungsergebnis der Spannungserfassungseinheit wird jedoch zu der Stromausfallerfassungseinheit und der (nicht gezeigten) Steuervorrichtung höherer Ebene gesendet.
Nachdem die Stromausfallerfassungseinheit 14 einen Stromausfall erfasst, gibt die Entladebetriebsbestimmungseinheit 28 einen Entladebeginnbefehl zum Betrieb der Entladeeinheit 16 aus, wenn ein Motorantriebsbefehl, der einen Stromlaufbetrieb des Motors 2 anweist, oder Motorabgabeinformationen, die Informationen bezüglich der Abgabe des Motors 2 sind, der einen Stromlaufbetrieb auf der Grundlage des Motorantriebsbefehls durchführt, größer oder gleich einem dritten Schwellwert sind.
Wie vorstehend beschrieben, muss in dem Schutzbetrieb nach Auftreten des Stromausfalls Gleichstrom von der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 zu dem Zeitpunkt des Motorstromlaufbetriebs zugeführt werden, zu dem Energie der Gleichstromanbindung aufgenommen wird. Demgegenüber muss kein Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 zu dem Zeitpunkt des motorregenerierenden Betriebs zugeführt werden, in dem Energie zu der Gleichstromanbindung 13 zurückgegeben wird. Gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel, wenn ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen den Motorstromlaufzustand angeben, nachdem die Stromausfallerfassungseinheit 14 den Stromausfall erfasst, gibt dadurch die Entladebetriebsbestimmungseinheit 28 einen Entladebeginnbefehl zum Betrieb der Entladeeinheit 16 aus, wenn der Motorantriebsbefehl oder die Motorabgabeinformationen größer oder gleich dem dritten Schwellwert sind. Demgemäß, wenn sich der Motor 2 in dem Motorstromlaufzustand befindet, nachdem der Stromausfall aufgetreten ist, stellt die Entladeeinheit 16 einen Kurzschluss zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 17 und der Gleichstromanbindung 13 her, um zu der Gleichstromanbindung 13 in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherten Gleichstrom zu entladen, wenn der Motorantriebsbefehl oder die Motorabgabeinformationen größer als der dritte Schwellwert sind.
Der dritte Schwellwert, der in der Motorsteuervorrichtung 1' gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel gesetzt ist, wird nachstehend beschrieben werden. 12 zeigt den dritten Schwellwert, der in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel gesetzt ist. In 12 sind ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen positiv in dem Fall des Motorstromlaufzustands, in dem der Motor 2 elektrischen Strom aufnimmt, sind ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen negativ in dem Fall des motorregenerierenden Zustands, in dem der Motor 2 elektrischen Strom regeneriert, und sind ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen Null in dem lastfreien Zustand.
Gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel, wie in 12 gezeigt, damit die elektrische Speichervorrichtung 17 nicht veranlasst wird, Gleichstrom zu der Gleichstromanbindung 13 unmittelbar nach der Stromausfallerfassung durch die Stromausfallerfassungseinheit 14 zuzuführen, wird der dritte Schwellwert gesetzt, wenn ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen den Motorstromlaufzustand angeben. Der dritte Schwellwert wird gemäß der Größenordnung der Beschleunigung, die durch einen Motorantriebsbefehl angegeben ist, oder der Größenordnung der Abgabe des Motors gesetzt, die durch die Motorabgabeinformationen angegeben ist.
13A bis 13C zeigen eine Spannungsfluktuation der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel, wenn ein Stromausfall während der Motordrehung auftritt, und die elektrische Speichervorrichtung Gleichstrom der Gleichstromanbindung zuführt. 13A zeigt eine Motorgeschwindigkeit, 13B zeigt einen Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen, und 13C zeigt Spannungen auf der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung. In 13B sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen positiv in dem Fall des Motorstromlaufzustands, in dem der Motor 2 elektrischen Strom aufnimmt, sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen negativ in dem Fall des motorregenerierenden Zustands, in dem der Motor 2 elektrischen Strom regeneriert, und sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen Null in dem lastfreien Zustand.
Tritt der Stromausfall während der Motordrehung auf, dann wird der Schutzbetrieb begonnen, wie eine Evakuierung eines maschinellen Bearbeitungsobjekts oder eines Werkzeugs, und wird der Motor 2 abgebremst. Wird der Motor unmittelbar nach Auftreten des Stromausfalls nicht beschleunigt, dann wird die Zufuhr von Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 nicht begonnen. Wird der Motor unmittelbar nach Auftreten des Stromausfalls abgebremst, dann geben ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen den motorregenerierenden Zustand an, und sind der Motorantriebsbefehl oder die Motorabgabeinformationen kleiner oder gleich dem dritten Schwellwert, so dass die Zufuhr von Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 nicht begonnen wird. Der Motor 2 führt den Stromausfallschutzbetrieb, wie eine Evakuierung eines maschinellen Bearbeitungsobjekts oder eines Werkzeugs durch, und wird ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen zu diesem Zeitpunkt größer oder gleich dem dritten Schwellwert, dann wird die Zufuhr von Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 begonnen. Somit, selbst wenn eine Spannung auf der Gleichstromanbindung durch Anhalten der Motorabbremsung unmittelbar nach Beginn des Schutzbetriebs ansteigt, und die Widerstandsentladevorrichtung 19 den Widerstandsentladebetrieb durchführt, wird die Gleichstromzufuhr aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 zu diesem Zeitpunkt nicht begonnen. Aus diesem Grund wird in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom nicht durch Widerstandsentladung der Widerstandsentladevorrichtung 19 aufgenommen. Deshalb ist es möglich, die in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherte Energie effizient als Energie für den Schutzbetrieb zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls zu verwenden, so dass nicht länger die Möglichkeit besteht, dass die für den Schutzbetrieb verwendete Energie ausgeht, und kann der gewünschte Schutzbetrieb verlässlich durchgeführt werden.
Als nächstes wird eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem dritten Vergleichsbeispiel beschrieben werden. Gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel, wenn sich der Motor 2 in dem regenerierenden Betriebszustand zusätzlich zu dem Fall des vorstehend beschriebenen zweiten Vergleichsbeispiel befindet, dann wird die Zufuhr von Gleichstrom aus dem elektrischen Strom aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 angehalten, wenn ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen kleiner oder gleich einem vierten Schwellwert ist.
14 zeigt den dritten Schwellwert und den vierten Schwellwert, die in einer Motorsteuervorrichtung gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel gesetzt sind. In 14 sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen positiv in dem Fall des Motorstromlaufzustands, in dem der Motor 2 elektrischen Strom aufnimmt, sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen negativ in dem Fall des motorregenerierenden Zustands, in dem der Motor 2 elektrischen Strom regeneriert, und sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen Null in dem lastfreien Zustand.
Gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel und wie in 14 gezeigt, damit die elektrische Speichervorrichtung 17 nicht veranlasst wird, Gleichstrom zu der Gleichstromanbindung 13 von dem Zeitpunkt unmittelbar nach der Stromausfallerfassung durch die Stromausfallerfassungseinheit 14 zuzuführen, wird der dritte Schwellwert gesetzt, wenn ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen den Motorstromlaufzustand angeben, auf die gleiche Art und Weise wie in dem Fall des vorstehend beschriebenen zweiten Vergleichsbeispiels. Der dritte Schwellwert wird gemäß der Größenordnung der Beschleunigung, die durch einen Motorantriebsbefehl angegeben ist, oder der Größenordnung der Abgabe des Motors gesetzt, die durch Motorabgabeinformationen angegeben ist. Geben des Weiteren ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen den motorregenerierenden Zustand an, wird der vierte Schwellwert gesetzt. Der vierte Schwellwert wird gemäß der Größenordnung der maximalen Abbremsung, die durch einen Motorantriebsbefehl angegeben ist, oder der Größenordnung der maximalen Regenerierungsausgabe des Motors gesetzt, die durch die Motorabgabeinformationen angegeben ist. Der vierte Schwellwert wird entsprechend einem Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen gesetzt, die den motorregenerierenden Zustand angeben. Natürlich ist der vierte Schwellwert kleiner als der dritte Schwellwert.
15A bis 15C zeigen eine Spannungsfluktuation der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung in der Motorsteuervorrichtung gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel, wenn der Stromausfall während der Motorbeschleunigung auftritt, und Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung zu der Gleichstromanbindung zugeführt wird. 15A zeigt eine Motorgeschwindigkeit, 15B zeigt einen Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen und 15C zeigt Spannungen auf der Gleichstromanbindung und der elektrischen Speichervorrichtung. In 15B sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen positiv in dem Fall des Motorstromlaufzustands, in dem der Motor 2 elektrischen Strom aufnimmt, sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen negativ in dem Fall des motorregenerierenden Zustands, in dem der Motor 2 elektrischen Strom regeneriert und sind ein Motorantriebsbefehl und Motorabgabeinformationen Null in dem lastfreien Zustand.
Nach Auftreten des Stromausfalls während der Motordrehung wird der Schutzbetrieb begonnen, wie eine Evakuierung eines maschinellen Bearbeitungsobjekts oder eines Werkzeugs, und wird der Motor 2 abgebremst. Nach Auftreten des Stromausfalls, wenn sich der Motor 2 beschleunigt, und ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen zu diesem Zeitpunkt einen Wert größer oder gleich dem dritten Schwellwert angeben, wird jedoch die Zufuhr von Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 begonnen. Der Motor 2 führt den Stromausfallschutzbetrieb durch, wie die Evakuierung eines maschinellen Bearbeitungsobjekts eines Werkzeugs, so dass der Motor 2 abgebremst wird. Geben ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen einen Wert kleiner oder gleich dem vierten Schwellwert an, dann wird eine Zufuhr von Gleichstrom aus der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 angehalten. Ist jedoch der Schalter (18) der Entladeeinheit 16 durch eine Vorrichtung aufgebaut, die nur schwierig unmittelbar abgeschaltet werden kann, wie ein Thyristor, selbst wenn die Entladeeinheit 16 einen Entladeanhaltebefehl empfängt, ist es für die Entladeeinheit unmöglich, eine Verbindung zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 17 und der Gleichstromanbindung 13 unmittelbar zu trennen. Im Ergebnis bleibt die elektrische Speichervorrichtung 17 mit der Gleichstromanbindung 13 verbunden. Dann werden eine Ladespannung der elektrischen Speichervorrichtung 17 und eine Gleichspannung der Gleichstromanbindung 13 einander gleich. Des Weiteren steigt lediglich eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 an, und hört dann ein elektrischer Strom auf, durch den Thyristor zu fließen. Dadurch wird die Vorrichtung abgeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Verbindung zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 17 und der Gleichstromanbindung 13 schlussendlich getrennt. Des Weiteren, wenn der Motor 2 weiterhin abgebremst wird, wird regenerativer elektrischer Strom des Motors 2 zu der Gleichstromanbindung 13 zurückgegeben, und wächst eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 weiterhin an. Erreicht eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung 13 den Widerstandsentladebetriebsbeginnpegel, der vorab gesetzt ist, dann beginnt die Widerstandsentladevorrichtung 19 den Widerstandsentladebetrieb und wird Gleichstrom der Gleichstromanbindung 13 als Wärmeenergie aufgenommen. Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch die elektrische Speichervorrichtung 17 von der Gleichstromanbindung 13 getrennt. Demgemäß, obwohl Gleichstrom bei der Gleichstromanbindung 13 aufgenommen wird, wird in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom nicht aufgenommen. Zu diesem Zeitpunkt, zu dem ein Motorantriebsbefehl oder Motorabgabeinformationen größer oder gleich dem dritten Schwellwert in dem Schutzbetrieb durch den Motor 2 werden, weist die Entladebetriebsbestimmungseinheit 28 die Entladeeinheit 16 mit einem Entladebeginnbefehl zum erneuten Betrieb der Entladeeinheit 16 an. Die Entladeeinheit 16 empfängt den Entladebeginnbefehl von der Entladebetriebsbestimmungseinheit 28 und stellt einen Kurzschluss zwischen der elektrischen Speichervorrichtung 17 und der Gleichstromanbindung 13 her. Dadurch wird der Entladebetrieb der elektrischen Speichervorrichtung 17 wieder begonnen, so dass in der elektrischen Speichervorrichtung 17 gespeicherter Gleichstrom der Gleichstromanbindung 13 zugeführt wird. Somit wird Gleichstrom, der von der elektrischen Speichervorrichtung 17 zu der Gleichstromanbindung 13 zugeführt ist, durch den Inverter 12 in Wechselstrom invertiert. Unter Verwendung dieses Wechselstroms als eine Antriebsquelle, wird der Schutzbetrieb durchgeführt, wie eine Evakuierung eines maschinellen Bearbeitungsobjekts oder eines Werkzeugs.
Die vorliegende Erfindung kann bei dem Fall angewendet werden, in dem die Motorsteuervorrichtung Motoren in einer Werkzeugmaschine, einer Schmiedekopfmaschine, einer Spritzgussmaschine, einer Industriemaschine oder jedem verschiedenen Roboter antreibt, und umfasst den Gleichrichter, der Eingangswechselstrom in Gleichstrom umwandelt, und Inverter, die den Gleichstrom, der aus der Gleichstromumwandlungseinheit ausgegeben ist, in Wechselstrom invertieren, der als Antriebsstrom den jeweiligen Motoren zugeführt wird. Tritt ein Stromausfall auf der Wechselstromzufuhrseite des Gleichrichters auf, dann werden verschiedene Schutzbetriebe durchgeführt zum Schützen des Motors, der durch die Motorsteuervorrichtung angetrieben wird, eines Werkzeugs, das mit dem Motor verbunden ist, eines maschinellen Bearbeitungsobjekts, das durch das Werkzeug maschinell bearbeitet wird, eines Herstellungsfließbands, das die Motorsteuervorrichtung umfasst, und dergleichen.
Gemäß der Erfindung wird in der elektrischen Speichervorrichtung gespeicherter Gleichstrom nicht durch Widerstandsentladung der Widerstandsentladevorrichtung unmittelbar nach Auftreten des Stromausfalls aufgenommen. Deshalb ist es möglich, in der elektrischen Speichervorrichtung gespeicherte Energie effizient als Energie für den Schutzbetrieb zu dem Zeitpunkt des Stromausfalls zu verwenden, so dass nicht länger die Möglichkeit besteht, dass für den Schutzbetrieb verwendete Energie ausgeht, und kann der gewünschte Schutzbetrieb verlässlich durchgeführt werden.

Claims

Motorsteuervorrichtung (1), umfassend: einen Gleichrichter (11), der eingerichtet ist, um von einer Wechselstromseite zugeführten Wechselstrom gleichzurichten, um Gleichstrom auszugeben; einen Inverter (12), der mit einer Gleichstromanbindung (13) auf einer Gleichstromseite des Gleichrichters (11) verbunden ist und eingerichtet ist, um eine Zwischenumwandlung des elektrischen Stroms zwischen Gleichstrom auf der Gleichstromanbindung (13) und Antriebsstrom für einen Motor (2) oder regenerativem elektrischen Strom durchzuführen, die Wechselströme sind; eine Stromausfallerfassungseinheit (14), die eingerichtet ist, um einen Stromausfall auf der Wechselstromseite des Gleichrichters (11) zu erfassen; eine Spannungserfassungseinheit (20), die eingerichtet ist, um einen Gleichspannungswert auf der Gleichstromanbindung (13) zu erfassen; eine elektrische Speichervorrichtung (17), die mit der Gleichstromanbindung (13) verbunden ist und eingerichtet ist, um Gleichstrom zu speichern; eine Ladeeinheit (15), die eingerichtet ist, um eine Verstärkungsfunktion zum Laden der elektrischen Speichervorrichtung (17) bei einer Spannung aufzuweisen, die höher als eine Gleichspannung auf der Gleichstromanbindung (13) ist; eine Entladeeinheit (16), die eingerichtet ist, um einen Kurzschluss zwischen der elektrischen Speichervorrichtung (17) und der Gleichstromanbindung (13) herzustellen, um in der elektrischen Speichervorrichtung (17) gespeicherten Gleichstrom zu der Gleichstromanbindung (13) zu entladen; eine Widerstandsentladevorrichtung (19), die mit der Gleichstromanbindung (13) verbunden ist, wobei nach Erfassung des Stromausfalls durch die Stromausfallerfassungseinheit (14) die Widerstandsentladevorrichtung (19) eingerichtet ist, um einen Widerstandsentladebetrieb zur Aufnahme von Gleichstrom der Gleichstromanbindung (13) durch Widerstandsentladen zu beginnen, wenn ein Gleichspannungswert, der durch die Spannungserfassungseinheit (20) erfasst ist, größer oder gleich einem Widerstandsentladebeginnpegel ist, und die Widerstandsentladevorrichtung (19) eingerichtet ist, um den Widerstandsentladebetrieb anzuhalten, wenn der Gleichspannungswert, der durch die Spannungserfassungseinheit (20) erfasst ist, kleiner oder gleich einem Widerstandsentladeanhaltepegel ist, der kleiner als der Widerstandsentladebeginnpegel ist; eine Entladebetriebsbestimmungseinheit (18), die eingerichtet ist, um: - keinen Entladebeginnbefehl zum Betreiben der Entladeeinheit (16) während einer Zeitspanne von einem ersten Zeitpunkt, zu dem die Stromausfallerfassungseinheit (14) den Stromausfall erfasst, bis zu einem zweiten Zeitpunkt auszugeben, zu dem ein Gleichspannungswert, der durch die Spannungserfassungseinheit (20) erfasst ist, kleiner oder gleich einem ersten Schwellwert wird, und - den Entladebeginnbefehl zum Betreiben der Entladeeinheit (16) ab dem zweiten Zeitpunkt auszugeben; und eine Schwellwertsetzeinheit (21), die eingerichtet ist, um den ersten Schwellwert gemäß einem Motorantriebsbefehl, der den Betrieb des Motors (2) anweist, oder Motorabgabeinformationen zu setzen, die Informationen bezüglich der Abgabe des Motors (2) sind, der auf der Grundlage des Motorantriebsbefehls läuft, wobei die Schwellwertsetzeinheit (21) eingerichtet ist, um den ersten Schwellwert auf einen Wert kleiner oder gleich einem Spitzenwert einer Eingangsspannung auf der Wechselstromseite des Gleichrichters (11) zu setzen, wenn der Motorantriebsbefehl oder die Motorabgabeinformationen einen regenerierenden Zustand angeben, in dem der Motor elektrischen Strom regeneriert, und die Schwellwertsetzeinheit (21) eingerichtet ist, um den ersten Schwellwert gemäß der Größenordnung der Beschleunigung, die durch den Motorantriebsbefehl angegeben ist, oder der Größenordnung der Abgabe des Motors zu setzen, die durch die Motorabgabeinformationen gesetzt sind, und ebenso auf einen Wert kleiner als der Widerstandsentladeanhaltepegel, wenn der Motorantriebsbefehl oder die Motorabgabeinformationen einen Stromlaufzustand angeben, in dem der Motor elektrischen Strom aufnimmt.