DE102015012231B4

DE102015012231B4 - Motorsteuervorrichtung mit Funktion zum LCL-Filterschutz

Info

Publication number: DE102015012231B4
Application number: DE102015012231.2A
Authority: DE
Inventors: Kenta Yamamoto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2035-09-19
Also published as: CN105471237B; US20160094179A1; JP5946880B2; JP2016073029A; US9595906B2; CN105471237A; DE102015012231A1

Abstract

Motorsteuervorrichtung, die umfasst:- einen PWM-Gleichrichter (1), der von einer Dreiphasen-Wechselstromversorgung zugeführte Wechselstromenergie in Gleichstromenergie umwandelt,- ein LCL-Filter (2), das zwischen der Dreiphasen-Wechselstromversorgung und dem PWM-Gleichrichter bereitgestellt ist,- ein Kühlgebläse (3), das dazu eingerichtet ist, das LCL-Filter (2) zu kühlen,- eine Temperaturerfassungseinrichtung (4), die dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des LCL-Filters (2) zu erfassen,- eine Alarmerfassungseinrichtung (5), die dazu eingerichtet ist, einen Alarmzustand zu erfassen, wenn sich ein Temperaturerfassungswert der Temperaturerfassungseinrichtung (4) auf einem vorgegebenen Wert oder darüber befindet,- eine Zeitmesseinrichtung (6), die dazu eingerichtet ist, die ab einem Start eines normalen Betriebs des PWM-Gleichrichters (1) verstrichene Zeit zu messen, und- eine Schutzeinrichtung (7), die dazu eingerichtet ist, gemäß der durch die Zeitmesseinrichtung (6) gemessenen verstrichenen Zeit eine Alarmerzeugungsursache dahingehend zu bestimmen, ob der Alarmzustand aufgrund eines umgekehrten Anschlusses einer Stromleitung des LCL-Filters oder der Alarmzustand aufgrund eines Stopps des Kühlgebläses (3) erzeugt wird, wenn der Alarmzustand von der Alarmerfassungseinrichtung (5) gemeldet wird, und gemäß der Alarmerzeugungsursache einen Schutzbetrieb durchzuführen, wobeidie Schutzeinrichtung (7) feststellt, dass die Stromleitung des LCL-Filters (2) umgekehrt verbunden wurde, wenn der Alarmzustand von der Alarmerfassungseinrichtung (5) festgestellt wird und die verstrichene Zeit, welche von der Zeitmesseinrichtung (6) gemessen wird, geringer als die vorbestimmte Zeit ist, undwobei die Schutzeinrichtung (7) feststellt, dass das Kühlgebläse (3) angehalten wurde, wenn der Alarmzustand von der Alarmerfassungseinrichtung (5) festgestellt wird und die verstrichene Zeit, welche von der Zeitmesseinrichtung (6) gemessen wird, gleich oder größer als die vorbestimmte Zeit ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung und insbesondere eine Motorsteuervorrichtung mit einer Funktion zum LCL-Filterschutz.
Beschreibung des relevanten Standes der Technik
Bei einer Motorsteuervorrichtung, die einen Motor einer Arbeitsmaschine, einer Schmiedemaschine, einer Spritzgießmaschine, einer Industriemaschine, eines Roboters oder dergleichen ansteuert, werden ein Gleichrichter, der Wechselstromenergie einer Dreiphasen-Wechselstromversorgung in Gleichstromenergie umwandelt, und ein Inverter verwendet, der die vom Gleichrichter ausgegebene Gleichstromenergie in Wechselstromenergie zum Antreiben des Motors umwandelt.
In jüngster Zeit werden Pulsweitenmodulation (PWM) verwendende Gleichtrichter (PWM-Gleichrichter) aufgrund der Anforderungen, Oberschwingungen in einer Stromversorgung und Blindleistung zu reduzieren, immer umfassender eingesetzt.
Zur Durchführung einer Schaltregelung durch PWM, gibt der vorstehend beschriebene PWM-Gleichrichter an einen Pfad zur Dreiphasen-Wechselstromversorgung eine Rechteckwellen-Wechselstromspannung einschließlich einer solchen mit hoher Frequenz von mehreren Kilohertz oder mehr aus. Um nur eine Stromversorgungsfrequenzkomponente aus der Rechteckwelle passieren zu lassen, wird üblicherweise ein Tiefpassfilter zwischen dem PWM-Gleichrichter und der Dreiphasen-Wechselstromversorgung vorgesehen.
1 ist ein Konfigurationsschema einer herkömmlichen Motorsteuervorrichtung. Eine herkömmliche Motorsteuervorrichtung 1000 umfasst einen PWM-Gleichrichter 110, der Wechselstromenergie von einer Dreiphasen-Wechselstromversorgung 20 in Gleichstromenergie umwandelt, und einen Inverter 180, der die Gleichstromenergie in Wechselstromenergie zum Antreiben eines Motors 30 umwandelt. Des Weiteren ist ein LCL-Filter 120 als Tiefpassfilter, das einen Dämpfungswiderstand 123 in Reihe mit einem Kondensator 124 schaltet und an einem Ende des Dämpfungswiderstands 123 eine Induktivitätseinrichtung A 121 und eine Induktivitätseinrichtung B 122 umfasst, zwischen der Dreiphasen-Wechselstromversorgung 20 und dem PWM-Gleichrichter 110 bereitgestellt. Darüber hinaus ist ein Kühlgebläse 130 zum Kühlen jedes Elements des LCL-Filters 120 normalerweise ebenfalls bereitgestellt.
Das LCL-Filter 120 unterdrückt eine Welligkeit eines Hochfrequenzstroms, der von der Seite des PWM-Gleichrichters 110 einfließt, wobei gleichzeitig der Umfang und die Kosten des LCL-Filters 120 reduziert werden, so dass es im Normalfall im Allgemeinen derart asymmetrisch ausgeführt ist, dass eine Induktivität der Induktivitätseinrichtung B 122 auf der Seite des PWM-Gleichrichters 110 hoch und eine Induktivität der Induktivitätseinrichtung A 121 auf der Seite der Dreiphasen-Wechselstromversorgung niedrig ist.
Wellenformen einer Spannung und eines Stroms jeweils auf der Seite der Dreiphasen-Wechselstromversorgung 20 und auf der Seite des PWM-Gleichrichters 110 des LCL-Filters 120 sind in den 2A-2D dargestellt. 2A ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung einer Spannung auf der Dreiphasen-Wechselstromversorgungsseite darstellt, 2B ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung eines Stromes auf der Dreiphasen-Wechselstromversorgungsseite darstellt, 2C ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung einer Spannung auf der PWM-Gleichrichterseite darstellt, und 2D ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung eines Stromes auf der PWM-Gleichrichterseite darstellt.
Wenn eine Stromleitung des LCL-Filters 120 mit asymmetrischer Konfiguration in umgekehrter Weise wie in 1 dargestellt angeschlossen wird, mit anderen Worten, wenn die Induktivitätseinrichtung A 121 mit niedriger Induktivität auf der Seite des PWM-Gleichrichters 110 und die Induktivitätseinrichtung B 122 mit hoher Induktivität auf der Seite der Dreiphasen-Wechselstromversorgung 20 angeschlossen ist, wird die Welligkeit eines Hochfrequenzstroms, der von der Seite des PWM-Gleichrichters 110 einfließt, nicht ausreichend unterdrückt, so dass die Wärmeerzeugung des LCL-Filters 120 zunimmt.
Bei der vorstehend beschriebenen Motorsteuervorrichtung ist eine Stromwellenform im Falle eines normalen Anschlusses der Stromleitung des LCL-Filters 120 mit asymmetrischer Konfiguration in 3A dargestellt und eine Stromwellenform im Falle eines umgekehrten Anschlusses in 3B dargestellt. Wie in 3B dargestellt, zeigt sich, dass, wenn die Stromleitung des LCL-Filters umgekehrt angeschlossen ist, ein Strom fließt, bei dem eine Welligkeit nicht unterdrückt wird. Wenn ein solcher Strom fortgesetzt fließt, können Rauschen oder eine anormale Wärmeerzeugung in einem Kernabschnitt der Induktivitätseinrichtung A 121 auftreten, die ursprünglich in der Annahme konzipiert wurde, dass ein Strom ohne Welligkeit fließt. Zugleich damit können außerdem Schäden oder eine anormale Wärmeerzeugung im Dämpfungswiderstand 123 und im Kondensator 124 auftreten, in die jeweils die Welligkeit fließt.
Da in diesem Fall die Temperatur stark ansteigt, ist ein Stopp des Betriebs des PWM-Gleichrichters so bald als möglich durchzuführen. Herkömmlicherweise wird in diesem Zusammenhang eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur eines Elements in einem LCL-Filter bereitgestellt, um eine Anomalie des LCL-Filters zu erfassen (z.B. japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. JP 2015 - 106 948 A 4 ist ein Konfigurationsschema einer Motorsteuervorrichtung 2000, die ein weiteres Beispiel der herkömmlichen Motorsteuervorrichtung darstellt. Wie in 4 gezeigt, schaltet das LCL-Filter 120 den Dämpfungswiderstand 123 in Reihe mit dem Kondensator 124 und umfasst an einem Ende des Dämpfungswiderstands 123 die Induktivitätseinrichtung A 121 und die Induktivitätseinrichtung B 122. Ein Temperatursensor 125 ist beispielsweise in der Nähe des Dämpfungswiderstands 123 angeordnet und gibt Informationen über eine erfasste Temperatur an eine Temperaturerfassungseinrichtung 140 aus. Ein durch die Temperaturerfassungseinrichtung 140 erfasstes Temperaturerfassungsergebnis wird an eine Bestimmungseinrichtung 150 gesendet und die Bestimmungseinrichtung 150 steuert den PWM-Gleichrichter 110 auf der Basis des Temperaturerfassungsergebnisses. Wenn beispielsweise eine durch die Temperaturerfassungseinrichtung 140 erfasste Temperatur einen vorgegebenen Wert (oder eine zu einem normalen Zeitpunkt gespeicherte Temperatur) übersteigt, wird der Betrieb des PWM-Gleichrichters 110 gestoppt und das LCL-Filter 120 geschützt.
Herkömmlicherweise werden so Temperaturinformationen des LCL-Filters erhalten, eine Anomalie erfasst, wenn sich eine Temperatur auf einem vorgegebenen Wert oder darüber befindet, und der Betrieb des PWM-Gleichrichters gestoppt.
Des Weiteren ist, wie in 4 gezeigt, das LCL-Filter 120 für gewöhnlich mit dem Kühlgebläse 130 versehen. Die Temperatur des LCL-Filters 120 steigt nicht nur im Falle des umgekehrten Anschlusses der Stromleitung des LCL-Filters, sondern auch aufgrund eines Stopps des Kühlgebläses 130, was zu einer anomalen Temperatur führen kann.
Ein Temperaturanstieg aufgrund des Stopps des Kühlgebläses 130 ist umso stärker, desto leistungsstärker das Kühlgebläse 130 ist. Des Weiteren ist ein Temperaturanstieg aufgrund des umgekehrten Anschlusses der Stromleitung des LCL-Filters 120 umso stärker, desto größer ein Verhältnis einer Induktivitätsgröße der Induktivitätseinrichtung B 122 zu derjenigen der Induktivitätseinrichtung A 121 ist.
Mit Rücksicht auf eine Verringerung des Umfangs und der Kosten des LCL-Filters 120, ist das Kühlgebläse 130 üblicherweise mit einer erforderlichen Mindestleistung ausgeführt. Indessen ist das Verhältnis einer Induktivitätsgröße der Induktivitätseinrichtung B 122 zu derjenigen der Induktivitätseinrichtung A 121 üblicherweise so groß wie möglich ausgeführt. Infolgedessen ist ein Verlust im Falle des umgekehrten Anschlusses der Stromleitung des LCL-Filters 120 größer als ein Verlust im Falle des Stopps des Kühlgebläses 130. Folglich ist der Temperaturanstieg aufgrund des umgekehrten Anschlusses der Stromleitung des LCL-Filters 120 größer als der Temperaturanstieg aufgrund des Stopps des Kühlgebläses 130.
Somit ist die Zeitspanne ab der Erfassung eines Zustands (Alarmzustand), bei dem eine durch die Temperaturerfassungseinrichtung 140 erfasste Temperatur eines Elements im LCL-Filter 12 einen vorgegebenen Wert übersteigt, bis zum Erreichen einer Temperatur, die das Element im LCL-Filter 120 beschädigt, im Falle des umgekehrten Anschlusses der Stromleitung des LCL-Filters 120 kürzer als diejenige im Falle des Stopps des Kühlgebläses 130. Wenn der Betrieb des PWM-Gleichrichters 110 im Falle des umgekehrten Anschlusses der Stromleitung des LCL-Filters 120 fortgesetzt wird, kann das Element im LCL-Filter 120 mit hoher Wahrscheinlichkeit beschädigt werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist ein Stopp des Betriebs des PWM-Gleichrichters 110 im Falle des umgekehrten Anschlusses der Stromleitung des LCL-Filters 120 sofort durchzuführen, während ein Stopp desselben im Falle des Stopps des Kühlgebläses 130 nicht immer sofort durchzuführen ist. Mit anderen Worten, wenn das Element im LCL-Filter 120 aufgrund des Stopps des Kühlgebläses 130 eine anomale Temperatur hat, ist der Temperaturanstieg in diesem Fall nicht so stark. Daher ist, während einer solch kurzen Zeitspanne zum Durchführen eines kontrollierten Stopps des Motors 30, ein Stopp des Betriebs des PWM-Gleichrichters 110 nicht sofort durchzuführen. Im Gegenteil, wenn der PWM-Gleichrichter 110 sofort gestoppt wird, können bei Verwendung der Motorsteuervorrichtung höchst wahrscheinlich einige Bearbeitungshemmnisse (Bruch eines Werkstücks oder Werkzeugs und dergleichen) auftreten, so dass ein sofortiger Stopp des PWM-Gleichrichters wünschenswerterweise so weit als möglich zu vermeiden ist.
Aus US 2014 / 0 268 953 A1 ist eine Motorsteuervorrichtung mit einem Gleichrichter und einem LCL-Filter bekannt. Die Motorsteuervorrichtung ist mit einer Dreiphasen-Wechselstromversorgung verbunden. Um das LCL-Filter vor Überhitzung zu schützen, weist die Motorsteuervorrichtung eine Leistungsreduzierungs-Einrichtung auf, durch die die Motorantriebsleistung selektiv herabgesetzt wird. Auf diese Weise lassen sich die Induktivitäten des LCL-Filters vor thermischer Überbeanspruchung schützen.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei der herkömmlichen Motorsteuervorrichtung besteht jedoch ein Problem darin, dass, unabhängig von der Art der Ursachen, die dazu geführt haben, dass das LCL-Filter eine anormale Temperatur aufweist, der PWM-Gleichrichter sofort gestoppt wird, so dass bei Verwendung der Motorsteuervorrichtung höchst wahrscheinlich einige Bearbeitungshemmnisse auftreten.
Eine Motorsteuervorrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst: einen PWM-Gleichrichter, der von einer Dreiphasen-Wechselstromversorgung zugeführte Wechselstromenergie in Gleichstromenergie umwandelt, ein LCL-Filter, das zwischen der Dreiphasen-Wechselstromversorgung und dem PWM-Gleichrichter bereitgestellt ist, ein Kühlgebläse zum Kühlen des LCL-Filters, eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur des LCL-Filters, eine Alarmerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Alarmzustandes, wenn sich ein Temperaturerfassungswert der Temperaturerfassungseinrichtung auf einem vorgegebenen Wert oder darüber befindet, eine Zeitmesseinrichtung zum Messen der ab einem Start eines normalen Betriebs des PWM-Gleichrichters verstrichenen Zeit, und eine Schutzeinrichtung, die gemäß der durch die Zeitmesseinrichtung gemessenen verstrichenen Zeit eine Alarmerzeugungsursache dahingehend bestimmt, ob der Alarmzustand aufgrund eines umgekehrten Anschlusses einer Stromleitung des LCL-Filters oder der Alarmzustand aufgrund eines Stopps des Kühlgebläses erzeugt wird, wenn der Alarmzustand von der Alarmerfassungseinrichtung gemeldet wird, und gemäß der Alarmerzeugungsursache einen Schutzbetrieb durchführt.
Dabei stellt die Schutzeinrichtung fest, dass die Stromleitung des LCL-Filters umgekehrt verbunden wurde, wenn der Alarmzustand von der Alarmerfassungseinrichtung festgestellt wird und die verstrichene Zeit, welche von der Zeitmesseinrichtung gemessen wird, geringer als die vorbestimmte Zeit ist, und dass das Kühlgebläse angehalten wurde, wenn der Alarmzustand von der Alarmerfassungseinrichtung festgestellt wird und die verstrichene Zeit, welche von der Zeitmesseinrichtung gemessen wird, gleich oder größer als die vorbestimmte Zeit ist.
Figurenliste
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen ferner aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen hervor. In den begleitenden Zeichnungen zeigt:

1 ein Konfigurationsschema einer herkömmlichen Motorsteuervorrichtung;
2A ein Diagramm, das eine Wellenform einer Spannung auf einer Dreiphasen-Wechselstromversorgungsseite eines LCL-Filters darstellt;
2B ein Diagramm, das eine Wellenform eines Stroms auf der Dreiphasen-Wechselstromversorgungsseite des LCL-Filters darstellt;
2C ein Diagramm, das eine Wellenform einer Spannung auf einer PWM-Gleichrichterseite des LCL-Filters darstellt;
2D ein Diagramm, das eine Wellenform eines Stroms auf der PWM-Gleichrichterseite des LCL-Filters darstellt;
3A ein Diagramm, das eine Stromwellenform im Falle eines normalen Anschlusses einer Stromleitung des LCL-Filters darstellt;
3B ein Diagramm, das eine Stromwellenform im Falle eines umgekehrten Anschlusses der Stromleitung des LCL-Filters darstellt;
4 ein Konfigurationsschema gemäß einem weiteren Beispiel der herkömmlichen Motorsteuervorrichtung;
5 ein Konfigurationsschema einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Anomalieursachenbestimmungsverfahrens der Motorsteuervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Schutzbetriebsverfahrens der Motorsteuervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Genaue Beschreibung
Nachfolgend wird eine Motorsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf ihre Ausführungsformen beschränkt ist, sondern die in den Ansprüchen und deren Äquivalenten dargelegte Erfindung abdecken soll.
Die Motorsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 5 ist ein Konfigurationsschema der Motorsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Motorsteuervorrichtung 101 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: einen PWM-Gleichrichter 1, der von einer Dreiphasen-Wechselstromversorgung 20 zugeführte Wechselstromenergie in Gleichstromenergie umwandelt, ein LCL-Filter 2, das zwischen der Dreiphasen-Wechselstromversorgung 20 und dem PWM-Gleichrichter 1 bereitgestellt ist, ein Kühlgebläse 3 zum Kühlen des LCL-Filters 2, eine Temperaturerfassungseinrichtung 4 zum Erfassen einer Temperatur des LCL-Filters 2, eine Alarmerfassungseinrichtung 5 zum Erfassen eines Alarmzustandes, wenn sich ein Temperaturerfassungswert der Temperaturerfassungseinrichtung 4 auf einem vorgegebenen Wert oder darüber befindet, eine Zeitmesseinrichtung 6 zum Messen der ab einem Start eines normalen Betriebs des PWM-Gleichrichters 1 verstrichenen Zeit, und eine Schutzeinrichtung 7, die gemäß der durch die Zeitmesseinrichtung 6 gemessenen verstrichenen Zeit eine Alarmerzeugungsursache dahingehend bestimmt, ob der Alarmzustand aufgrund eines umgekehrten Anschlusses einer Stromleitung des LCL-Filters 2 oder der Alarmzustand aufgrund eines Stopps des Kühlgebläses 3 erzeugt wird, wenn der Alarmzustand von der Alarmerfassungseinrichtung 5 gemeldet wird, und gemäß der Alarmerzeugungsursache einen Schutzbetrieb durchführt.
Die Motorsteuervorrichtung 101 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ferner: einen Inverter 8, der mit einem eine Gleichstromseite des PWM-Gleichrichters 1 darstellenden Gleichspannungszwischenkreis verbunden ist und eine abwechselnde Energieumwandlung einer Gleichstromenergie im Gleichspannungszwischenkreis und einer Wechselstromenergie durchführt, die eine Antriebsenergie oder regenerative Energie eines Motors darstellt, und eine Energieunterbrechungseinrichtung 9, die zwischen der Dreiphasen-Wechselstromversorgung 20 und dem LCL-Filter 2 bereitgestellt ist, wobei der Schutzeinrichtung 7 von der Alarmerfassungseinrichtung 5 ein Alarmzustand gemeldet wird und, wenn die durch die Zeitmesseinrichtung 6 gemessene verstrichene Zeit kürzer als eine vorgegebene Zeitspanne ist, die Schutzeinrichtung 7 bestimmt, dass die Stromleitung des LCL-Filters 2 umgekehrt angeschlossen ist, und dem PWM-Gleichrichter 1 einen PWM-Stoppbefehl und der Energieunterbrechungseinrichtung 9 einen Versorgungsunterbrechungsbefehl meldet, und wobei ihr von der Alarmerfassungseinrichtung 5 ein Alarmzustand gemeldet wird und, wenn die durch die Zeitmesseinrichtung 6 gemessene verstrichene Zeit gleich oder größer als die vorgegebene Zeitspanne ist, die Schutzeinrichtung 7 bestimmt, dass das Kühlgebläse 3 gestoppt hat, und dem Inverter 8 einen Motorstoppbefehl meldet, und die Schutzeinrichtung 7 dann, wenn der Motor 30 stoppt, dem PWM-Gleichrichter 1 einen PWM-Stoppbefehl und der Energieunterbrechungseinrichtung 9 einen Versorgungsunterbrechungsbefehl meldet.
Die Temperaturerfassungseinrichtung 4 erfasst eine Temperatur eines Elements des LCL-Filters 2 unter Verwendung eines Temperatursensors 25. Spezifischer erfasst die Temperaturerfassungseinrichtung 4 eine Temperatur jeweils einer Induktivitätseinrichtung A 21, einer Induktivitätseinrichtung B 22, eines Dämpfungswiderstands 23 oder eines Kondensators 24, in denen jeweils die Temperatur im Falle des umgekehrten Anschlusses der Stromleitung des LCL-Filters 2 stark ansteigt, oder eine Temperatur in deren Nähe. In 5 ist eine nicht einschränkende Ausführungsform gezeigt, bei der der Temperatursensor 25 in der Nähe des Dämpfungswiderstands 25 angeordnet ist.
Wenn sich ein durch die Temperaturerfassungseinrichtung 4 erfasster Temperaturerfassungswert auf einem vorgegebenen Wert oder darüber befindet, meldet die Alarmerfassungseinrichtung 5 der Schutzeinrichtung 7 einen Alarmzustand. Es wird darauf hingewiesen, dass ein einer Belastbarkeitsfähigkeit des Elements des LCL-Filters 2 entsprechender Wert als vorgegebener Wert eingestellt wird.
Die Zeitmesseinrichtung 6 misst die ab einem Start eines normalen Betriebs des PWM-Gleichrichters 1 verstrichene Zeit.
Ein auf PWM zurückzuführender Hochfrequenzstrom fließt im LCL-Filter 2, nachdem der PWM-Gleichrichter 1 den normalen Betrieb gestartet hat. Daher klassifiziert die Schutzeinrichtung 7, wenn ihr von der Alarmerfassungseinrichtung 5 ein Alarmzustand gemeldet wird, eine Anomalieursache des LCL-Filters 2 gemäß der verstrichenen Zeit.
Wie vorstehend beschrieben, wird, da ein Temperaturanstieg aufgrund des umgekehrten Anschlusses der Stromleitung des LCL-Filters 2 größer ist als ein Temperaturanstieg aufgrund eines Stopps des Kühlgebläses 3, die Anomalieursache der Temperatur des Elements im LCL-Filter 2 wie folgt bestimmt:

Wenn die Alarmerfassungseinrichtung 5 einen Alarmzustand meldet und die verstrichene Zeit kleiner als eine vorgegebene Zeitspanne ist, ist die Ursache der umgekehrte Anschluss der Stromleitung des LCL-Filters 2, und
wenn die Alarmerfassungseinrichtung 5 einen Alarmzustand meldet und die verstrichene Zeit gleich oder größer als die vorgegebene Zeitspanne ist, ist die Ursache der Stopp des Kühlgebläses 3.

Die vorgegebene Zeitspanne wird gemäß einem Verhältnis einer Induktivitätsgröße der Induktivitätseinrichtung B 22 zu derjenigen der Induktivitätseinrichtung A 21 und einer Leistung des Kühlgebläses 3 festgelegt.
In vorstehender Weise führt die Schutzeinrichtung 7, beim Bestimmen der Anomalieursache der Temperatur des Elements im LCL-Filter 2, einen nachfolgend beschriebenen Schutzbetrieb durch.
Wenn die Anomalieursache der Temperatur des Elements im LCL-Filter 2 der umgekehrte Anschluss der Stromleitung des LCL-Filters 2 ist, meldet die Schutzeinrichtung 7 dem PWM-Gleichrichter 1 einen PWM-Stoppbefehl und der Energieunterbrechungseinrichtung 9 einen Versorgungsunterbrechungsbefehl, um den PWM-Gleichrichter 1 sofort zu stoppen.
Andererseits, wenn die Anomalieursache der Temperatur des Elements im LCL-Filter 2 der Stopp des Kühlgebläses 3 ist, meldet die Schutzeinrichtung dem Inverter 8 einen Motorstoppbefehl. Dann wird, wenn vom Inverter 8 ein Motorstoppzustand gemeldet wird, dem PWM-Gleichrichter 1 der PWM-Stoppbefehl und der Energieunterbrechungseinrichtung 9 ein Versorgungsunterbrechungsbefehl gemeldet, um den PWM-Gleichrichter 1 zu stoppen.
Ein Schutzbetrieb wird unter Verwendung der Motorsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung durchgeführt, wodurch ein kontrollierter Stopp des Motors im Falle des Stopps des Kühlgebläses ermöglicht wird, welcher keinen sofortigen Stopp des PWM-Gleichrichters 1 erfordert, wobei in diesem Fall die Möglichkeit des Auftretens von Bearbeitungshemmnissen bei Verwendung der Motorsteuervorrichtung nicht mehr besteht.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Anomalieursache des LCL-Filters unter Verwendung der Motorsteuervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein in 6 dargestelltes Flussdiagramm beschrieben. Zunächst führt, in Schritt S101, der PWM-Gleichrichter 1 einen normalen Betrieb zum Starten des Motors 30 durch.
Als Nächstes misst, in Schritt S102, die Zeitmesseinrichtung 6 die ab einem Start des normalen Betriebs des PWM-Gleichrichters 1 verstrichene Zeit. Die durch die Zeitmesseinrichtung 6 gemessene verstrichene Zeit wird der Schutzeinrichtung 7 gemeldet.
Als Nächstes wird, in Schritt S103, bestimmt, ob der Schutzeinrichtung 7 von der Alarmerfassungseinrichtung 5 ein Alarmzustand gemeldet wird oder nicht. Wenn der Schutzeinrichtung 7 von der Alarmerfassungseinrichtung 5 kein Alarmzustand gemeldet wird, kann bestimmt werden, dass ein Temperaturerfassungsergebnis des im LCL-Filter 2 angeordneten Temperatursensors 25 von der Temperaturerfassungseinrichtung 4 angibt, dass eine Temperatur eines Elements im LCL-Filter 2 nicht anormal ist. In diesem Fall wird zu Schritt S103 zurückgehrt und bestimmt, ob der Schutzeinrichtung 7 von der Alarmerfassungseinrichtung 5 ein Alarmzustand gemeldet wird oder nicht, wodurch eine Temperatur eines Elements im LCL-Filter 2 ständig überwacht wird.
Andererseits kann, wenn der Schutzeinrichtung 7 von der Alarmerfassungseinrichtung 5 ein Alarmzustand gemeldet wird, bestimmt werden, dass ein Temperaturerfassungsergebnis des im LCL-Filter 2 angeordneten Temperatursensors 25 von der Temperaturerfassungseinrichtung 4 angibt, dass eine Temperatur eines Elements im LCL-Filter 2 anormal ist. In diesem Fall wird eine Ursache einer anormalen Temperatur des Elements im LCL-Filter 2 dahingehend klassifiziert, ob die Ursache der umgekehrte Anschluss der Stromleitung des LCL-Filters 2 oder der Stopp des Kühlgebläses 3 ist.
Dann wird, in Schritt S104, bestimmt, ob die ab dem Start des normalen Betriebs des PWM-Gleichrichters 1 verstrichene Zeit kleiner als eine vorgegebene Zeitspanne ist. Wenn die ab dem Start des normalen Betriebs des PWM-Gleichrichters 1 verstrichene Zeit kleiner als die vorgegebene Zeitspanne ist, wird in Schritt S105 bestimmt, dass die Ursache der anormalen Temperatur des Elements im LCL-Filter 2 der umgekehrte Anschluss der Stromleitung des LCL-Filters 2 ist.
Andererseits, wenn die ab dem Start des normalen Betriebs des PWM-Gleichrichters 1 verstrichene Zeit gleich oder größer als die vorgegebene Zeitspanne ist, wird in Schritt S106 bestimmt, dass die Ursache der anormalen Temperatur des Elements im LCL-Filter 2 der Stopp des Kühlgebläses 3 ist.
Auf die vorstehende Weise wird die Ursache der anormalen Temperatur des Elements im LCL-Filter 2 bestimmt, wobei die Schutzeinrichtung 7 dann basierend auf dem Bestimmungsergebnis den Schutzbetrieb des LCL-Filters 2 durchführt.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Schutzbetrieb des LCL-Filters 2 unter Verwendung der Motorsteuervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein in 7 dargestelltes Flussdiagramm beschrieben. Zunächst wird, in Schritt S201, bestimmt, ob eine Anomalieursache einer Temperatur eines Elements im LCL-Filter 2 der umgekehrte Anschluss der Stromleitung des LCL-Filters 2 ist oder nicht. Ein Bestimmungsverfahren ist vorstehend beschrieben.
Wenn die Ursache der anormalen Temperatur des Elements im LCL-Filter 2 der umgekehrte Anschluss der Stromleitung des LCL-Filters 2 ist, meldet die Schutzeinrichtung 7, in Schritt S202, dem PWM-Gleichrichter 1 einen PWM-Stoppbefehl und der Energieunterbrechungseinrichtung 9 einen Versorgungsunterbrechungsbefehl, um den PWM-Gleichrichter 1 sofort zu stoppen.
Andererseits, wenn die Ursache der anormalen Temperatur des Elements im LCL-Filter 2 nicht der umgekehrte Anschluss der Stromleitung des LCL-Filters 2 ist, mit anderen Worten, wenn die Ursache der Stopp des Kühlgebläses 3 ist, meldet die Schutzeinrichtung 7, in Schritt S203, dem Inverter 8 einen Motorstoppbefehl.
Als Nächstes wird, in Schritt S204, bestimmt, ob der Schutzeinrichtung 7 vom Inverter 8 ein Motorstoppzustand gemeldet wird oder nicht. Wenn ihr vom Inverter 8 kein Motorstoppzustand gemeldet wird, wartet die Schutzeinrichtung 7 auf eine Meldung eines Motorstoppzustands vom Inverter 8.
Andererseits, wenn ihr vom Inverter 8 ein Motorstoppzustand gemeldet wird, meldet die Schutzeinrichtung 7 dem PWM-Gleichrichter 1 einen PWM-Stoppbefehl und der Energieunterbrechungseinrichtung 9 einen Versorgungsunterbrechungsbefehl, um den PWM-Gleichrichter 1 zu stoppen.
Wie vorstehend beschrieben, wird, gemäß der Motorsteuervorrichtung entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, eine Ursache einer anormalen Temperatur des LCL-Filters gemäß der ab dem Start des normalen Betriebs des PWM-Gleichrichters verstrichenen Zeit bestimmt, wobei im Fall des Stopps des Kühlgebläses, der keinen sofortigen Stopp eines Betriebs des PWM-Gleichrichters erfordert, ein kontrollierter Stopp des Motors und dann ein Stopp eines PWM-Betriebs und eine Energieunterbrechung durchgeführt werden. Somit können bei Verwendung der Motorsteuervorrichtung auftretende Bearbeitungshemmnisse auf ein Minimum gesenkt und auch ein Schutz des LCL-Filters durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, können gemäß der Motorsteuervorrichtung entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bei Verwendung der Motorsteuervorrichtung auftretende Bearbeitungshemmnisse nach einem sofortigen Stopp des PWM-Gleichrichters auf ein Minimum gesenkt und ein Schutz des LCL-Filters durchgeführt werden.

Claims

Motorsteuervorrichtung, die umfasst: - einen PWM-Gleichrichter (1), der von einer Dreiphasen-Wechselstromversorgung zugeführte Wechselstromenergie in Gleichstromenergie umwandelt, - ein LCL-Filter (2), das zwischen der Dreiphasen-Wechselstromversorgung und dem PWM-Gleichrichter bereitgestellt ist, - ein Kühlgebläse (3), das dazu eingerichtet ist, das LCL-Filter (2) zu kühlen, - eine Temperaturerfassungseinrichtung (4), die dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des LCL-Filters (2) zu erfassen, - eine Alarmerfassungseinrichtung (5), die dazu eingerichtet ist, einen Alarmzustand zu erfassen, wenn sich ein Temperaturerfassungswert der Temperaturerfassungseinrichtung (4) auf einem vorgegebenen Wert oder darüber befindet, - eine Zeitmesseinrichtung (6), die dazu eingerichtet ist, die ab einem Start eines normalen Betriebs des PWM-Gleichrichters (1) verstrichene Zeit zu messen, und - eine Schutzeinrichtung (7), die dazu eingerichtet ist, gemäß der durch die Zeitmesseinrichtung (6) gemessenen verstrichenen Zeit eine Alarmerzeugungsursache dahingehend zu bestimmen, ob der Alarmzustand aufgrund eines umgekehrten Anschlusses einer Stromleitung des LCL-Filters oder der Alarmzustand aufgrund eines Stopps des Kühlgebläses (3) erzeugt wird, wenn der Alarmzustand von der Alarmerfassungseinrichtung (5) gemeldet wird, und gemäß der Alarmerzeugungsursache einen Schutzbetrieb durchzuführen, wobei die Schutzeinrichtung (7) feststellt, dass die Stromleitung des LCL-Filters (2) umgekehrt verbunden wurde, wenn der Alarmzustand von der Alarmerfassungseinrichtung (5) festgestellt wird und die verstrichene Zeit, welche von der Zeitmesseinrichtung (6) gemessen wird, geringer als die vorbestimmte Zeit ist, und wobei die Schutzeinrichtung (7) feststellt, dass das Kühlgebläse (3) angehalten wurde, wenn der Alarmzustand von der Alarmerfassungseinrichtung (5) festgestellt wird und die verstrichene Zeit, welche von der Zeitmesseinrichtung (6) gemessen wird, gleich oder größer als die vorbestimmte Zeit ist.
Motorsteuervorrichtung, die umfasst: - einen PWM-Gleichrichter (1), der von einer Dreiphasen-Wechselstromversorgung zugeführte Wechselstromenergie in Gleichstromenergie umwandelt, - ein LCL-Filter (2), das zwischen der Dreiphasen-Wechselstromversorgung und dem PWM-Gleichrichter bereitgestellt ist, - ein Kühlgebläse (3), das dazu eingerichtet ist, das LCL-Filter (2) zu kühlen, - eine Temperaturerfassungseinrichtung (4), die dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des LCL-Filters (2) zu erfassen, - eine Alarmerfassungseinrichtung (5), die dazu eingerichtet ist, einen Alarmzustand zu erfassen, wenn sich ein Temperaturerfassungswert der Temperaturerfassungseinrichtung (4) auf einem vorgegebenen Wert oder darüber befindet, - eine Zeitmesseinrichtung (6), die dazu eingerichtet ist, die ab einem Start eines normalen Betriebs des PWM-Gleichrichters (1) verstrichene Zeit zu messen, und - eine Schutzeinrichtung (7), die dazu eingerichtet ist, gemäß der durch die Zeitmesseinrichtung (6) gemessenen verstrichenen Zeit eine Alarmerzeugungsursache dahingehend zu bestimmen, ob der Alarmzustand aufgrund eines umgekehrten Anschlusses einer Stromleitung des LCL-Filters oder der Alarmzustand aufgrund eines Stopps des Kühlgebläses (3) erzeugt wird, wenn der Alarmzustand von der Alarmerfassungseinrichtung (5) gemeldet wird, und gemäß der Alarmerzeugungsursache einen Schutzbetrieb durchzuführen, weiter umfassend: - einen Inverter (8), der mit einem eine Gleichstromseite des PWM-Gleichrichters (1) darstellenden Gleichspannungszwischenkreis verbunden ist und eine abwechselnde Energieumwandlung einer Gleichstromenergie im Gleichspannungszwischenkreis und einer Wechselstromenergie durchführt, die eine Antriebsenergie oder regenerative Energie eines Motors darstellt, und - eine Energieunterbrechungseinrichtung (9), die zwischen der Dreiphasen-Wechselstromversorgung und dem LCL-Filter bereitgestellt ist, - wobei der Schutzeinrichtung (7) von der Alarmerfassungseinrichtung (5) ein Alarmzustand gemeldet wird und, wenn die durch die Zeitmesseinrichtung (6) gemessene verstrichene Zeit kürzer als eine vorgegebene Zeitspanne ist, die Schutzeinrichtung (7) bestimmt, dass die Stromleitung des LCL-Filters umgekehrt angeschlossen ist, - wobei die Schutzeinrichtung dem PWM-Gleichrichter (1) einen PWM-Stoppbefehl und der Energieunterbrechungseinrichtung (9) einen Versorgungsunterbrechungsbefehl meldet, - wobei der Schutzeinrichtung von der Alarmerfassungseinrichtung (5) ein Alarmzustand gemeldet wird und, wenn die durch die Zeitmesseinrichtung (6) gemessene verstrichene Zeit gleich oder größer als die vorgegebene Zeitspanne ist, die Schutzeinrichtung (7) bestimmt, dass das Kühlgebläse gestoppt hat, und - wobei die Schutzeinrichtung dem Inverter (8) einen Motorstoppbefehl meldet, und die Schutzeinrichtung (7) dann, wenn der Motor stoppt, dem PWM-Gleichrichter (1) einen PWM-Stoppbefehl und der Energieunterbrechungseinrichtung (9) einen Versorgungsunterbrechungsbefehl meldet.