DE102016010777B4

DE102016010777B4 - Antrieb mit Sicherheitsschaltvorrichtung, System und Verfahren

Info

Publication number: DE102016010777B4
Application number: DE102016010777.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ritschel; Sebastian Richter; Benjamin Norenburg; Christian Senft
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2036-09-09
Also published as: DE102016010777A1

Abstract

Antrieb mit- steuerbaren Halbleiterschaltern, insbesondere eines Wechselrichters,- einem Mittel zur Erzeugung von Ansteuersignalen für die steuerbaren Halbleiterschalter,- einer Sicherheitsschaltvorrichtung (1) mit einem Versorgungsspannungseingang (5) und einem ersten oder mehreren Steuereingängen (6),wobei die vom Mittel, insbesondere Rechner und/oder Mikrocontroller, erzeugten Ansteuersignalen (8) von der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) an die steuerbaren Halbleiterschalter (10), insbesondere direkt oder über eine Treiberstufe (16), abhängig von einem Freigabesignal und einer an einem Ausgangsmodul (4) anliegenden Versorgungsspannung (11) weitergeleitet werden,wobei das Freigabesignal (12) abhängig von dem am ersten Steuereingang (6) oder abhängig von den an den Steuereingängen (6, 7) anliegenden Signalspannungen und abhängig von der am Ausgangsmodul (4) anliegenden Versorgungsspannung (11) erzeugt wird,insbesondere wobei das Ausgangsmodul (4) einen steuerbaren Ausgangsschalter aufweist, der das Ausgangssignal (9) des Ausgangsmoduls bewirkt und somit die Weiterleitung der Ansteuersignale (8) an die steuerbaren Halbleiterschalter (10), insbesondere direkt oder über eine Treiberstufe (16),dadurch gekennzeichnet, dassdie am Ausgangsmodul (4) anliegende Versorgungsspannung (11) einem Digitalisierungsmittel, insbesondere Schmitt-Trigger, zugeführt wird, dessen Ausgangssignal, insbesondere also Digitalsignal, einem UND-Verknüpfungsmittel zugeführt wird, welches das Ausgangssignal UND-verknüpft mit dem am Steuereingang (6) liegenden Signal oder UND-verknüpft mit dem Ausgangssignal eines UND-Verknüpfungsmittels, welches die an den Steuereingängen (6, 7) anliegenden Signalen UND-verknüpft.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit Sicherheitsschaltvorrichtung, ein System und ein Verfahren.
Die Sicherheitsfunktion Safe Torque Off (STO) wird typischerweise so realisiert, dass die Drehfeldinformation sicher aus der Ansteuerung entfernt wird, das heißt die PWM-Signale unterbrochen werden. Ein undefiniertes Abschaltverhalten auf den PWM-Signalen (z.B. durch langsames Absinken der Pegel) kann dazu führen, dass die beiden IGBTs der Ausgangsstufe der Motoransteuerung, insbesondere also HIGH-SIDE- und LOW-SIDE-Schalter, gleichzeitig geschaltet werden. Dadurch wird der Zwischenkreis über diese IGBTs kurzgeschlossen und diese können thermisch beschädigt oder zerstört werden.
Als Stand der Technik zum sicheren Entfernen einer Drehfeldinformation sind folgende Arten bekannt:

Aus der EP 2 573 928 A1 ist bekannt, hierfür die Gleichspannung an den Leistungshalbleitern, also Zwischenkreis, durch ein oder mehrere Schaltelemente zu trennen.
Aus der EP 0 742 637 A1 und DE 100 59 173 C5 ist bekannt, dass die Drehfeldinformation dadurch entfernbar ist, dass die Spannungsversorgung der Treiber für die Leistungshalbleiter durch ein oder mehrere Schaltelemente auftrennt wird.
Aus der DE 10 2013 218 679 A1 ist bekannt, dass die Drehfeldinformation dadurch entfernbar ist, dass die PWM-Signale zweikanalig jeweils logisch getrennt für HIGH-SIDE und LOW-SIDE zwischen der PWM-Erzeugungseinheit und den Treibern für die Leistungshalbleiter über ein oder mehrere Schaltelemente getrennt werden.
Aus der US 9 209 718 B2 ist bekannt, dass die Drehfeldinformation entfernbar ist, indem die LOW-SIDE PWM-Signale zwischen der PWM-Erzeugungseinheit und den Treibern für die Leistungshalbleiter über zwei in Reihe geschalteten Schaltelemente getrennt wird.
Aus der DE 103 21 465 B4 ist ein Verfahren zum sicheren Abschalten von Antrieben bei Werkzeugmaschinen bekannt.
Aus der DE 102 07 834 A1 ist eine Anlage mit Automatisierungszellen bekannt.
Aus der DE 100 59 173 C5 ist eine Antriebssteuerung für einen Drehstrommotor über einen Wechselrichter in sicherer Technik bekannt.
Aus der DE 100 59 173 C5 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Antriebssteuerung für einen Drehstrommotor über einen Wechselrichter in sicherer Technik bekannt.
Aus der EP 3 460 995 A1 ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung bekannt.
Aus der US 2014 / 0350791 A1 ist eine elektronische Steuereinheit bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine höhere Standzeit des Elektrogeräts, insbesondere Umrichters, zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antrieb nach den in Anspruch 1, bei dem System nach den in Anspruch 10 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale bei dem Antrieb mit
steuerbaren Halbleiterschaltern, insbesondere eines Wechselrichters,
einem Mittel zur Erzeugung von Ansteuersignalen für die steuerbaren Halbleiterschalter,
einer Sicherheitsschaltvorrichtung mit einem Versorgungsspannungseingang und einem ersten oder mehreren Steuereingängen,
sind, dass die vom Mittel, insbesondere Rechner und/oder Mikrocontroller, erzeugten Ansteuersignalen von der Sicherheitsschaltvorrichtung an die steuerbaren Halbleiterschalter, insbesondere direkt oder über eine Treiberstufe, abhängig von einem Freigabesignal und einer an einem Ausgangsmodul anliegenden Versorgungsspannung weitergeleitet werden, wobei das Freigabesignal abhängig von dem am ersten Steuereingang oder abhängig von den an den Steuereingängen anliegenden Signalspannungen und abhängig von der am Ausgangsmodul anliegenden Versorgungsspannung erzeugt wird,
insbesondere wobei das Ausgangsmodul einen steuerbaren Ausgangsschalter aufweist, der das Ausgangssignal des Ausgangsmoduls bewirkt und somit die Weiterleitung der Ansteuersignale an die steuerbaren Halbleiterschalter, insbesondere direkt oder über eine Treiberstufe.
Von Vorteil ist dabei, dass eine höhere Standzeit erreichbar ist, weil die Abschaltflanken stets gleichartig ausgeführt werden. Denn entweder werden im Normalbetrieb Rechteckpulse von dem Ausgangsmodul durchgeleitet, indem die Schaltflanke von dem Ausgangsschalter des Ausgangsmoduls bewirkt ist, oder es wird ein Abschalten im Sicherheitsfall, also Versorgungsspannungsausfall oder anliegen eines STO-Signals, von diesem Ausgangsschalter bewirkt. Da jedoch das Ausgangssignal des Ausgangsmoduls in jedem Fall von dessen ausgangsseitigem Ausgangsschalter bewirkt ist, ist der Flankenverlauf stets gleich, zumindest solange die Versorgungsspannung des Ausgangsmoduls und somit des Ausgangsschalters vorhanden ist. Diese Versorgungsspannung ist aber entsprechend abgepuffert und steht somit für den gesamten Verlauf der abschaltflanke im Wesentlichen unverändert zur Verfügung.
Somit ist vorteiligerweise ein sicheres Entfernen einer Drehfeldinformation mit vorgegebenem Abschaltverhalten erreichbar.
Außerdem ist erfindungsgemäß ein sicherheitstechnisches Gesamtsystem erreicht, welches frei von unvertretbaren Risiken für den Anwender ist. Hierbei ist die bestimmungsgemäße Funktion dieses Gesamtsystems unterbrechbar, um einen sicheren Zustand herzustellen. Somit ist eine Sicherheitsfunktion Safe Torque Off (STO) verwendbar, die im Fehlerfall das Drehmoment einer Antriebseinheit sicher entfernt. Dies ist dadurch realisierbar, dass die mit dem Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM) übertragenen Ansteuersignale, die die Drehfeldinformation beinhalten, abschaltbar sind, insbesondere durch ein Unterbrechen dieser Ansteuersignale zwischen der Signalelektronik und der Leistungshalbleiter (IGBTs) zur Motoransteuerung. Beim Abschalten ist erfindungsgemäß verhindert, dass es durch ein zu langsames Absinken des Spannungspegels der PWM-Ansteuersignale zu einem unzulässigen Signalzustand kommt, wodurch je zwei in Reihe angeordnete IGBTs der Motoransteuerungseinheit, einerseits der mit der Zwischenkreisspannung (HIGH-SIDE) und andererseits der mit der gemeinsamen Bezugsmasse (LOW-SIDE) verbundene IGBT, gleichzeitig einen elektrisch leitenden Zustand einnehmen könnten. Dieser resultierende Kurzschluss zwischen Zwischenkreisspannung und gemeinsamer Bezugsmasse würde zu einem kurzzeitig sehr hohen Stromfluss in diesen Bauteilen führen, die zu einer thermischen Beschädigung bis hin zu einer Zerstörung führen könnte.
Erfindungsgemäß wird die am Ausgangsmodul anliegenden Versorgungsspannung einem Digitalisierungsmittel, insbesondere Schmitt-Trigger, zugeführt, dessen Ausgangssignal, insbesondere also Digitalsignal, einem UND-Verknüpfungsmittel zugeführt wird, welches das Ausgangssignal UND-verknüpft mit dem am Steuereingang liegenden Signal oder UND-verknüpft mit dem Ausgangssignal eines UND-Verknüpfungsmittels, welches die an den Steuereingängen anliegenden Signalen UND-verknüpft,
insbesondere wobei das Ausgangssignal des UND-Verknüpfungsmittels als Freigabesignal fungiert. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Realisierung vorsehbar ist. Insbesondere ist eine Ausführung als nicht frei programmierbare Logik möglich.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird im Ausgangsmodul das Freigabesignal einem jeweiligen UND-Verknüpfungsmittel des Ausgangsmoduls zugeführt, welches das Freigabesignal UND-verknüpft mit einem jeweiligen Ansteuersignal, wobei das jeweilige Ausgangssignal des UND-Verknüpfungsmittels als Ansteuersignal für den jeweiligen steuerbaren Halbleiterschalter, insbesondere direkt oder über eine jeweilige Treiberstufe, weitergeleitet wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Realisierung vorsehbar ist. Insbesondere ist eine Ausführung als nicht frei programmierbare Logik möglich.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden statt der Weiterleitung der Ansteuersignale durch die Sicherheitsschaltvorrichtung an die steuerbaren Halbleiterschalter
die von der Sicherheitsschaltvorrichtung weitergeleiteten Ansteuersignale von einer zur Sicherheitsschaltvorrichtung gleichartig ausgeführten und seriell angeordneten, weiteren Sicherheitsschaltvorrichtung weitergleitet an die steuerbaren Halbleiterschalter, insbesondere direkt oder über eine Treiberstufe. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit erhöht ist, da die Sicherheitsschaltvorrichtung zweikanalig ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Sicherheitsschaltvorrichtung ein Schaltelement auf, welches abhängig vom am ersten Steuereingang anliegenden Signal den Versorgungsspannungseingang der Sicherheitsschaltvorrichtung von der für die Versorgungsspannung vorgesehenen Leitung trennt, wenn ein entsprechender Steuerpegel, insbesondere LOW-Pegel, für eine Zeitdauer größer als eine Ausschaltzeitspanne t_off anliegt,
insbesondere wobei das Schaltelement den Versorgungsspannungseingang mit der für die Versorgungsspannung vorgesehenen Leitung verbindet, so lange der entsprechende Steuerpegel am Steuereingang nur für eine Zeitdauer kürzer als die Ausschaltzeitspanne t_off anliegt,
insbesondere wobei ein anderer Steuerpegel am Steuereingang, welcher länger als eine Zeitdauer t_on anliegt, dann vom Überwachungsblock ein Freigabesignal bewirkt, wenn die Versorgungsspannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs sich befindet. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Realisierung ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Versorgungsspannungseingang aus dem Mittel oder aus einer Sicherheitssteuerung gespeist,
insbesondere wobei das Mittel eine Signalelektronik oder Steuerelektronik des Antriebs ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine erhöhte Sicherheit erreichbar ist, da die Versorgungsspannung von dem Mittel oder der Sicherheitssteuerung abschaltbar ist.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antrieb nach Anspruch 7 sind, dass er aufweist:

einen Versorgungsspannungseingang,
einen ersten Steuereingang,
mindestens einen zweiten Steuereingang,
ein vorrichtungs-internes Freigabesignal,
ein vorrichtungs-internes Versorgungsspannungssignal,
mindestens zwei PWM-Signaleingänge, die insbesondere Drehfeldinformation enthalten,
mindestens zwei sichere PWM-Signalausgänge, die insbesondere eine Drehfeldinformation beinhalten bzw. sicher nicht enthalten,
ein Schaltelement, welches, sobald ein LOW-Pegel für eine Zeitdauer größer als eine Ausschaltzeitspanne t_off am Steuereingang ansteht, das vorrichtungs-interne Versorgungsspannungssignal vom Versorgungsspannungseingang trennt,
einen Überwachungsblock, der sowohl die Steuereingänge als auch das vorrichtungs-interne Versorgungsspannungssignal logisch auswertet und als Verknüpfungsergebnis hieraus das vorrichtungs-interne Freigabesignal generiert,
und mindestens ein Ausgangsmodul, welches die PWM-Signaleingänge in Abhängigkeit des vorrichtungs-internen Versorgungsspannungssignals und des vorrichtungs-internen Freigabesignals als sichere PWM-Ausgangssignale für die Treiber der Leistungshalbleiter konditioniert zur Verfügung stellt,
wobei eine detektierte Unterspannung auf dem vorrichtungs-internen Versorgungsspannungssignal und/oder ein LOW-Pegel des Steuereingangs für eine Zeitdauer größer gleich der Ausschaltzeitspanne t_off zu einem LOW-Pegel des Freigabesignals führt,
wobei ein LOW-Pegel am Steuereingang für eine Zeitdauer kürzer als die Ausschaltzeitspanne t_off zu keiner Zustandsänderung des Freigabesignals und der vorrichtungs-internen Versorgungsspannung führt,
wobei ein HIGH-Pegel am Steuereingang für eine Zeitdauer größer gleich t_on und eine Spannung des vorrichtungs-internen Versorgungsspannungssignals innerhalb eines definierten Spannungsbereichs zu einem HIGH-Pegel des Freigabesignals führt,
wobei ein Fehlen des vorrichtungs-internen Versorgungsspannungssignals zu einer funktional sicheren Entfernung der Drehfeldinformation im PWM-Ausgangssignal führt,
wobei ein LOW-Pegel des Freigabesignals zu einem definierten Abschaltverhalten mit definierten Abschaltflanken der sicheren PWM-Ausgangssignale führt,
wobei ein LOW-Pegel am Steuereingang ohne Verzögerung zu einem LOW-Pegel des Freigabesignals führt,
und wobei ein Übergang von LOW-Pegel zu HIGH-Pegel am Steuereingang bei anliegendem HIGH-Pegel am Steuereingang für länger als t_on und mit einem Zustand des vorrichtungs-internen Versorgungsspannungssignals innerhalb eines definierten Spannungsbereichs ohne Verzögerung zu einem HIGH-Pegel des Freigabesignals führt.

Dabei ist die Ausschaltzeitdauer diejenige zulässige, tolerierte Abschaltdauer am Signaleingang, die noch keinen LOW-Pegel an den PWM-Signalausgängen hervorruft.
Von Vorteil ist dabei, dass die Schaltvorrichtung als Modul direkt zwischen die PWM-Erzeugungseinheit und die Treiber der Leistungshalbleiter eines Wechselrichters des Antriebs eingebaut werden kann und dadurch aus einem nicht sicheren System durch Dazwischenschalten der Sicherheitsschaltvorrichtung unter Zuhilfenahme einer Sicherheitssteuerung ein sicheres System vorsehbar ist.
Außerdem ist bei der Erfindung von Vorteil, dass die Leistungselektronik, also das Leistungsteil, unabhängig von der Steuerelektronik, also vom Steuerteil, realisierbar ist, da für die Realisierung dieser Sicherheitsfunktion keine zusätzlichen Leitungen zwischen Steuer- und Leistungsteil und damit auch keine zusätzliche galvanische Trennung mit nachteiligerweise größeren Bauteilen, wie Übertrager, für diese Signal- und Energieleitungen notwendig sind.
Des Weiteren ist bei der Erfindung von Vorteil, dass die Sicherheitsschaltvorrichtung mit nur geringem Bauteilaufwand und damit auch wenig Platzbedarf und Kosten realisierbar ist.
Darüber hinaus ist bei der Erfindung von Vorteil, dass die Sicherheitsschaltvorrichtung (1) auf der Signalspannungsebene, insbesondere 3.3V, realisierbar ist und somit keine zusätzliche Spannungsebene notwendig ist.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass schnelles funktionales Abschalten und langsameres sicheres Abschalten der PWM-Signale möglich ist. Dadurch ist durch ein langsames An- oder Abschalten der Ansteuersignale für Leistungshalbleiter verursachtes frühzeitiges Altern und damit ein Funktionsausfall dieser Bauteile vermeidbar.
Darüber hinaus ist die Drehfeldinformation an den PWM-Signalausgängen über ein zusätzliches Freigabesignal, das insbesondere mit einer übergeordneten Steuerung oder einem Rechner verbunden ist, aktiv verhinderbar.
Erfindungsgemäß werden die Drehfeldinformationen dadurch entfernt, dass die HIGH-SIDE- und die LOW-SIDE-Signale zwischen der PWM-Erzeugungseinheit und den Treibern für die Leistungshalbleiter über zwei in Reihe geschaltete Sicherheitsschaltvorrichtungen auf eine gemeinsame Bezugsmasse, wie GND, geschaltet werden.
Die Schaltvorrichtung ist zusätzlich mit einer Schaltung ausgestattet, die durch Zeit- und Spannungsüberwachung den Abschaltvorgang erkennt und schnell einen definierten Abschaltzustand herstellt, bevor die Spannungsfreiheit die funktionale Sicherheit ermöglicht.
Von Vorteil ist bei der Erfindung, dass ein frühzeitiges Altern und damit ein Funktionsausfall von Leistungshalbleitern verhinderbar ist, indem langsames oder unsauberes Schalten vermieden wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält die Sicherheitsschaltvorrichtung (1), mindestens zwei sichere PWM-Signalausgänge die gemeinsam die Drehfeldinformation führen. Wobei die sicheren PWM-Signalausgänge in Abhängigkeit der Steuereingänge die Drehfeldinformation der PWM-Signaleingänge entweder beinhalten oder sicher nicht enthalten und wobei die PWM-Signalausgänge eine Flankensteilheit von typischerweise größer 20V/µs aufweisen.
Der Vorteil ist hierbei, dass sicher abgeschaltet werden kann und gleichzeitig die Leistungshalbleiter geschont werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung können die logischen Signalzustände elektrisch invertiert sein.
Der Vorteil ist hierbei, dass für die Realisierung einzelner Schaltungsteile bereits auf dem freien Markt verfügbare Bauteile verwendet werden können.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist diese ausschließlich in nicht programmierbarer Logik ausgeführt, insbesondere so dass ein sicherheits-gerichteter Softwareentwicklungsprozess entfällt. Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders einfache Ausführung ermöglicht ist.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben eines Systems sind, dass das System eine Sicherheitsschaltvorrichtung und einen Wechselrichter aufweist,
wobei abhängig vom Signalzustand der Eingangssignale der Sicherheitsschaltvorrichtung die Drehfeldinformation von der Signalelektronik nach Signalfreigabe durch eine Sicherheitssteuerung zu den Treibern der Leistungshalbleiter weitergeleitet werden kann, wobei das an der Sicherheitsschaltvorrichtung anliegende Eingangssignal durch den Überwachungsblock überwacht wird, insbesondere welches entweder mit der Signalelektronik oder der Sicherheitssteuerung verbunden ist,
wobei das an der Sicherheitsschaltvorrichtung anliegen Eingangssignal überwacht wird, insbesondere welches mit den Ausgängen einer Sicherheitssteuerung verbunden ist und das an der Sicherheitsschaltvorrichtung anliegen Eingangssignal überwacht wird, insbesondere welches mit den Ausgängen einer Signalelektronik verbunden ist.
Der Vorteil hiervon ist, dass je nach Anwendungsfall, entweder nur schnell funktional oder sicher abgeschaltet werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist eine Sicherheitsschaltvorrichtung (1) schematisch dargestellt.
In der 2 ist ein erfindungsgemäßer Antrieb, also Antriebssystem, mit einer zweikanaligen Sicherheit, also zwei gleichartig ausgeführten Sicherheitsschaltvorrichtungen, schematisch dargestellt.
In den 3ff sind beispielhafte Signalverläufe dargestellt.

Wie in der 1 dargestellt, ist eine beispielhafte Ausführung der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) des Antriebs dargestellt.
Die von einem Rechner, insbesondere Mikrocontroller, des Antriebs erzeugten PWM-Signale (8) der Signalelektronik (14) werden über ein Ausgangsmodul (4) an eine Treiberstufe (16) der Leistungshalbleiter (10) eines Wechselrichters geleitet, wenn kein Abschaltsignal vorliegt, also keine entsprechende Anforderung einer Sicherheitsfunktion. Das Ausgangsmodul (4) leitet die Ansteuersignale für die Treiberstufe (14) abhängig von dem Sicherheitssignal also durch oder sperrt sie.
Die Versorgungsspannung (5) ist mit dem Schaltelement (2) bei Anforderung durch den ersten Steuereingang (6) unterbrechbar, so dass die Versorgungsspannung (11) für das Ausgangsmodul (4) abhängig vom Sicherheitssignal vorhanden ist oder nicht.
Liegt keine Versorgungsspannung (11) am Ausgangsmodul (4) an, so findet keine Durchleitung der Ansteuersignale, also PWM-Signale, von den Eingängen (8) zu den Ausgängen (9) statt. Diese Abschaltart bietet allerdings kein definiertes Verhalten der im Sinne der Sicherheitsnorm, wie EN 61800-5-2:2007 und EN ISO 13849-1:2008, sicheren PWM-Ausgangssignale (9) während des Abschaltens und kann daher zu ungültigen Schaltzuständen an der Treiberstufe (16) und damit zu einer Beschädigung der Leistungshalbleiter (10) führen.
Erfindungsgemäß wird die vorrichtungs-interne Versorgungsspannung (11) durch den Überwachungsblock (3) ausgewertet. Bricht diese Versorgungsspannung (11) - wie beispielhaft in 7 dargestellt - ein, beispielsweise durch Einbrechen der am Schaltelement (2) anliegenden Versorgungsspannung (5), oder wird ein Abschalten durch die Steuereingänge (6, 7) gefordert, setzt der Überwachungsblock (3) das Freigabesignal (12). Das Ausgangsmodul (4) ist derart eingerichtet, dass dann die im Sinne der Sicherheitsnorm sicheren PWM-Signalausgänge (9) mit einer definierten Flankensteilheit, beispielsweise 20V/µs abgeschaltet werden.
Der Ablauf ist also:

- Im ersten Schritt bricht die Versorgungsspannung (11) ein oder Abschaltung wird über (7) gefordert.
- Im nächsten Schritt wird das Freigabesignal (12) gesetzt.
- Danach wird der Pulsbetrieb gesperrt.

Über den am Überwachungsblock (3) angeordneten zweiten Steuereingang (7) ist das Ausgangsmodul (4) lediglich mittels des vom Überwachungsblock (3) erzeugten Freigabesignals (12) deaktivierbar, wie in 6 gezeigt ist.
Da im Falle eines Kurzschlusses, also beispielsweise bei einem auf HIGH gezwungenen Freigabesignal, die Unterbrechung der PWM-Signale nicht ausführbar oder garantierbar ist, wird dieser Abschaltpfad als funktional bezeichnet. Wird die Abschaltung allerdings über den ersten Steuereingang (6) angefordert, so wird wie oben beschrieben, zuerst über das Freigabesignal (12) das Ausgangsmodul (4) deaktiviert und anschließend über das Schaltelement (2) auch das vorrichtungs-interne Versorgungssignal (11) unterbrochen. So ist selbst bei einem Fehler ein Durchleiten oder Übertragen der Ansteuersignale, also PWM-Signale durch das Ausgangsmodul (4) von den Eingängen (8) zu den Ausgängen (9) ausgeschlossen.
In der 2 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Antriebs, insbesondere eines sicherheits-gerichteten Leistungsantriebssystems (15), gezeigt, bei welchem die Sicherheitsschaltvorrichtung zweikanalig ausgeführt ist, also eine erste Sicherheitsschaltvorrichtung (1a) und eine zweite Sicherheitsschaltvorrichtung(1b) vorgesehen sind.
Dabei wird die Sicherheitsfunktion STO durch die Unterbrechung der PWM-Signale zwischen der Signalelektronik (14), welche den Rechner, insbesondere Mikrocontroller, umfasst, der die Ansteuersignale, insbesondere PWM-Signale, erzeugt, und dem Leistungsteil (18) realisiert. Um den Motor momentenlos zu schalten, also die Sicherheitsfunktion STO auszuführen, werden die PWM-Signale (8a) durch die zweikanalig ausgeführte Sicherheitsschaltvorrichtung (1a und 1b) nach Anforderung durch eine Sicherheitssteuerung (13) über die Steuereingänge (6a und 6b) im Sinne der Sicherheitsnorm sicher unterbrochen, wie auch in 3 dargestellt ist.
Diese Abschaltung erfolgt wie bereits beschrieben mit einer definierten Flankensteilheit, um die Leistungshalbleiter (10) des Wechselrichters, insbesondere also Leistungsteils (18), nicht zu beschädigen.
Das STO Signal kann dabei auch von einer anderen Vorrichtung erzeugt werden oder von anderen Sicherheitsvorrichtungen des Antriebs. In jedem Fall wird aber erfindungsgemäß ein definiertes, also vorgegebenes, Abschalten erreicht.
Der Wechselrichter speist einen Drehstrommotor und stellt daher ein dreiphasiges Wechselspannungssystem dem Motor M zur Verfügung. Somit sind dann alle sechs Ansteuersignale, also PWM-Signale (8a und 8b) unterbrechbar.
Zusätzlich hat die Steuerelektronik (14) die Möglichkeit, die Ansteuersignale, also PWM-Signale, über die Steuereingänge (7a und 7b) funktional zu unterbrechen, wie auch in 6 dargestellt ist.
Die erste und zweite Sicherheitsschaltvorrichtung (1a und 1b) werden durch die Signalelektronik (14) mit Spannung versorgt, wobei diese Versorgung durch an den Versorgungsspannungseingängen (5a und 5b) angelegte Versorgungsspannungen bewirkt wird.
Mit geeigneten Diagnosemaßnamen lässt sich mit einem solchen System eine Applikation mit SIL 3 nach EN 61800-5-2:2007 und PL e gemäß EN ISO 13849-1:2008 realisieren, also sicher im Sinne der Sicherheitsnorm.
Die von der Signalelektronik erzeugten Ansteuersignale (8a) werden also der ersten Sicherheitsschaltvorrichtung (1a) zugeführt, welche diese Ansteuersignale (8a) nur durchleitet und an die Signalausgänge (9a), wenn die Versorgungsspannung (5a) vorhanden und von dem am zweiten Steuereingang (7a) anliegenden Signal frei gegeben ist und außerdem am ersten Steuereingang (6a) ebenfalls ein Freigabesignal anliegt. Der vorrichtungs-interne Aufbau der ersten Sicherheitsschaltvorrichtung (1a) entspricht dem vorrichtungs-internen Aufbau der in 1 gezeigten Sicherheitsschaltvorrichtung (1).
Die an den Ausgängen (9a) anliegenden Signale werden den Eingängen (8b) der zweiten Sicherheitsschaltvorrichtung (1b) zugeführt, deren vorrichtungs-interner Aufbau ebenfalls dem vorrichtungs-internen Aufbau der in 1 gezeigten Sicherheitsschaltvorrichtung (1) gleicht. Diese zweite Sicherheitsschaltvorrichtung (1b) leitet die Ansteuersignale nur dann durch an ihre Signalausgänge (9b), wenn die Versorgungsspannung (5b) der zweiten Sicherheitsschaltvorrichtung (1b) vorhanden und von dem am zweiten Steuereingang (7b) der zweiten Sicherheitsschaltvorrichtung (1b) anliegenden Signal frei gegeben ist und außerdem am ersten Steuereingang (6b) der zweiten Sicherheitsschaltvorrichtung (1b) ebenfalls ein Freigabesignal anliegt.
Die durchgeleiteten Signale der Ausgänge (9b) werden dann der Treiberstufe (16) zugeführt, die eine galvanische Trennung umfasst und deren Ausgangssignale den steuerbaren Halbleiterschaltern des Wechselrichters, insbesondere also dem Leistungsteil (10) des Antriebs, zugeführt werden. Die Halbleiterschalter sind dabei in drei Halbbrücken angeordnet, wobei jede Halbbrücke einen oberen und einen unteren Halbleiterschalter aufweist. Somit ist dem Motor M ein dreiphasiges Wechselspannungssystem vom Wechselrichter zur Verfügung stellbar.
Die Treiberstufe (16) ist von einer gepufferten Versorgungsspannung versorgt, deren Pufferzeit größer ist als die Zeitdauer des Abfallens der Schaltflanken der Steuersignale. Auf diese Weise ist also ein gleichartiges abschalten, also ein gleichartiger Verlauf der Abschaltflanken, erreichbar, unabhängig von der Art der Ursache des Abschaltens, wie Ausfall einer Versorgungspannung, Auftreten eines STO-Signals oder Beenden der Drehfelderzeugung durch den Rechner (14).
In den 3 bis 7 ist der Signalverlauf der PWM-Signalausgänge (9) der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) in Abhängigkeit der Signalverläufe an den Steuereingängen (6) und (7), der vorrichtungs-internen Versorgungsspannung (11) sowie des vorrichtungs-internen Freigabesignals (12) bei Vorhandensein einer Drehfeldinformation an den PWM-Signaleingängen (8), jeweils schematisch gezeigt.
Wie in 3 gezeigt, muss der LOW-Pegel für eine Zeit größer gleich der Ausschaltzeitspanne, also ≥t_{off ,}am ersten Steuereingang (6) anliegen um das Abschalten auszulösen. So kann die Steuerleitung zu diesem Steuereingang mittels Testpulsen auf Kurzschlüsse geprüft werden, wie in 5 gezeigt.
Durch diese Verzögerung des Abschaltens (t_off) kann die Sicherheitssteuerung die Verkabelung mittels Testpulsen auf Kurzschlüsse prüfen:

- Die Sicherheitsteuerung kann über der ersten Steuereingang (6) PWM unterbrechen.
- Bei zweikanaliger Ausführung, wie in 2 dargestellt, kann ein Kurzschluss zwischen den Steuereingängen 6a und 6b oder von einem der beiden Steuereingänge (6a, 6b) zur Versorgungsspannung das Abschalten verhindern.
- Schaltet die Sicherheitssteuerung einen der beiden Ausgänge, welche die Steuereingänge (6a und 6b) versorgen kurzzeitig ab, insbesondere typischerweise <1ms, und misst den Pegel auf der entsprechenden Leitung zurück, so kann dieser Kurzschluss erkannt werden. Bleibt der Pegel auf der Leitung High, so liegt also ein Kurzschluss vor.

Erfolgt ein Abschalten über den Steuereingang (6), so reagiert das Schaltelement (2) verzögert auf diesen Impuls. Erst nach Ablauf der Mindestausschaltzeitspanne t_off öffnet das Schaltelement und die Versorgungsspannung (11) beginnt zu fallen.
Auch beim Zuschalten des Signals am gemäß Sicherheitsnorm sicheren Steuereingang (6) wird das Zuschalten des Freigabesignals (12) für eine Zeit t_on verzögert, damit zuerst die vorrichtungs-interne Versorgungsspannung (11) wiederaufgebaut werden kann und somit auch hier eine definierte Flankensteilheit der PWM-Ausgangssignale (9) am Ausgangsmodul (4) garantierbar ist, wie in 4 gezeigt. Der funktionale Steuereingang (7) verfügt nicht über eine derartige Signalverzögerung, wie in 6 gezeigt.
Der Überwachungsblock (3) weist eine Digitalisierung der eingehenden Signalspannung (11) auf, die beispielsweise durch einen Schmitt-Trigger in einfacher Weise ausgeführt ist, der dann ein digitalisiertes Signal zur Verfügung stellt. Außerdem weist der Überwachungsblock (3) eine logische UND-Verknüpfung der Eingangssignale (6) und (7) auf, wobei das sich daraus ergebende Signal, also das Ausgangssignal dieser UND-Verknüpfung, mittels UND-Verknüpfung mit dem digitalisierten Signal verknüpft wird und auf diese Weise das Ausgangssignal (12), also das Freigabesignal, erzeugt wird, welches dem Ausgangsmodul (4) zugeführt wird.
Das Ausgangsmodul (4) verknüpft das am jeweiligen Signaleingang anliegende jeweilige Signal mittels UND-Verknüpfung mit dem Freigabesignal und führt das Ausgangssignal dieser UND - Verknüpfung einem jeweiligen Treiber zu, der aus der Versorgungsspannung (11) versorgt ist. Das vom jeweiligen Treiber verstärkte jeweilige Ausgangssignal wird am jeweiligen Signalausgang (9) zur Verfügung gestellt. Die Versorgungsspannung (11) ist mittels einer Kapazität derart gepuffert ausgeführt, dass auch bei Ausfall der Versorgungsspannung (5) am Versorgungsspannungseingang (5) der Sicherheitsschaltvorrichtung noch definierte Abschaltflanken erzeugbar sind, also der zeitliche Verlauf der Abschaltflanken unabhängig ist von der Betriebsart, wie Normalbetrieb oder Sicherheitsfall, wie Ausfall der Versorgungsspannung. Wenn also im Normalbetrieb die Signale (9) Drehfeldinformation enthalten und entsprechende abschaltflanken aufweisen, ist hierbei kein Unterschied im zeitlichen Verlauf der jeweiligen Abschaltflanke erkennbar im Vergleich zur jeweiligen Abschaltflanke im Sicherheitsfall.
Die Erfindung betrifft also eine Sicherheitsschaltvorrichtung (1) und ein System mit Wechselrichter und Sicherheitsschaltvorrichtung (1, 1a, 1b), aufweisend einen Versorgungsspannungseingang (5), einen ersten Steuereingang (6), mindestens einen zweiten Steuereingang (7), mindestens zwei PWM-Signaleingänge (8), die insbesondere Drehfeldinformation enthalten, mindestens zwei sichere PWM-Signalausgänge (9), die insbesondere eine Drehfeldinformation beinhalten bzw. sicher nicht enthalten, ein Schaltelement (2), welches in Abhängigkeit des Signalzustands am Steuereingang (6) das vorrichtungs-interne Versorgungsspannungssignal (11) vom Versorgungsspannungseingang (5) trennt, einen Überwachungsblock (3), der sowohl die Steuereingänge (6) und (7) als auch das vorrichtungs-interne Versorgungsspannungssignal (11) logisch auswertet und als Verknüpfungsergebnis hieraus das vorrichtungs-interne Freigabesignal (12) generiert und mindestens ein Ausgangsmodul (4), welches die PWM-Signaleingänge (8) in Abhängigkeit des vorrichtungs-internen Versorgungsspannungssignals (11) und des vorrichtungs-internen Freigabesignals (12) als sichere PWM-Ausgangssignale (9) für die Treiber der Leistungshalbleiter (10) konditioniert zur Verfügung stellt, wobei eine Zustandsänderung am Signaleingang (6) zu einer schnellen funktionalen und eine Zustandsänderung am Versorgungsspannungseingang (5) zu einer sicheren An- bzw. Abwahl der Drehfeldinformation an den PWM-Signalausgängen (9) führt und wobei eine Signalzustandsänderung am Signaleingang (7) zu einer aktiven Freigabe bzw. zu einem aktiven Sperren der Drehfeldinformation an den PWM-Signalausgängen (9) führt.
Die folgende Bezugszeichenliste wird in die Beschreibung einbezogen und erläutert weitere Merkmale der Erfindung.
Bezugszeichenliste

(1, 1a, 1b): Sicherheitsschaltvorrichtung als Teil des elektronischen Leistungsantriebssystems (15)
(2): Schaltelement der Sicherheitsschaltvorrichtung (1)
(3): Überwachungsblock der Sicherheitsschaltvorrichtung (1)
(4): Ausgangsmodul der Sicherheitsschaltvorrichtung (1)
(5, 5a, 5b): Versorgungsspannungseingang der Sicherheitsschaltvorrichtung (1)
(6, 6a, 6b): Ersten Steuereingang der Sicherheitsschaltvorrichtung (1)
(7, 7a, 7b): Zweiten Steuereingang der Sicherheitsschaltvorrichtung (1)
(8, 8a, 8b): PWM-Signaleingänge der Sicherheitsschaltvorrichtung (1)
(9, 9a, 9b): Sichere PWM-Signalausgänge der Sicherheitsschaltvorrichtung (1)
(10): Leistungshalbleiter des Leistungsteils (18)
(11): Vorrichtungs-internes Versorgungsspannungssignal
(12): Freigabesignal als Ausgang des Überwachungsblocks (3)
(13): Sicherheitssteuerung als Teil des elektrischen Leistungsantriebssystems (15)
(14): Signalelektronik, insbesondere als Teil des elektronischen Leistungsantriebssystems
(15): Elektrisches Leistungsantriebssystem
(16): Galvanisch getrennte Treiberstufe für die Leistungshalbleiter (10)
(17): Steuerelektronik, insbesondere Steuerteil des elektronischen Leistungsantriebssystems
(18): Leistungselektronik, insbesondere Leistungsteil des elektronischen Leistungsantriebssystems (15)
(M): Motor als Teil des elektronischen Leistungsantriebssystems (15)
(Usp): Definierter Spannungspegel für die Unterspannungsdetektion
(tx): Zeitpunkt x, x = [1.7]
(toff): Zulässige tolerierte Abschaltdauer am Signaleingang (6), die noch keinen LOW-Pegel an den PWM-Signalausgängen (9) hervorruft
(ton): Minimale Einschaltdauer am Signaleingang (6), die einen HIGH-Pegel an den PWM-Signalausgängen (9) hervorruft

Claims

Antrieb mit - steuerbaren Halbleiterschaltern, insbesondere eines Wechselrichters, - einem Mittel zur Erzeugung von Ansteuersignalen für die steuerbaren Halbleiterschalter, - einer Sicherheitsschaltvorrichtung (1) mit einem Versorgungsspannungseingang (5) und einem ersten oder mehreren Steuereingängen (6), wobei die vom Mittel, insbesondere Rechner und/oder Mikrocontroller, erzeugten Ansteuersignalen (8) von der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) an die steuerbaren Halbleiterschalter (10), insbesondere direkt oder über eine Treiberstufe (16), abhängig von einem Freigabesignal und einer an einem Ausgangsmodul (4) anliegenden Versorgungsspannung (11) weitergeleitet werden, wobei das Freigabesignal (12) abhängig von dem am ersten Steuereingang (6) oder abhängig von den an den Steuereingängen (6, 7) anliegenden Signalspannungen und abhängig von der am Ausgangsmodul (4) anliegenden Versorgungsspannung (11) erzeugt wird, insbesondere wobei das Ausgangsmodul (4) einen steuerbaren Ausgangsschalter aufweist, der das Ausgangssignal (9) des Ausgangsmoduls bewirkt und somit die Weiterleitung der Ansteuersignale (8) an die steuerbaren Halbleiterschalter (10), insbesondere direkt oder über eine Treiberstufe (16), dadurch gekennzeichnet, dass die am Ausgangsmodul (4) anliegende Versorgungsspannung (11) einem Digitalisierungsmittel, insbesondere Schmitt-Trigger, zugeführt wird, dessen Ausgangssignal, insbesondere also Digitalsignal, einem UND-Verknüpfungsmittel zugeführt wird, welches das Ausgangssignal UND-verknüpft mit dem am Steuereingang (6) liegenden Signal oder UND-verknüpft mit dem Ausgangssignal eines UND-Verknüpfungsmittels, welches die an den Steuereingängen (6, 7) anliegenden Signalen UND-verknüpft.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal des UND-Verknüpfungsmittels als Freigabesignal (12) fungiert.
Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Ausgangsmodul (4) das Freigabesignal (12) einem jeweiligen UND-Verknüpfungsmittel des Ausgangsmoduls (4) zugeführt wird, welches das Freigabesignal (12) UND-verknüpft mit einem jeweiligen Ansteuersignal (8), wobei das jeweilige Ausgangssignal (9) des UND-Verknüpfungsmittels als Ansteuersignal (9) für den jeweiligen steuerbaren Halbleiterschalter (10), insbesondere direkt oder über eine jeweilige Treiberstufe (16), weitergeleitet wird.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsschaltvorrichtung (1) ein Schaltelement (2) aufweist, welches abhängig vom am ersten Steuereingang (6) anliegenden Signal den Versorgungsspannungseingang (5) der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) von der für die Versorgungsspannung (11) vorgesehenen Leitung trennt, wenn ein entsprechender Steuerpegel, insbesondere LOW-Pegel, für eine Zeitdauer größer als eine Ausschaltzeitspanne t_off anliegt, insbesondere wobei das Schaltelement (2) den Versorgungsspannungseingang (5) mit der für die Versorgungsspannung (11) vorgesehenen Leitung verbindet, so lange der entsprechende Steuerpegel am Steuereingang (6) nur für eine Zeitdauer kürzer als die Ausschaltzeitspanne t_off anliegt, insbesondere wobei ein anderer Steuerpegel am Steuereingang (6), welcher länger als eine Zeitdauer t_on anliegt, dann vom Überwachungsblock (3) ein Freigabesignal (12) bewirkt, wenn die Versorgungsspannung (11) innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs sich befindet.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsspannungseingang (5) aus dem Mittel zur Erzeugung von Ansteuersignalen für die steuerbaren Halbleiterschalter oder aus einer Sicherheitssteuerung (13) gespeist wird, insbesondere wobei das Mittel zur Erzeugung von Ansteuersignalen für die steuerbaren Halbleiterschalter eine Signalelektronik oder Steuerelektronik des Antriebs (14) ist.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass statt der Weiterleitung der Ansteuersignale (8) durch die Sicherheitsschaltvorrichtung (1) an die steuerbaren Halbleiterschalter (10) die von der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) weitergeleiteten Ansteuersignale (9) von einer zur Sicherheitsschaltvorrichtung (1) gleichartig ausgeführten und seriell angeordneten, weiteren Sicherheitsschaltvorrichtung (1) weitergeleitet werden an die steuerbaren Halbleiterschalter (10), insbesondere direkt oder über eine Treiberstufe (16).
Antrieb mit Sicherheitsschaltvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, insbesondere als Teil eines elektrischen Leistungsantriebssystems (15) mit einstellbarer Drehzahl, das für den Einsatz in sicherheitsbezogenen Anwendungen geeignet ausgeführt ist, aufweisend einen Versorgungsspannungseingang (5), einen ersten Steuereingang (6), mindestens einen zweiten Steuereingang (7), ein vorrichtungs-internes Freigabesignal (12), ein vorrichtungs-internes Versorgungsspannungssignal (11), mindestens zwei PWM-Signaleingänge (8), die insbesondere Drehfeldinformation enthalten, mindestens zwei sichere PWM-Signalausgänge (9), insbesondere die eine Drehfeldinformation beinhalten oder im Sinne der Sicherheitsnorm sicher nicht enthalten, ein Schaltelement (2), welches, sobald ein LOW-Pegel für eine Zeitdauer größer als Ausschaltzeitspanne t_off am Steuereingang (6) ansteht, das vorrichtungs-interne Versorgungsspannungssignal (11) vom Versorgungsspannungseingang (5) trennt, einen Überwachungsblock (3), der sowohl die Steuereingänge (6) und (7) als auch das vorrichtungs-interne Versorgungsspannungssignal (11) logisch auswertet und als Verknüpfungsergebnis hieraus das vorrichtungs-interne Freigabesignal (12) generiert, und mindestens ein Ausgangsmodul (4), welches die PWM-Signaleingänge (8) in Abhängigkeit des vorrichtungs-internen Versorgungsspannungssignals (11) und des vorrichtungs-internen Freigabesignals (12) als sichere PWM-Ausgangssignale (9) für die Treiber der Leistungshalbleiter (10) konditioniert zur Verfügung stellt, wobei eine detektierte, insbesondere also erkannte, Unterspannung auf dem vorrichtungs-internen Versorgungsspannungssignal (11), insbesondere also ein Unterschreiten eines vorgegebenen Spannungspegels, und/oder ein LOW-Pegel des Steuereingangs (6) für eine Zeitdauer größer gleich einer Ausschaltzeitspanne t_off zu einem LOW-Pegel des Freigabesignals (12) führt, wobei ein LOW-Pegel am Steuereingang (6) für eine Zeitdauer kürzer als die Ausschaltzeitspanne t_off zu keiner Zustandsänderung des Freigabesignals (12) führt, wobei ein HIGH-Pegel am Steuereingang (6) für eine Zeitdauer größer gleich t_on und eine Spannung des vorrichtungs-internen Versorgungsspannungssignals (11) innerhalb eines definierten Spannungsbereichs zu einem HIGH-Pegel des Freigabesignals (12) führt, wobei ein Fehlen des vorrichtungs-internen Versorgungsspannungssignals (11) zu einer funktional sicheren Entfernung der Drehfeldinformation im PWM-Ausgangssignal (9) führt, wobei ein LOW-Pegel des Freigabesignals (12) zu einem definierten Abschaltverhalten mit definierten Abschaltflanken der sicheren PWM-Ausgangssignale (9) führt, wobei ein LOW-Pegel am Steuereingang (7) ohne Verzögerung zu einem LOW-Pegel des Freigabesignals (12) führt, und wobei ein Übergang von LOW-Pegel zu HIGH-Pegel am Steuereingang (7) bei anliegendem HIGH-Pegel am Steuereingang (6) für länger als t_on und mit einem Zustand des vorrichtungs-internen Versorgungsspannungssignals (11) innerhalb eines definierten Spannungsbereichs ohne Verzögerung zu einem HIGH-Pegel des Freigabesignals (12) führt.
Antrieb, insbesondere als Teil eines elektrischen Leistungsantriebssystems (15) mit einstellbarer Drehzahl, das für den Einsatz in sicherheitsbezogenen Anwendungen geeignet ausgeführt ist, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, aufweisend mindestens insbesondere sichere PWM-Signalausgänge (9), dadurch gekennzeichnet, dass die PWM-Signalausgänge (9) in Abhängigkeit der Steuereingänge (5), (6) und (7) die Drehfeldinformation der PWM-Signaleingänge (8) entweder beinhalten oder insbesondere sicher nicht enthalten, und wobei die PWM-Signalausgänge (9) eine Flankensteilheit von typischerweise größer als 20V/µs, insbesondere also größer als zwanzig Volt pro Mikrosekunde, aufweisen.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die logischen Signalzustände elektrisch invertiert sind, insbesondere also LOW und HIGH vertauscht sind.
System mit Antrieb, aufweisend Wechselrichter und Sicherheitsschaltvorrichtung (1), nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von einer Signalelektronik (14) erzeugten pulsweitenmodulierten Ansteuersignale (8) über die Sicherheitsschaltvorrichtung (1) zuleitbar oder abschaltbar sind, wobei eine übergeordnete Sicherheitssteuerung (13) mittels Steuereingang (6) der Sicherheitsvorrichtung (1) die Drehfeldinformation an den PWM-Signalausgängen (9) sicher entfernen kann, wobei die Signalelektronik (14) mittels Steuereingang (7) der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) zusätzlich die Drehfeldinformation an den PWM-Signalausgängen (9) funktional entfernen kann, wobei die erzeugten pulsweitenmodulierten Ausgangssignale (8) der Signalelektronik (14) nur dann den Treibern (16) der Leistungshalbleiter (10) zugeführt werden, wenn sowohl die Sicherheitssteuerung (13) mittels Steuereingang (6) als auch die Signalelektronik (14) mittels Steuereingang (7) dies anfordern.
System mit Wechselrichter und Sicherheitsschaltvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungsspannungseingang (5) der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) entweder von der Signalelektronik (14) des Antriebs und/oder der Sicherheitssteuerung (13) versorgt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Systems nach Anspruch 10 oder 11, wobei das System eine Sicherheitsschaltvorrichtung (1) und einen Wechselrichter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Signalzustand der Eingangssignale (5), (6) und (7) der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) die Drehfeldinformation von der Signalelektronik (14) nach Signalfreigabe durch eine Sicherheitssteuerung (13) zu den Treibern (16) der Leistungshalbleiter (10) weitergeleitet werden kann. wobei das an der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) anliege Eingangssignal (5) durch den Überwachungsblock (3) überwacht wird, insbesondere welches entweder mit der Signalelektronik (14) oder der Sicherheitssteuerung (13) verbunden ist, wobei das an der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) anliegen Eingangssignal (6) überwacht wird, insbesondere welches mit den Ausgängen (6) einer Sicherheitssteuerung (13) verbunden ist und das an der Sicherheitsschaltvorrichtung (1) anliegende Eingangssignal (7) überwacht wird, insbesondere welches mit den Ausgängen (7) einer Signalelektronik (14) verbunden ist.