DE102016111395A1

DE102016111395A1 - Motorantriebsvorrichtung mit Mittel zum Erfassen anomaler Wärmeerzeugung in Anfangsladeschaltung

Info

Publication number: DE102016111395A1
Application number: DE102016111395.6A
Authority: DE
Inventors: Tomokazu Yoshida
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2036-06-23
Also published as: US9787084B2; JP6200457B2; US20160380571A1; DE102016111395B4; CN106301144B; JP2017017805A; CN106301144A

Abstract

Eine Motorantriebsvorrichtung 1 umfasst: einen Gleichrichter 11, welcher Wechselstromenergie, die von der Seite einer Wechselstrom-Energiequelle 3 zugeführt wird, so umwandelt, dass Gleichstromenergie an einen Gleichstrom-Zwischenkreis ausgegeben wird; einen Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 13, der für den Gleichstrom-Zwischenkreis vorgesehen ist; einen Wechselrichter 12, welcher Gleichstromenergie in dem Gleichstrom-Zwischenkreis in Wechselstromenergie zum Antreiben eines Motors umwandelt; eine Anfangsladeschaltung 14, welche den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 13 lädt; eine Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit 15, welche bestimmt, ob zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung 14 eine Potentialdifferenz auftritt oder nicht; eine Gleichstrom-Erfassungseinheit 16, welche einen Gleichstrom erfasst, der der Anfangsladeschaltung 14 zugeführt wird; eine Wechselstrom-Erfassungseinheit 17, welche einen Wechselstrom erfasst, der einem Motor 2 zugeführt wird; und eine Anomalie-Bestimmungseinheit 18, welche bestimmt, dass eine anomale Wärmeerzeugung in der Anfangsladeschaltung 14 auftritt, wenn die Wechselstrom-Erfassungseinheit 17 die Erzeugung von Wechselstrom erfasst und die Gleichstrom-Erfassungseinheit 16 die Erzeugung von Gleichstrom erfasst, in einem Fall, wenn eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung 14 auftritt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebsvorrichtung, welche Wechselstromenergie, die von der Seite einer Wechselstrom-Energiequelle zugeführt wird, in Gleichstromenergie umwandelt, die Gleichstromenergie an einen Gleichstrom-Zwischenkreis ausgibt, dann die Gleichstromenergie weiter in Wechselstromenergie zum Antreiben eines Motors umwandelt und die Wechselstromenergie einem Motor zuführt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Motorantriebsvorrichtung, welche eine anomale Wärmeerzeugung in einer Anfangsladeschaltung erfassen kann, welcher einen Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator lädt.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In Motorantriebsvorrichtungen, welche Motoren in maschinellen Werkzeugen, Pressschmiedemaschinen, Spritzgießmaschinen, Industriemaschinen oder verschiedenen Robotern antreiben, wird Wechselstromenergie, die von der Seite einer Wechselstrom-Energiequelle zugeführt wird, vorübergehend in Gleichstromenergie umgewandelt, die Gleichstromenergie wird dann weiter in Wechselstromenergie umgewandelt und die Wechselstromenergie wird als Antriebsenergie für einen Motor verwendet, der für jede Antriebsachse bereitgestellt ist. Eine solche Motorantriebsvorrichtung umfasst: einen Wandler (Gleichrichter), welcher Wechselstromenergie, die von der Seite einer Wechselstrom-Energiequelle zugeführt wird, so umwandelt, dass Gleichstromenergie ausgegeben wird; und einen Wechselrichter (Inverter), welcher mit einem Gleichstrom-Zwischenkreis verbunden ist, der sich auf der Gleichstrom-Ausgabeseite des Wandlers befindet und welcher eine Energieumwandlung zwischen Gleichstromenergie für einen Gleichstrom-Zwischenkreis und Wechselstromenergie durchführt, welche die Antriebsenergie oder die Regenerationsenergie für einen Motor ist. Die Motorantriebsvorrichtung steuert die Geschwindigkeit oder das Drehmoment eines Motors, der mit der Wechselstromseite des Inverters verbunden ist, oder die Position eines Rotors.
Ein Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator ist für einen Gleichstrom-Zwischenkreis bereitgestellt, welcher die Gleichstrom-Ausgabeseite eines Gleichrichters und die Gleichstrom-Eingabeseite eines Wechselrichters miteinander verbindet. Der Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator hat eine Funktion als ein Glättungskondensator zum Hemmen der pulsierenden Komponente der Gleichstromausgabe des Gleichrichters und eine Funktion als ein Kondensor, welcher Gleichstromenergie kumulieren kann.
Wie in der Ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. H09-140051 beschrieben, ist es zu bevorzugen, einen Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator unmittelbar nach dem Starten einer Motorantriebsvorrichtung und vor dem Beginnen des Antreibens des Motors (d. h. vor dem Beginn der Energieumwandlungsoperation durch die Wechselrichtereinheit) auf eine Anfangsladung (auch als „Vorladung” bezeichnet) zu bringen, und deswegen ist der Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator für eine solche Anfangsladung üblicher Weise mit einer Anfangsladeschaltung versehen.
4 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration einer gewöhnlichen Motorantriebsvorrichtung veranschaulicht. Eine Motorantriebsvorrichtung 1000 umfasst: einen Gleichrichter 111, welcher Wechselstromenergie, die von einer kommerziellen Dreiphasen-Wechselstrom-Energiequelle 3 zugeführt wird, so umwandelt, dass Gleichstromenergie ausgegeben wird; und einen Wechselrichter 112, welcher mit einem Gleichstrom-Zwischenkreis verbunden ist, der sich auf der Gleichstrom-Ausgabeseite des Gleichrichters 111 befindet, und welcher die von dem Gleichrichter 111 ausgegebene Gleichstromenergie in Wechselstromenergie umwandelt, welche als Antriebsenergie für einen Motor 2 zugeführt wird, oder welcher von dem Motor regenerierte Wechselstromenergie in Gleichstromenergie umwandelt. Die Motorantriebsvorrichtung 1000 steuert die Geschwindigkeit oder das Drehmoment des Motors 2, der mit der Wechselstromseite des Wechselrichters 112 verbunden ist, oder die Position eines Rotors.
Um Motoren 2, die entsprechend an mehreren Antriebsachsen angeordnet sind, individuell Antriebsenergie zuzuführen, um den Antrieb der Motoren 2 zu steuern, sind Wechselrichter 112, deren Anzahl gleich der Anzahl der Motoren 2 ist, parallel geschaltet. Jeder der Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensatoren 113 ist für die Gleichstrom-Eingabeseite jedes Wechselrichters 112 vorgesehen. Mit anderen Worten, die Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensatoren 113 befinden sich auf den Gleichstrom-Zwischenkreis-Seiten, mit welchen solche Gleichrichter 111 verbunden sind, der Wechselrichter 112. Als ein Beispiel ist in 4 die Anzahl der Motoren 2 auf drei gesetzt und deswegen ist die Anzahl der Wechselrichter 112 drei. Im Gegensatz dazu ist oft ein Gleichrichter 111 für mehrere Wechselrichter 112 vorgesehen, um die Kosten und den Raum zu reduzieren, der von der Motorantriebsvorrichtung 1000 belegt wird.
Unmittelbar nach dem Beginnen einer Anfangsladung aus dem Zustand ohne kumulierte Energie in dem Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 113 fließt durch den Gleichrichter 111 eine hohe Einschaltstromspitze. Insbesondere gilt, je höher die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113, desto höher ist die erzeugte Einschaltstromspitze. Als eine Maßnahme gegen die Einschaltstromspitze ist zwischen dem Gleichrichter 111 und dem Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 113 in dem Wechselrichter 112 in der Motorantriebsvorrichtung 1000 eine Anfangsladeschaltung 114 angeordnet.
Die Anfangsladeschaltung 114 umfasst: einen Ladewiderstand 122 und einen Schalter 121, welcher parallel zu dem Ladewiderstand 122 geschaltet ist, um beide Enden des Ladewiderstands 122 kurzzuschließen, wenn der Schalter 121 geschlossen ist. Der Schalter 121 wird nur während der Periode der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113 unmittelbar nach dem Starten der Motorantriebsvorrichtung 1000 geöffnet (ausgeschaltet) und wird während der Periode des normalen Betriebs, in welcher die Motorantriebsvorrichtung 1000 den Motor 2 antreibt, in dem geschlossenen (eingeschalteten) Zustand gelassen. Speziell wird ermöglicht, dass eine Gleichstromausgabe aus dem Gleichrichter 111 durch den Ladewiderstand 122 in den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 113 fließt, um den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 113 zu laden, indem der Schalter 121 während der Periode der Anfangsladung unmittelbar nach dem Starten der Motorantriebsvorrichtung 1000 und vor dem Beginnen des Antreibens des Motors 2 geöffnet (ausgeschaltet) wird. Wenn der Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 113 auf eine vorgegebene Spannung geladen ist, wird der Schalter 121 geschlossen (eingeschaltet), um beide Enden des Ladewiderstands 122 kurzzuschließen und um die Anfangsladungsoperation zu beenden. Anschließend beginnt der Wechselrichter 112 eine Energieumwandlungsoperation, um dem Motor 2 Antriebsenergie zuzuführen und um den Motor 2 auf der Grundlage der Antriebsenergie anzutreiben.
Da ermöglicht wird, dass Gleichstrom-Energieausgabe aus dem Gleichrichter 111 durch den Ladewiderstand 122 fließt, und diese in dem Ladewiderstand 122 als Wärme verbraucht wird, indem der Schalter 121 während der Periode der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113 geöffnet (ausgeschaltet) wird, wird vermieden, dass während der Anfangsladeperiode eine übermäßige Einschaltstromspitze erzeugt wird. Der Ladewiderstand 122 weist jedoch eine Belastbarkeitsgrenze auf, die als eine Wärmemenge definiert ist, bei welcher er einem Schmelzen widerstehen kann, und das Fließen von übermäßigem Strom, der die Belastbarkeitsgrenze übersteigt, durch den Ladewiderstand 122 bewirkt, dass der Ladewiderstand 122 eine anomale Wärme erzeugt und geschmolzen wird. Deswegen sind eine Überwachung des Stromflusses durch den Ladewiderstand 122 und eine Erfassung anomaler Wärmeerzeugung zum Schutz des Ladewiderstands 122 wichtig.
Zum Beispiel ist, wie in der Ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. H09-140051 beschrieben, eine Technologie bekannt, welche einen Stromsensor zum Erfassen eines Stroms in sich umfasst, der durch einen Ladewiderstand fließt, wobei eine Anomalie bestimmt wird, um den Ladewiderstand zu schützen, wenn ein Strom, der von dem Stromsensor erfasst wird, während der Periode der Anfangsladung eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators eine vorgegebene Stärke übersteigt.
Zum Beispiel ist, wie in der Ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. H08-317660 beschrieben, eine Technologie zum Überwachen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Ladewiderstands und zum Bestimmen einer Anomalie bekannt, um den Ladewiderstand zu schützen, wenn während der Periode der Anfangsladung eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators ein Zustand, in welchem verhindert wird, dass die Potentialdifferenz kleiner oder gleich einem speziellen Wert ist, für mehr als eine gegebene Zeit andauert.
5A ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in einem Fall, wenn die in 4 veranschaulichte Motorantriebsvorrichtung einen Motor normal antreibt, und 5A zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands. 5B ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in einem Fall, wenn die in 4 veranschaulichte Motorantriebsvorrichtung den Motor normal antreibt, und 5B zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators. Wenn die Motorantriebsvorrichtung 1000 nach der Beendigung der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113 zwischen einer Zeit t₁ und einer Zeit t₂ den Motor 2 unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms beschleunigt, der eine Stärke aufweist, die für die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113 geeignet ist, ist der Schalter 121 in der Anfangsladeschaltung 114 geschlossen, um beide Enden des Ladewiderstands 122 kurzzuschließen. Deswegen fließt kein Gleichstrom durch den Ladewiderstand 122. Somit tritt zwischen beiden Enden des Ladewiderstands 122 keine Potentialdifferenz auf, wie in 5A gezeigt, und es ist ein Zustand erreicht, in welchem die Gleichspannung der Gleichstrom-Ausgabeseite des Gleichrichters 111 an den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 113 auf einer Basis angelegt wird, wie sie vorliegt, wie in 5B gezeigt. Hierin bedeutet im Folgenden „Motorversorgungsstrom, der eine Stärke aufweist, die für die Kapazität geeignet ist” „Motorversorgungsstrom, bei welchem der Antrieb eines Motors genau gesteuert werden kann, wenn eine eingestellte Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator-Kapazität verwendet wird”. Wenn der Motor 2 normal angetrieben wird unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der eine Stärke aufweist, die für die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113 geeignet ist, wie oben beschrieben, fließt kein Gleichstrom durch den Ladewiderstand 122 und der Ladewiderstand 122 erzeugt keine Wärme.
6 ist eine Ansicht, welche eine Motorantriebsvorrichtung veranschaulicht, bei welcher der Schalter in der Anfangsladeschaltung, die in 4 veranschaulicht ist, ausgefallen ist und der Schalter auch während der Periode des normalen Antriebsbetriebs eines Motors geöffnet ist. 7A ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in einem Fall eines normalen Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der eine Stärke aufweist, die für die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung geeignet ist, welche den ausgefallenen Schalter umfasst, der in 6 veranschaulicht ist, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands. 7B ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in einem Fall eines normalen Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der eine Stärke aufweist, die für die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung geeignet ist, welche den ausgefallenen Schalter umfasst, der in 6 veranschaulicht ist, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators. Wenn der Schalter 121 in der Anfangsladeschaltung 114 während einer normalen Betriebsperiode nach Beendigung der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113, während der die Motorantriebsvorrichtung 1000 den Motor 2 antreibt, ausgefallen ist und daher geöffnet ist, wie in 6 veranschaulicht, fließt auch während der Periode des normalen Antriebsbetriebs des Motors 2 Gleichstrom durch den Ladewiderstand 122. In einem solchen Fall Führt eine Beschleunigung des Motors 2 zwischen einer Zeit t₁ und einer Zeit t₂ unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der eine Stärke aufweist, die für die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113 geeignet ist, zum Auftreten einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands 122, wie in 7A gezeigt, zu einem scharfen Abfall der Spannung beider Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113, wie in 7B gezeigt, und zu einem sofortigen Alarmstopp der Motorantriebsvorrichtung 1000 (Zeit t₃). Normalerweise ist eine Zeit vor dem Alarmstopp (d. h. zwischen der Zeit t₁ und der Zeit t₃) äußerst kurz und deswegen tritt keine anomale Wärmeerzeugung in dem Ladewiderstand 122 auf.
8A ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in dem Fall des Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die den in 6 veranschaulichten ausgefallenen Schalter umfasst, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands. 8B ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in dem Fall des Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die den in 6 veranschaulichten ausgefallenen Schalter umfasst, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators. Wenn der Schalter 121 in der Anfangsladeschaltung 114 während einer normalen Betriebsperiode, während der die Motorantriebsvorrichtung 1000 den Motor 2 nach der Beendigung der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113 antreibt, ausgefallen und somit geöffnet ist, wie in 6 veranschaulicht, führt eine Beschleunigung des Motors 2 zwischen einer Zeit t₁ und einer Zeit t₂ unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113, zu einem Fließen von Gleichstrom durch den Ladewiderstand 122, zur Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands 122, wie in 8A gezeigt, und zu einem scharfen Abfall der Spannung über beide Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113, wie in 8B gezeigt. Es tritt kein Alarmstopp der Motorantriebsvorrichtung 1000 auf und die Motorantriebsvorrichtung 1000 führt während der Periode der Beschleunigung zwischen der Zeit t₁ und der Zeit t₂ eine normale Antriebsoperation durch. In der Technologie gemäß der Ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. H08-317660 wird jedoch das Auftreten einer Anomalie bestimmt, wenn ein Zustand, in welchem eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands 122 auftritt, für eine vorgegebene Zeit andauert.
Eine Technologie wie die gemäß der Ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. H09-140051 weist den Nachteil auf, dass die Anordnung eines Stromsensors, welcher den Stromfluss durch einen Ladewiderstand überwacht, notwendig ist, um eine anomale Wärmeerzeugung in einem Ladewiderstand in einer Anfangsladeschaltung zu erfassen, und somit werden die Kosten erhöht.
In der Technologie gemäß der Ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. H08-317660 tritt, auch wenn ein Schalter in einer Anfangsladeschaltung geschlossen ist, um während einer normalen Betriebsperiode, während der eine Motorantriebsvorrichtung einen Motor nach der Beendigung der Anfangsladung eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators antreibt, beide Enden eines Ladewiderstands kurzzuschließen, eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands in der Anfangsladeschaltung auf, die von einer Kombination aus der Stärke des Wechselstroms, der dem Motor zugeführt wird (hierin im Folgenden einfach als „Motorversorgungsstrom” bezeichnet), und der Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators abhängt, und es ist somit möglich, dass ein fehlerhaftes Erfassen des „Auftretens einer anomalen Wärmeerzeugung im Ladewiderstand” auftritt, obwohl kein Strom durch den Ladewiderstand fließt. Dies wird detaillierter in Bezug auf 9A und 9B beschrieben.
9A ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in dem Fall des Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der hoch ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die den in 4 veranschaulichten nicht ausgefallenen Schalter umfasst, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands. 9B ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in dem Fall des Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der hoch ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die den in 4 veranschaulichten nicht ausgefallenen Schalter umfasst, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators. Wenn die Motorantriebsvorrichtung 1000 den Motor 2 zwischen einer Zeit t₁ und einer Zeit t₂ unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113, nach der Beendigung der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113 beschleunigt, ist der Schalter 121 in der Anfangsladeschaltung 114 geschlossen, um beide Enden des Ladewiderstands 122 kurzzuschließen, und deswegen fließt kein Gleichstrom durch den Ladewiderstand 122, wodurch verhindert wird, dass eine anomale Wärmeerzeugung in dem Ladewiderstand 122 auftritt. Damit jedoch der Wechselrichter 112 dem Motor 2 einen hohen Motorversorgungsstrom zuführt, um den Motor 2 zu beschleunigen, ist es notwendig, eine hohe Gleichstromenergie aus dem Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 113 zu entladen, der eine niedrige Kapazität aufweist, und die hohe Gleichstromenergie dem Wechselrichter 112 zuzuführen. Daher fällt die Spannung über beide Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113, wie in 9B gezeigt. Gemäß dem Kirchhoff'schen Gesetz erscheint ein Abfall der Spannung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113 als eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands 122. Als ein Ergebnis tritt in der Technologie der Ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. H08-317660 , in welcher eine Anomalie auf der Grundlage der Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands 122 bestimmt wird, ein fehlerhaftes Erfassen des „Auftretens einer anomalen Wärmeerzeugung im Ladewiderstand” auf, obwohl kein Gleichstrom durch den Ladewiderstand 122 fließt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Motorantriebsvorrichtung bereitzustellen, welche in Anbetracht der oben beschriebenen Probleme genau das Auftreten einer anomalen Wärmeerzeugung in einer Anfangsladeschaltung erfassen kann, welche einen Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator lädt.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, umfasst die Motorantriebsvorrichtung: einen Gleichrichter, welcher Wechselstromenergie, die von der Seite einer Wechselstrom-Energiequelle zugeführt wird, so umwandelt, dass Gleichstromenergie ausgegeben wird; einen Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator, der für einen Gleichstrom-Zwischenkreis bereitgestellt ist, der sich auf der Gleichstrom-Ausgabeseite des Gleichrichters befindet; einen Wechselrichter, welcher Wechselstromenergie in dem Gleichstrom-Zwischenkreis so umwandelt, dass Wechselstromenergie zum Antreiben eines Motors ausgegeben wird; eine Anfangsladeschaltung, welche für den Gleichstrom-Zwischenkreis bereitgestellt ist und den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator mit Gleichstromenergie lädt, die von dem Wechselrichter ausgegeben wird; eine Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit, welche bestimmt, ob eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung auftritt oder nicht; eine Gleichstrom-Erfassungseinheit, welche einen Gleichstrom erfasst, der von dem Gleichrichter der Anfangsladeschaltung zugeführt wird; eine Wechselstrom-Erfassungseinheit, welche einen Wechselstrom erfasst, der von dem Wechselrichter einem Motor zugeführt wird; und eine Anomalie-Bestimmungseinheit, welche in einem Fall, in welchem die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung auftritt, bestimmt, dass eine anomale Wärmeerzeugung in der Anfangsladeschaltung auftritt, wenn die Gleichstrom-Erfassungseinheit die Erzeugung von Gleichstrom erfasst und die Wechselstrom-Erfassungseinheit die Erzeugung von Wechselstrom erfasst.
Die Anfangsladeschaltung umfasst: einen Ladewiderstand und einen Schalter, der parallel zu dem Ladewiderstand geschaltet ist, um beide Enden des Ladewiderstands kurzzuschließen, wenn der Schalter geschlossen ist, und lädt den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator mit Gleichstrom, den man durch Öffnen des Schalters von dem Gleichrichter durch den Ladewiderstand fließen lässt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist klarer zu verstehen unter Bezugnahme auf die folgenden begleitenden Zeichnungen:
1 ist ein prinzipielles Blockschaubild einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einem Beispiel;
2A ist eine Ansicht zum Erläutern des Operationsprinzips einer Anomalie-Bestimmungseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Beispiel und zeigt eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators;
2B ist eine Ansicht zum Erläutern des Operationsprinzips der Anomalie-Bestimmungseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Beispiel und zeigt eine Beziehung zwischen Gleichstrom und Motorversorgungsstrom im Fall des Antreibens eines Motors unter Verwendung des Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die einen ausgefallenen Schalter umfasst;
2C ist eine Ansicht zum Erläutern des Operationsprinzips der Anomalie-Bestimmungseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Beispiel und zeigt eine Beziehung zwischen Gleichstrom und Motorversorgungsstrom im Fall des Antreibens eines Motors unter Verwendung des Motorversorgungsstroms, der hoch ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die einen nicht ausgefallenen Schalter umfasst;
3 ist ein Ablaufplan, welcher den Betriebsablauf der Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Beispiel veranschaulicht;
4 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration einer herkömmlichen Motorantriebsvorrichtung veranschaulicht;
5A ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in einem Fall, wenn die in 4 veranschaulichte Motorantriebsvorrichtung einen Motor normal antreibt, und 5A zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands;
5B ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in einem Fall, wenn die in 4 veranschaulichte Motorantriebsvorrichtung einen Motor normal antreibt, und 5B zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators;
6 ist eine Ansicht, welche eine Motorantriebsvorrichtung veranschaulicht, bei welcher der Schalter in der Anfangsladeschaltung, die in 4 veranschaulicht ist, ausgefallen ist und der Schalter auch während der Periode einer normalen Antriebsoperation eines Motors geöffnet ist;
7A ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators im Fall des normalen Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der eine Stärke aufweist, die für die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung geeignet ist, die den ausgefallenen Schalter umfasst, der in 6 veranschaulicht ist, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands;
7B ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators im Fall des normalen Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der eine Stärke aufweist, die für die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung geeignet ist, die den ausgefallenen Schalter umfasst, der in 6 veranschaulicht ist, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators;
8A ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators im Fall des Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die den ausgefallenen Schalter umfasst, der in 6 veranschaulicht ist, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands;
8B ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators im Fall des Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die den ausgefallenen Schalter umfasst, der in 6 veranschaulicht ist, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators;
9A ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators im Fall des Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der hoch ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die den nicht ausgefallenen Schalter umfasst, der in 4 veranschaulicht ist, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands; und
9B ist eine Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands und einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators im Fall des Antreibens des Motors unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der hoch ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die den nicht ausgefallenen Schalter umfasst, der in 4 veranschaulicht ist, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Motorantriebsvorrichtung beschrieben, welche ein Mittel zum Erfassen eine anomale Wärmeerzeugung in einer Anfangsladeschaltung umfasst. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehend beschriebenen Zeichnungen oder Ausführungsformen beschränkt ist.
1 ist ein prinzipielles Blockschaubild einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einem Beispiel. Es wird die Motorantriebsvorrichtung 1 beschrieben, welche den Antrieb eines Dreiphasenmotors 2 steuert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht speziell auf die Anzahl an Motoren 2 beschränkt, deren Antrieb durch die Motorantriebsvorrichtung 1 gesteuert wird, und somit kann es mehr als einen Motor 2 geben. Die vorliegende Erfindung ist auch nicht speziell auf die Art des Motors 2 beschränkt, der durch die Motorantriebsvorrichtung angetrieben wird, und der Motor kann zum Beispiel ein Induktionsmotor oder ein Synchronmotor sein. Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht speziell auf die Anzahl der Phasen des Motors 2 beschränkt und der Motor 2 kann ebenso wie ein Dreiphasenmotor zum Beispiel auch ein Einphasenmotor oder ein anderer Mehrphasenmotor sein.
Die Motorantriebsvorrichtung 1 umfasst einen Gleichrichter 11, einen Wechselrichter 12, einen Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 13, eine Anfangsladeschaltung 14, eine Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit 15, eine Gleichstrom-Erfassungseinheit 16, eine Wechselstrom-Erfassungseinheit 17 und eine Anomalie-Bestimmungseinheit 18. Eine Wechselstrom-Energiequelle 3 ist mit der Wechselstrom-Eingabeseite der Motorantriebsvorrichtung 1 verbunden und der Motor 2 ist mit der Wechselstrom-Motorseite der Motorantriebsvorrichtung 1 verbunden. In 1 ist die Darstellung eines Steuerungssystems zum Antreiben des Motors 2 aus Gründen der Vereinfachung weggelassen.
Der Gleichrichter 11 wandelt Wechselstromenergie um (richtet sie gleich), die von der mit der Wechselstrom-Energiequelle 3 bereitgestellten Wechselstrom-Eingabeseite zugeführt wird, und gibt Gleichstromenergie an einen Gleichstrom-Zwischenkreis aus, der sich auf einer Gleichstrom-Ausgabeseite befindet. In der vorliegenden Erfindung ist eine Ausführungsform des verwendeten Gleichrichters 11 nicht speziell beschränkt und kann zum Beispiel eine Dioden-Gleichrichterschaltung, eine PWM-gesteuerte Gleichrichterschaltung mit einem Halbleiter-Schaltelement darin oder dergleichen sein. Wenn der Gleichrichter 11 eine PWM-gesteuerte Gleichrichterschaltung ist, umfasst er eine Brückenschaltung aus einem Halbleiter-Schaltelement und einer Diode, die antiparallel mit dem Halbleiter-Schaltelement verbunden ist. Beispiele für das Halbleiter-Schaltelement umfassen IGBTs, Thyristoren, Abschaltthyristoren (Gate Turn-off Thyristors, GTOs) und Transistoren. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Art des Halbleiter-Schaltelements beschränkt, es kann sich um ein Halbleiter-Schaltelement beliebiger Art handeln.
Der Wechselrichter 12 ist über den Gleichstrom-Zwischenkreis mit dem Gleichrichter 11 verbunden und umfasst eine Brückenschaltung aus einem Halbleiter-Schaltelement und einer Diode, die antiparallel mit dem Halbleiter-Schaltelement verbunden ist, zum Beispiel in einem PWM-Wechselrichter oder dergleichen. Der Wechselrichter 12 wandelt Gleichstromenergie in dem Gleichstrom-Zwischenkreis so um, dass Wechselstromenergie zum Antreiben eines Motors ausgegeben wird. Speziell führt der Wechselrichter 12 eine Schaltoperation des inneren Schaltelements auf der Grundlage eines Motorantriebsbefehls durch, der von einer (nicht dargestellten) Steuerungsvorrichtung höherer Ordnung empfangen wird, um Gleichstromenergie, die von einer Gleichstrom-Zwischenkreis-Seite zugeführt wird, in Wechselstromenergie umzuwandeln, die eine gewünschte Spannung und eine gewünschte Frequenz zum Antreiben des Motors 2 aufweist. Der Motor 2 wird auf der Grundlage der zugeführten Wechselstromenergie betrieben, die eine variable Spannung und eine variable Frequenz aufweist. Die Regenerationsenergie wird erzeugt, wenn der Motor 2 gebremst wird. In diesem Fall kann auf der Grundlage eines Motorantriebsbefehls, der von der Steuerungsvorrichtung höherer Ordnung empfangen wird, Wechselstromenergie, welche die in dem Motor 2 erzeugte Regenerationsenergie ist, in Gleichstromenergie umgewandelt werden und die Gleichstromenergie kann in den Gleichstrom-Zwischenkreis zurückgeführt werden. Wenn in der Motorantriebsvorrichtung 1 der Antrieb mehrerer solcher Motoren 2 gesteuert wird, sind solche Wechselrichter 12, deren Anzahl gleich der Anzahl der Motoren 2 ist, parallel geschaltet, um jedem Motor 2 individuell Antriebsenergie zuzuführen, um den Antrieb der Motoren 2 zu steuern. Beispiele für das Halbleiter-Schaltelement, das in der Brückenschaltung in dem Wechselrichter 12 enthalten ist, umfassen IGBTs, Thyristoren, Abschaltthyristoren (GTOs) und Transistoren. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Art des Halbleiter-Schaltelements beschränkt, es kann sich um jede Art eines Halbleiter-Schaltelements handeln.
Der Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 13 ist für den Gleichstrom-Zwischenkreis vorgesehen, welcher die Gleichstrom-Ausgabeseite des Gleichrichters 11 und die Gleichstrom-Eingabeseite des Wechselrichters 12 miteinander verbindet. Der Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 13 erfüllt nicht nur die Funktion des Unterdrückens der pulsierenden Komponente der Gleichstromausgabe des Gleichrichters 11 oder des Wechselrichters 12, sondern auch die Funktion des vorübergehenden Kumulierens von Gleichstromenergie-Ausgaben aus dem Gleichrichter 11 oder dem Wechselrichter 12. Die Anfangsladeschaltung 14 eine Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 13 mit Gleichstromenergie, die aus dem Gleichrichter 11 ausgegeben wird, nach dem Starten der Motorantriebsvorrichtung 1 und vor dem Beginnen der Steuerung des tatsächlichen Antreibens eines Motors durch. 1 veranschaulicht ein Beispiel, bei welchem ein Wechselrichter 12 angeordnet ist. Wenn jedoch zum Beispiel mehrere Wechselrichter 12 parallel geschaltet sind, ist jeder solcher Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensatoren 13 für die Gleichstrom-Eingabeseite jedes Wechselrichters 12 vorgesehen, und deswegen sind die Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensatoren 13 auch parallel miteinander verbunden.
Die Anfangsladeschaltung 14 ist ebenfalls für den Gleichstrom-Zwischenkreis vorgesehen und umfasst: einen Ladewiderstand 22 und einen Schalter 21, der parallel zu dem Ladewiderstand 22 geschaltet ist, um beide Enden des Ladewiderstands 22 kurzzuschließen, wenn der Schalter geschlossen ist, und lädt den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 13 mit Gleichstrom, den man durch Öffnen des Schalters 21 vor dem Beginnen des Antreibens des Motors 2 (d. h., vor dem Beginnen der Energieumwandlungsoperation durch den Wechselrichter 12) von dem Gleichrichter 11 durch den Ladewiderstand 22 fließen lässt. Mit anderen Worten, der Schalter 21 ist nur während der Periode der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 13 unmittelbar nach dem Starten der Motorantriebsvorrichtung 1 geöffnet (ausgeschaltet) und wird während der Periode des normalen Betriebs, in welcher die Motorantriebsvorrichtung 1 den Motor 2 antreibt, in dem geschlossenen (eingeschalteten) Zustand gelassen. Speziell lässt man durch Öffnen (Ausschalten) des Schalters 21 während der Periode der Anfangsladung unmittelbar nach dem Starten der Motorantriebsvorrichtung 1 und vor dem Beginnen des Antreibens des Motors 2 die Gleichstromausgabe aus dem Gleichrichter 11 durch den Ladewiderstand 22 in den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 13 fließen, um den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 13 zu laden. Wenn der Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator 13 auf eine vorgegebene Spannung geladen ist, wird der Schalter 21 geschlossen (eingeschaltet), um beide Enden des Ladewiderstands 22 kurzzuschließen und um die Anfangsladungsoperation zu beenden. Anschließend beginnt der Wechselrichter 12 die Energieumwandlungsoperation, um dem Motor 2 Antriebsenergie zuzuführen und den Motor auf der Grundlage der Antriebsenergie anzutreiben. Beispiele für den Schalter 21 umfassen Halbleiterschalter wie z. B. FETs, Transistoren und IGBTs und mechanische Schalter wie z. B. elektromagnetische Kontaktschalter und Relais.
Die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit 15 bestimmt, ob zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung 14, d. h. beiden Enden des Ladewiderstands 22, eine Potentialdifferenz auftritt oder nicht. Die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung 14 kann direkt durch einen Spannungssensor gemessen werden oder kann aus der Differenz zwischen der Gleichspannung der Gleichstrom-Ausgabeseite des Gleichrichters 11, erhalten durch Berechnung aus der verketteten Spannung (oder Phasenspannung) der kommerziellen Dreiphasen-Wechselstrom-Energiequelle 3, welche sich auf der Wechselstrom-Eingabeseite des Gleichrichters 11 befindet, und der Spannung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 13, gemessen durch den Spannungssensor, bestimmt werden. Es ist nicht erforderlich, dass die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit 15 die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands 22 als einen speziellen numerischen Wert erhält. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit 15 in der Lage ist, das Bestimmungsergebnis über das Vorliegen oder Nichtvorliegen der Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands 22 zu extrahieren, wobei das erhaltene Bestimmungsergebnis an die Anomalie-Bestimmungseinheit 18 gesendet wird.
Die Gleichstrom-Erfassungseinheit 16 erfasst einen Gleichstrom, der der Anfangsladeschaltung 14 aus dem Gleichrichter 11 zugeführt wird. Der der Anfangsladeschaltung 14 aus dem Gleichrichter 11 zugeführte Gleichstrom kann direkt durch einen Stromsensor gemessen werden oder kann durch Berechnung auf der Grundlage des Energiestroms des Wechselstroms erhalten werden, der aus der kommerziellen Dreiphasen-Wechselstrom-Energiequelle 3, welche sich auf der Wechselstrom-Eingabeseite des Gleichrichters 11 befindet, in den Gleichrichter fließt. Es ist nicht erforderlich, dass die Gleichstrom-Erfassungseinheit 16 den Gleichstrom, der der Anfangsladeschaltung 14 aus dem Gleichrichter 11 zugeführt wird, als einen speziellen numerischen Wert erhält. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass die Gleichstrom-Erfassungseinheit 16 in der Lage ist, das Vorliegen des Gleichstroms, der der Anfangsladeschaltung 14 aus dem Gleichrichter 11 zugeführt wird, zu erfassen, wobei das erhaltene Bestimmungsergebnis an die Anomalie-Bestimmungseinheit 18 gesendet wird.
Die Wechselstrom-Erfassungseinheit 17 erfasst einen Wechselstrom, der dem Motor 2 aus dem Wechselrichter 12 zugeführt wird (d. h. den Motorversorgungsstrom). Es ist zu bevorzugen, den Motorversorgungsstrom zu messen, zum Beispiel mittels eines Stromsensors. Es ist nicht erforderlich, dass die Wechselstrom-Erfassungseinheit 17 den Motorversorgungsstrom als einen speziellen numerischen Wert erhält. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass die Wechselstrom-Erfassungseinheit 17 in der Lage ist, die Erzeugung des Motorversorgungsstroms zu erfassen, wobei das erhaltene Bestimmungsergebnis an die Anomalie-Bestimmungseinheit 18 gesendet wird.
Die Anomalie-Bestimmungseinheit 18 bestimmt, dass eine anomale Wärmeerzeugung in der Anfangsladeschaltung 14 (d. h. im Ladewiderstand 22) auftritt, wenn die Gleichstrom-Erfassungseinheit 16 die Erzeugung von Gleichstrom erfasst und die Wechselstrom-Erfassungseinheit 17 die Erzeugung von Wechselstrom erfasst, in dem Fall, wenn die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit 15 bestimmt, dass eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung 14 (d. h. beiden Enden des Ladewiderstands 22) auftritt. Das Operationsprinzip der Anomalie-Bestimmungseinheit 18 wird in Bezug auf 2A bis 2C beschrieben.
2A ist eine Ansicht zum Erläutern des Operationsprinzips der Anomalie-Bestimmungseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Beispiel und veranschaulicht eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators. 2B ist eine Ansicht zum Erläutern des Operationsprinzips der Anomalie-Bestimmungseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Beispiel und zeigt eine Beziehung zwischen Gleichstrom und Motorversorgungsstrom im Fall des Antreibens eines Motors unter Verwendung des Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die einen ausgefallenen Schalter umfasst. 2C ist eine Ansicht zum Erläutern des Operationsprinzips der Anomalie-Bestimmungseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Beispiel und zeigt eine Beziehung zwischen Gleichstrom und Motorversorgungsstrom im Fall des Antreibens eines Motors unter Verwendung des Motorversorgungsstroms, der hoch ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators in der Motorantriebsvorrichtung, die einen nicht ausgefallenen Schalter umfasst.
Wie aus Vergleichen der 8A und 8B mit 9A und 9B klar wird, sind die Wellenformen als solche, welche Potentialdifferenzen zwischen beiden Enden eines Ladewiderstands 22 während einer Motorbeschleunigungsperiode von einer Zeit t₁ bis zu einer Zeit t₂ repräsentieren, dieselben im Fall des Antreibens eines Motors 2 unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113 in einer Motorantriebsvorrichtung 1000, die einen ausgefallenen Schalter 121 umfasst, und im Fall des Antreibens eines Motors 2 unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der hoch ist in Bezug auf die Kapazität eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 113 in einer Motorantriebsvorrichtung 1000, die einen nicht ausgefallenen Schalter 121 umfasst. Wie jedoch bereits beschrieben, tritt im Fall der 8A und 8B in dem Ladewiderstand 122 eine anomale Wärmeerzeugung aufgrund einer Gleichstromausgabe aus einem Wechselrichter 112 auf, die durch den Ladewiderstand 122 fließt, während die Gleichstromausgabe aus dem Wechselrichter 112 durch den geschlossenen Schalter 121 fließt, fließt kein Strom durch den Ladewiderstand 122 und im Fall der 9 tritt keine anomale Wärmeerzeugung auf. In der Technologie gemäß der Ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. H08-317660 erfolgt auch im Fall der 9 ein fehlerhaftes Erfassen des Auftretens einer Anomalie, wie oben beschrieben.
In der Anomalie-Bestimmungseinheit 18 in der Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel wird auch in einem Fall wie in 9 kein fehlerhaftes Erfassen des Auftretens einer Anomalie bewirkt. Wenn zum Beispiel der Schalter 21 der Motorantriebsvorrichtung 1 ausgefallen ist und der Schalter 21 während einer normalen Antriebsoperationsperiode geöffnet ist, sinkt die Spannung beider Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators während der Motorbeschleunigungsperiode von der Zeit t₁ bis zur Zeit t₂, wie in 2A gezeigt, und deswegen tritt gemäß dem Kirchhoff'schen Gesetz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung 14 (d. h. zwischen beiden Enden des Ladewiderstands 22) eine Potentialdifferenz auf, und gleichzeitig mit dem Fluss des Motorversorgungsstroms fließt auch die Gleichstromausgabe aus dem Gleichrichter 11 durch den Ladewiderstand 22, wie in 2B veranschaulicht. Mit anderen Worten, die Anomalie-Bestimmungseinheit 18 bestimmt, dass in der Anfangsladeschaltung 14 (d. h. im Ladewiderstand 22) eine anomale Wärmeerzeugung auftritt, da die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit 15 bestimmt, dass die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung 14 (d. h. beiden Enden des Ladewiderstands 22) auftritt, die Gleichstrom-Erfassungseinheit 16 die Erzeugung von Gleichstrom erfasst und die Wechselstrom-Erfassungseinheit 17 die Erzeugung des Motorversorgungsstroms (Wechselstrom) gleichzeitig mit der Erzeugung des Gleichstroms erfasst. Wenn hingegen der Schalter 21 der Motorantriebsvorrichtung 1 nicht ausgefallen ist und der Schalter 21 während der normalen Antriebsoperationsperiode geschlossen ist, sinkt die Spannung über beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators während der Motorbeschleunigungsperiode von der Zeit t₁ bis zur Zeit t₂, wie in 2A gezeigt, und deswegen tritt zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung 14 (d. h. beiden Enden des Ladewiderstands 22) gemäß dem Kirchhoff'schen Gesetz eine Potentialdifferenz auf, während keine Gleichstromausgabe aus dem Gleichrichter 11 durch den Ladewiderstand 22 fließt, obwohl Motorversorgungsstrom fließt, wie in 2C gezeigt. Mit anderen Worten, die Anomalie-Bestimmungseinheit 18 bestimmt nicht, dass in der Anfangsladeschaltung 14 (d. h. im Ladewiderstand 22) eine anomale Wärmeerzeugung auftritt, da die Gleichstrom-Erfassungseinheit 16 keine Erzeugung von Gleichstrom erfasst, obwohl die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit 15 bestimmt, dass die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung 14 (d. h. beiden Enden des Ladewiderstands 22) auftritt. Wie oben beschrieben, tritt eine solche fehlerhafte Bestimmung einer Anomalie, wie sie in der Technologie gemäß der Ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. H08-317660 erfolgt, im vorliegenden Beispiel nicht auf.
3 ist ein Ablaufplan, welcher den Betriebsablauf der Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Beispiel veranschaulicht.
Wenn die Motorantriebsvorrichtung 1 nach Beendigung der Anfangsladeoperation des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 13 durch die Anfangsladeschaltung 14 die Steuerung des tatsächlichen Antreibens des Motors 2 beginnt, bestimmt zuerst im Schritt S101 die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit 15, ob eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung 14 (d. h. beiden Enden des Ladewiderstands 22) vorliegt oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung 14 vorliegt, wird die Verarbeitung mit dem Schritt S102 fortgesetzt.
Im Schritt S102 bestimmt die Anomalie-Bestimmungseinheit 18, ob gleichzeitig eine Erfassung der Erzeugung von Gleichstrom durch die Gleichstrom-Erfassungseinheit 16 und eine Erfassung der Erzeugung von Wechselstrom durch die Wechselstrom-Erfassungseinheit 17 Wechselstrom-Erfassungseinheit 17 erfolgt oder nicht. Wenn die Erfassung der Erzeugung des Gleichstroms durch die Gleichstrom-Erfassungseinheit 16 und die Erfassung der Erzeugung des Wechselstroms durch die Wechselstrom-Erfassungseinheit 17 gleichzeitig erfolgen, wird die Verarbeitung mit dem Schritt S103 fortgesetzt.
Im Schritt S103 bestimmt die Anomalie-Bestimmungseinheit 18, dass in der Anfangsladeschaltung 14 (d. h. im Ladewiderstand 22) eine anomale Wärmeerzeugung auftritt.
Wie oben beschrieben, kann im vorliegenden Beispiel das Auftreten einer anomalen Wärmeerzeugung in der Anfangsladeschaltung 14 genau erfasst werden, ohne eine Kombination aus der Stärke des Wechselstroms, der dem Motor 2 zugeführt wird, und der Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators 13 zu beachten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Motorantriebsvorrichtung verwirklicht werden, welche das Auftreten einer anomalen Wärmeerzeugung in einer Anfangsladeschaltung, welche einen Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator lädt, genau erfassen kann. Mit anderen Worten, gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Auftreten einer anomalen Wärmeerzeugung in der Anfangsladeschaltung genau erfasst werden, ohne eine Kombination aus der Stärke des Wechselstroms, der einem Motor zugeführt wird, und der Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators zu beachten, da bestimmt wird, dass in der Anfangsladeschaltung eine anomale Wärmeerzeugung auftritt, wenn in einem Fall, wenn eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden eines Ladewiderstands in der Anfangsladeschaltung, ein Gleichstrom, der von dem Gleichrichter zu der Anfangsladeschaltung fließt, und der Motorversorgungsstrom überwacht werden und die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands auftritt, gleichzeitig eine Erzeugung von Gleichstrom, der aus einem Gleichrichter zu der Anfangsladeschaltung fließt, und eine Erzeugung von Motorversorgungsstrom erfasst werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 09-140051 [0004, 0010, 0015]
JP 08-317660 [0011, 0014, 0016, 0017, 0049, 0050]

Claims

Motorantriebsvorrichtung (1), umfassend: einen Gleichrichter (11), welcher Wechselstromenergie, die von der Seite einer Wechselstrom-Energiequelle (3) zugeführt wird, so umwandelt, dass Gleichstromenergie ausgegeben wird; einen Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator (13), der für einen Gleichstrom-Zwischenkreis vorgesehen ist, welcher sich auf einer Gleichstrom-Ausgabeseite des Gleichrichters (11) befindet; einen Wechselrichter (12), welcher Gleichstromenergie in dem Gleichstrom-Zwischenkreis so umwandelt, dass Wechselstromenergie zum Antreiben eines Motors ausgegeben wird; eine Anfangsladeschaltung (14), welche für den Gleichstrom-Zwischenkreis vorgesehen ist und den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator (13) mit Gleichstromenergie lädt, die von dem Gleichrichter (11) ausgegeben wird; eine Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit (15), welche bestimmt, ob zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung (14) eine Potentialdifferenz auftritt oder nicht; eine Gleichstrom-Erfassungseinheit (16), welche einen Gleichstrom erfasst, der der Anfangsladeschaltung (14) aus dem Gleichrichter (11) zugeführt wird; eine Wechselstrom-Erfassungseinheit (17), welche einen Wechselstrom erfasst, der einem Motor aus dem Wechselrichter (12) zugeführt wird; und eine Anomalie-Bestimmungseinheit (18), welche bestimmt, dass eine anomale Wärmeerzeugung in der Anfangsladeschaltung (14) auftritt, wenn die Gleichstrom-Erfassungseinheit (16) die Erzeugung von Gleichstrom erfasst und die Wechselstrom-Erfassungseinheit (17) die Erzeugung von Wechselstrom erfasst, in einem Fall, wenn die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit (15) bestimmt, dass eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung (14) auftritt.
Motorantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Anfangsladeschaltung (14) umfasst: einen Ladewiderstand (22) und einen Schalter (21), welcher parallel zu dem Ladewiderstand (22) geschaltet ist, um beide Enden des Ladewiderstands (22) kurzzuschließen, wenn er geschlossen ist, und die Anfangsladeschaltung (14) den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator (13) mit Gleichstrom lädt, den man durch Öffnen des Schalters (21) aus dem Gleichrichter (11) durch den Ladewiderstand (22) fließen lässt.