DE102016111395B4 - Motorantriebsvorrichtung mit Mittel zum Erfassen anomaler Wärmeerzeugung in Anfangsladeschaltung - Google Patents
Motorantriebsvorrichtung mit Mittel zum Erfassen anomaler Wärmeerzeugung in Anfangsladeschaltung Download PDFInfo
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Abstract
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.
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;
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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.
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- 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.
- 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.
JP H09- 140 051 A -
4 ist eine Ansicht, welche die Konfiguration einer gewöhnlichen Motorantriebsvorrichtung veranschaulicht. Eine Motorantriebsvorrichtung1000 umfasst: einen Gleichrichter111 , welcher Wechselstromenergie, die von einer kommerziellen Dreiphasen-Wechselstrom-Energiequelle3 zugeführt wird, so umwandelt, dass Gleichstromenergie ausgegeben wird; und einen Wechselrichter112 , welcher mit einem Gleichstrom-Zwischenkreis verbunden ist, der sich auf der Gleichstrom-Ausgabeseite des Gleichrichters111 befindet, und welcher die von dem Gleichrichter111 ausgegebene Gleichstromenergie in Wechselstromenergie umwandelt, welche als Antriebsenergie für einen Motor2 zugeführt wird, oder welcher von dem Motor regenerierte Wechselstromenergie in Gleichstromenergie umwandelt. Die Motorantriebsvorrichtung1000 steuert die Geschwindigkeit oder das Drehmoment des Motors2 , der mit der Wechselstromseite des Wechselrichters112 verbunden ist, oder die Position eines Rotors. - Um Motoren
2 , die entsprechend an mehreren Antriebsachsen angeordnet sind, individuell Antriebsenergie zuzuführen, um den Antrieb der Motoren2 zu steuern, sind Wechselrichter112 , deren Anzahl gleich der Anzahl der Motoren2 ist, parallel geschaltet. Jeder der Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensatoren113 ist für die Gleichstrom-Eingabeseite jedes Wechselrichters112 vorgesehen. Mit anderen Worten, die Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensatoren113 befinden sich auf den Gleichstrom-Zwischenkreis-Seiten, mit welchen solche Gleichrichter111 verbunden sind, der Wechselrichter112 . Als ein Beispiel ist in4 die Anzahl der Motoren2 auf drei gesetzt und deswegen ist die Anzahl der Wechselrichter112 drei. Im Gegensatz dazu ist oft ein Gleichrichter111 für mehrere Wechselrichter112 vorgesehen, um die Kosten und den Raum zu reduzieren, der von der Motorantriebsvorrichtung1000 belegt wird. - Unmittelbar nach dem Beginnen einer Anfangsladung aus dem Zustand ohne kumulierte Energie in dem Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator
113 fließt durch den Gleichrichter111 eine hohe Einschaltstromspitze. Insbesondere gilt, je höher die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 , desto höher ist die erzeugte Einschaltstromspitze. Als eine Maßnahme gegen die Einschaltstromspitze ist zwischen dem Gleichrichter111 und dem Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator113 in dem Wechselrichter112 in der Motorantriebsvorrichtung1000 eine Anfangsladeschaltung114 angeordnet. - Die Anfangsladeschaltung
114 umfasst: einen Ladewiderstand122 und einen Schalter121 , welcher parallel zu dem Ladewiderstand122 geschaltet ist, um beide Enden des Ladewiderstands122 kurzzuschließen, wenn der Schalter121 geschlossen ist. Der Schalter121 wird nur während der Periode der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 unmittelbar nach dem Starten der Motorantriebsvorrichtung1000 geöffnet (ausgeschaltet) und wird während der Periode des normalen Betriebs, in welcher die Motorantriebsvorrichtung1000 den Motor2 antreibt, in dem geschlossenen (eingeschalteten) Zustand gelassen. Speziell wird ermöglicht, dass eine Gleichstromausgabe aus dem Gleichrichter111 durch den Ladewiderstand122 in den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator113 fließt, um den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator113 zu laden, indem der Schalter121 während der Periode der Anfangsladung unmittelbar nach dem Starten der Motorantriebsvorrichtung1000 und vor dem Beginnen des Antreibens des Motors2 geöffnet (ausgeschaltet) wird. Wenn der Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator113 auf eine vorgegebene Spannung geladen ist, wird der Schalter121 geschlossen (eingeschaltet), um beide Enden des Ladewiderstands122 kurzzuschließen und um die Anfangsladungsoperation zu beenden. Anschließend beginnt der Wechselrichter112 eine Energieumwandlungsoperation, um dem Motor2 Antriebsenergie zuzuführen und um den Motor2 auf der Grundlage der Antriebsenergie anzutreiben. - Da ermöglicht wird, dass Gleichstrom-Energieausgabe aus dem Gleichrichter
111 durch den Ladewiderstand122 fließt, und diese in dem Ladewiderstand122 als Wärme verbraucht wird, indem der Schalter121 während der Periode der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 geöffnet (ausgeschaltet) wird, wird vermieden, dass während der Anfangsladeperiode eine übermäßige Einschaltstromspitze erzeugt wird. Der Ladewiderstand122 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 Ladewiderstand122 bewirkt, dass der Ladewiderstand122 eine anomale Wärme erzeugt und geschmolzen wird. Deswegen sind eine Überwachung des Stromflusses durch den Ladewiderstand122 und eine Erfassung anomaler Wärmeerzeugung zum Schutz des Ladewiderstands122 wichtig. - Zum Beispiel ist, wie in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr.
H09-140051 - Zum Beispiel ist, wie in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr.
JP H08- 317 660 A -
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 in4 veranschaulichte Motorantriebsvorrichtung einen Motor normal antreibt, und5A 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 in4 veranschaulichte Motorantriebsvorrichtung den Motor normal antreibt, und5B zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators. Wenn die Motorantriebsvorrichtung1000 nach der Beendigung der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 zwischen einer Zeitt1 und einer Zeitt2 den Motor2 unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms beschleunigt, der eine Stärke aufweist, die für die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 geeignet ist, ist der Schalter121 in der Anfangsladeschaltung114 geschlossen, um beide Enden des Ladewiderstands122 kurzzuschließen. Deswegen fließt kein Gleichstrom durch den Ladewiderstand122 . Somit tritt zwischen beiden Enden des Ladewiderstands122 keine Potentialdifferenz auf, wie in5A gezeigt, und es ist ein Zustand erreicht, in welchem die Gleichspannung der Gleichstrom-Ausgabeseite des Gleichrichters111 an den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator113 auf einer Basis angelegt wird, wie sie vorliegt, wie in5B 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 Motor2 normal angetrieben wird unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der eine Stärke aufweist, die für die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 geeignet ist, wie oben beschrieben, fließt kein Gleichstrom durch den Ladewiderstand122 und der Ladewiderstand122 erzeugt keine Wärme. -
6 ist eine Ansicht, welche eine Motorantriebsvorrichtung veranschaulicht, bei welcher der Schalter in der Anfangsladeschaltung, die in4 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 in6 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 in6 veranschaulicht ist, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators. Wenn der Schalter121 in der Anfangsladeschaltung114 während einer normalen Betriebsperiode nach Beendigung der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 , während der die Motorantriebsvorrichtung1000 den Motor2 antreibt, ausgefallen ist und daher geöffnet ist, wie in6 veranschaulicht, fließt auch während der Periode des normalen Antriebsbetriebs des Motors2 Gleichstrom durch den Ladewiderstand122 . In einem solchen Fall Führt eine Beschleunigung des Motors2 zwischen einer Zeitt1 und einer Zeitt2 unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der eine Stärke aufweist, die für die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 geeignet ist, zum Auftreten einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands122 , wie in7A gezeigt, zu einem scharfen Abfall der Spannung beider Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 , wie in7B gezeigt, und zu einem sofortigen Alarmstopp der Motorantriebsvorrichtung1000 (Zeitt3 ). Normalerweise ist eine Zeit vor dem Alarmstopp (d.h. zwischen der Zeitt1 und der Zeitt3 ) äußerst kurz und deswegen tritt keine anomale Wärmeerzeugung in dem Ladewiderstand122 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 in6 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 in6 veranschaulichten ausgefallenen Schalter umfasst, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators. Wenn der Schalter121 in der Anfangsladeschaltung114 während einer normalen Betriebsperiode, während der die Motorantriebsvorrichtung1000 den Motor2 nach der Beendigung der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 antreibt, ausgefallen und somit geöffnet ist, wie in6 veranschaulicht, führt eine Beschleunigung des Motors2 zwischen einer Zeitt1 und einer Zeitt2 unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 , zu einem Fließen von Gleichstrom durch den Ladewiderstand122 , zur Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands122 , wie in8A gezeigt, und zu einem scharfen Abfall der Spannung über beide Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 , wie in8B gezeigt. Es tritt kein Alarmstopp der Motorantriebsvorrichtung1000 auf und die Motorantriebsvorrichtung1000 führt während der Periode der Beschleunigung zwischen der Zeitt1 und der Zeitt2 eine normale Antriebsoperation durch. In der Technologie gemäß der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr.H08-317660 122 auftritt, für eine vorgegebene Zeit andauert. - Eine Technologie wie die gemäß der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr.
H09-140051 - In der Technologie gemäß der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr.
H08-317660 9A und9B 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 in4 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 in4 veranschaulichten nicht ausgefallenen Schalter umfasst, und zeigt die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators. Wenn die Motorantriebsvorrichtung1000 den Motor2 zwischen einer Zeitt1 und einer Zeitt2 unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 , nach der Beendigung der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 beschleunigt, ist der Schalter121 in der Anfangsladeschaltung114 geschlossen, um beide Enden des Ladewiderstands122 kurzzuschließen, und deswegen fließt kein Gleichstrom durch den Ladewiderstand122 , wodurch verhindert wird, dass eine anomale Wärmeerzeugung in dem Ladewiderstand122 auftritt. Damit jedoch der Wechselrichter112 dem Motor2 einen hohen Motorversorgungsstrom zuführt, um den Motor2 zu beschleunigen, ist es notwendig, eine hohe Gleichstromenergie aus dem Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator113 zu entladen, der eine niedrige Kapazität aufweist, und die hohe Gleichstromenergie dem Wechselrichter112 zuzuführen. Daher fällt die Spannung über beide Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 , wie in9B gezeigt. Gemäß dem Kirchhoff'schen Gesetz erscheint ein Abfall der Spannung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 als eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands122 . Als ein Ergebnis tritt in der Technologie der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr.H08-317660 122 bestimmt wird, ein fehlerhaftes Erfassen des „Auftretens einer anomalen Wärmeerzeugung im Ladewiderstand“ auf, obwohl kein Gleichstrom durch den Ladewiderstand122 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.
- Figurenliste
- 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 in4 veranschaulichte Motorantriebsvorrichtung einen Motor normal antreibt, und5A 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 in4 veranschaulichte Motorantriebsvorrichtung einen Motor normal antreibt, und5B 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 in4 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 in6 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 in6 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 in6 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 in6 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 in4 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 in4 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 Motorantriebsvorrichtung1 beschrieben, welche den Antrieb eines Dreiphasenmotors2 steuert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht speziell auf die Anzahl an Motoren2 beschränkt, deren Antrieb durch die Motorantriebsvorrichtung1 gesteuert wird, und somit kann es mehr als einen Motor2 geben. Die vorliegende Erfindung ist auch nicht speziell auf die Art des Motors2 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 Motors2 beschränkt und der Motor2 kann ebenso wie ein Dreiphasenmotor zum Beispiel auch ein Einphasenmotor oder ein anderer Mehrphasenmotor sein. - Die Motorantriebsvorrichtung
1 umfasst einen Gleichrichter11 , einen Wechselrichter12 , einen Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator13 , eine Anfangsladeschaltung14 , eine Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit15 , eine Gleichstrom-Erfassungseinheit16 , eine Wechselstrom-Erfassungseinheit17 und eine Anomalie-Bestimmungseinheit18 . Eine Wechselstrom-Energiequelle3 ist mit der Wechselstrom-Eingabeseite der Motorantriebsvorrichtung1 verbunden und der Motor2 ist mit der Wechselstrom-Motorseite der Motorantriebsvorrichtung1 verbunden. In1 ist die Darstellung eines Steuerungssystems zum Antreiben des Motors2 aus Gründen der Vereinfachung weggelassen. - Der Gleichrichter
11 wandelt Wechselstromenergie um (richtet sie gleich), die von der mit der Wechselstrom-Energiequelle3 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 Gleichrichters11 nicht speziell beschränkt und kann zum Beispiel eine Dioden-Gleichrichterschaltung, eine PWM-gesteuerte Gleichrichterschaltung mit einem Halbleiter-Schaltelement darin oder dergleichen sein. Wenn der Gleichrichter11 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 Gleichrichter11 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 Wechselrichter12 wandelt Gleichstromenergie in dem Gleichstrom-Zwischenkreis so um, dass Wechselstromenergie zum Antreiben eines Motors ausgegeben wird. Speziell führt der Wechselrichter12 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 Motors2 aufweist. Der Motor2 wird auf der Grundlage der zugeführten Wechselstromenergie betrieben, die eine variable Spannung und eine variable Frequenz aufweist. Die Regenerationsenergie wird erzeugt, wenn der Motor2 gebremst wird. In diesem Fall kann auf der Grundlage eines Motorantriebsbefehls, der von der Steuerungsvorrichtung höherer Ordnung empfangen wird, Wechselstromenergie, welche die in dem Motor2 erzeugte Regenerationsenergie ist, in Gleichstromenergie umgewandelt werden und die Gleichstromenergie kann in den Gleichstrom-Zwischenkreis zurückgeführt werden. Wenn in der Motorantriebsvorrichtung1 der Antrieb mehrerer solcher Motoren2 gesteuert wird, sind solche Wechselrichter12 , deren Anzahl gleich der Anzahl der Motoren2 ist, parallel geschaltet, um jedem Motor2 individuell Antriebsenergie zuzuführen, um den Antrieb der Motoren2 zu steuern. Beispiele für das Halbleiter-Schaltelement, das in der Brückenschaltung in dem Wechselrichter12 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 Gleichrichters11 und die Gleichstrom-Eingabeseite des Wechselrichters12 miteinander verbindet. Der Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator13 erfüllt nicht nur die Funktion des Unterdrückens der pulsierenden Komponente der Gleichstromausgabe des Gleichrichters11 oder des Wechselrichters12 , sondern auch die Funktion des vorübergehenden Kumulierens von Gleichstromenergie-Ausgaben aus dem Gleichrichter11 oder dem Wechselrichter12 . Die Anfangsladeschaltung14 eine Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators13 mit Gleichstromenergie, die aus dem Gleichrichter11 ausgegeben wird, nach dem Starten der Motorantriebsvorrichtung1 und vor dem Beginnen der Steuerung des tatsächlichen Antreibens eines Motors durch.1 veranschaulicht ein Beispiel, bei welchem ein Wechselrichter12 angeordnet ist. Wenn jedoch zum Beispiel mehrere Wechselrichter12 parallel geschaltet sind, ist jeder solcher Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensatoren13 für die Gleichstrom-Eingabeseite jedes Wechselrichters12 vorgesehen, und deswegen sind die Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensatoren13 auch parallel miteinander verbunden. - Die Anfangsladeschaltung
14 ist ebenfalls für den Gleichstrom-Zwischenkreis vorgesehen und umfasst: einen Ladewiderstand22 und einen Schalter21 , der parallel zu dem Ladewiderstand22 geschaltet ist, um beide Enden des Ladewiderstands22 kurzzuschließen, wenn der Schalter geschlossen ist, und lädt den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator13 mit Gleichstrom, den man durch Öffnen des Schalters21 vor dem Beginnen des Antreibens des Motors2 (d.h., vor dem Beginnen der Energieumwandlungsoperation durch den Wechselrichter12 ) von dem Gleichrichter11 durch den Ladewiderstand22 fließen lässt. Mit anderen Worten, der Schalter21 ist nur während der Periode der Anfangsladung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators13 unmittelbar nach dem Starten der Motorantriebsvorrichtung1 geöffnet (ausgeschaltet) und wird während der Periode des normalen Betriebs, in welcher die Motorantriebsvorrichtung1 den Motor2 antreibt, in dem geschlossenen (eingeschalteten) Zustand gelassen. Speziell lässt man durch Öffnen (Ausschalten) des Schalters21 während der Periode der Anfangsladung unmittelbar nach dem Starten der Motorantriebsvorrichtung1 und vor dem Beginnen des Antreibens des Motors2 die Gleichstromausgabe aus dem Gleichrichter11 durch den Ladewiderstand22 in den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator13 fließen, um den Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator13 zu laden. Wenn der Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensator13 auf eine vorgegebene Spannung geladen ist, wird der Schalter21 geschlossen (eingeschaltet), um beide Enden des Ladewiderstands22 kurzzuschließen und um die Anfangsladungsoperation zu beenden. Anschließend beginnt der Wechselrichter12 die Energieumwandlungsoperation, um dem Motor2 Antriebsenergie zuzuführen und den Motor auf der Grundlage der Antriebsenergie anzutreiben. Beispiele für den Schalter21 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 Anfangsladeschaltung14 , d.h. beiden Enden des Ladewiderstands22 , eine Potentialdifferenz auftritt oder nicht. Die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung14 kann direkt durch einen Spannungssensor gemessen werden oder kann aus der Differenz zwischen der Gleichspannung der Gleichstrom-Ausgabeseite des Gleichrichters11 , erhalten durch Berechnung aus der verketteten Spannung (oder Phasenspannung) der kommerziellen Dreiphasen-Wechselstrom-Energiequelle3 , welche sich auf der Wechselstrom-Eingabeseite des Gleichrichters11 befindet, und der Spannung des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators13 , gemessen durch den Spannungssensor, bestimmt werden. Es ist nicht erforderlich, dass die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit15 die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands22 als einen speziellen numerischen Wert erhält. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit15 in der Lage ist, das Bestimmungsergebnis über das Vorliegen oder Nichtvorliegen der Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Ladewiderstands22 zu extrahieren, wobei das erhaltene Bestimmungsergebnis an die Anomalie-Bestimmungseinheit18 gesendet wird. - Die Gleichstrom-Erfassungseinheit
16 erfasst einen Gleichstrom, der der Anfangsladeschaltung14 aus dem Gleichrichter11 zugeführt wird. Der der Anfangsladeschaltung14 aus dem Gleichrichter11 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-Energiequelle3 , welche sich auf der Wechselstrom-Eingabeseite des Gleichrichters11 befindet, in den Gleichrichter fließt. Es ist nicht erforderlich, dass die Gleichstrom-Erfassungseinheit16 den Gleichstrom, der der Anfangsladeschaltung14 aus dem Gleichrichter11 zugeführt wird, als einen speziellen numerischen Wert erhält. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass die Gleichstrom-Erfassungseinheit16 in der Lage ist, das Vorliegen des Gleichstroms, der der Anfangsladeschaltung14 aus dem Gleichrichter11 zugeführt wird, zu erfassen, wobei das erhaltene Bestimmungsergebnis an die Anomalie-Bestimmungseinheit18 gesendet wird. - Die Wechselstrom-Erfassungseinheit
17 erfasst einen Wechselstrom, der dem Motor2 aus dem Wechselrichter12 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-Erfassungseinheit17 den Motorversorgungsstrom als einen speziellen numerischen Wert erhält. Es ist jedoch zu bevorzugen, dass die Wechselstrom-Erfassungseinheit17 in der Lage ist, die Erzeugung des Motorversorgungsstroms zu erfassen, wobei das erhaltene Bestimmungsergebnis an die Anomalie-Bestimmungseinheit18 gesendet wird. - Die Anomalie-Bestimmungseinheit
18 bestimmt, dass eine anomale Wärmeerzeugung in der Anfangsladeschaltung14 (d.h. im Ladewiderstand22 ) auftritt, wenn die Gleichstrom-Erfassungseinheit16 die Erzeugung von Gleichstrom erfasst und die Wechselstrom-Erfassungseinheit17 die Erzeugung von Wechselstrom erfasst, in dem Fall, wenn die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit15 bestimmt, dass eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung14 (d.h. beiden Enden des Ladewiderstands22 ) auftritt. Das Operationsprinzip der Anomalie-Bestimmungseinheit18 wird in Bezug auf2A bis2C 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 und8B mit9A und9B klar wird, sind die Wellenformen als solche, welche Potentialdifferenzen zwischen beiden Enden eines Ladewiderstands22 während einer Motorbeschleunigungsperiode von einer Zeitt1 bis zu einer Zeitt2 repräsentieren, dieselben im Fall des Antreibens eines Motors2 unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der gering ist in Bezug auf die Kapazität eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 in einer Motorantriebsvorrichtung1000 , die einen ausgefallenen Schalter121 umfasst, und im Fall des Antreibens eines Motors2 unter Verwendung eines Motorversorgungsstroms, der hoch ist in Bezug auf die Kapazität eines Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators113 in einer Motorantriebsvorrichtung1000 , die einen nicht ausgefallenen Schalter121 umfasst. Wie jedoch bereits beschrieben, tritt im Fall der8A und8B in dem Ladewiderstand122 eine anomale Wärmeerzeugung aufgrund einer Gleichstromausgabe aus einem Wechselrichter112 auf, die durch den Ladewiderstand122 fließt, während die Gleichstromausgabe aus dem Wechselrichter112 durch den geschlossenen Schalter121 fließt, fließt kein Strom durch den Ladewiderstand122 und im Fall der9 tritt keine anomale Wärmeerzeugung auf. In der Technologie gemäß der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr.H08-317660 9 ein fehlerhaftes Erfassen des Auftretens einer Anomalie, wie oben beschrieben. - In der Anomalie-Bestimmungseinheit
18 in der Motorantriebsvorrichtung1 gemäß dem vorliegenden Beispiel wird auch in einem Fall wie in9 kein fehlerhaftes Erfassen des Auftretens einer Anomalie bewirkt. Wenn zum Beispiel der Schalter21 der Motorantriebsvorrichtung1 ausgefallen ist und der Schalter21 während einer normalen Antriebsoperationsperiode geöffnet ist, sinkt die Spannung beider Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators während der Motorbeschleunigungsperiode von der Zeitt1 bis zur Zeitt2 , wie in2A gezeigt, und deswegen tritt gemäß dem Kirchhoff'schen Gesetz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung14 (d.h. zwischen beiden Enden des Ladewiderstands22 ) eine Potentialdifferenz auf, und gleichzeitig mit dem Fluss des Motorversorgungsstroms fließt auch die Gleichstromausgabe aus dem Gleichrichter11 durch den Ladewiderstand22 , wie in2B veranschaulicht. Mit anderen Worten, die Anomalie-Bestimmungseinheit18 bestimmt, dass in der Anfangsladeschaltung14 (d.h. im Ladewiderstand22 ) eine anomale Wärmeerzeugung auftritt, da die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit15 bestimmt, dass die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung14 (d.h. beiden Enden des Ladewiderstands22 ) auftritt, die Gleichstrom-Erfassungseinheit16 die Erzeugung von Gleichstrom erfasst und die Wechselstrom-Erfassungseinheit17 die Erzeugung des Motorversorgungsstroms (Wechselstrom) gleichzeitig mit der Erzeugung des Gleichstroms erfasst. Wenn hingegen der Schalter21 der Motorantriebsvorrichtung1 nicht ausgefallen ist und der Schalter21 während der normalen Antriebsoperationsperiode geschlossen ist, sinkt die Spannung über beiden Enden des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators während der Motorbeschleunigungsperiode von der Zeitt1 bis zur Zeitt2 , wie in2A gezeigt, und deswegen tritt zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung14 (d.h. beiden Enden des Ladewiderstands22 ) gemäß dem Kirchhoffschen Gesetz eine Potentialdifferenz auf, während keine Gleichstromausgabe aus dem Gleichrichter11 durch den Ladewiderstand22 fließt, obwohl Motorversorgungsstrom fließt, wie in2C gezeigt. Mit anderen Worten, die Anomalie-Bestimmungseinheit18 bestimmt nicht, dass in der Anfangsladeschaltung14 (d.h. im Ladewiderstand22 ) eine anomale Wärmeerzeugung auftritt, da die Gleichstrom-Erfassungseinheit16 keine Erzeugung von Gleichstrom erfasst, obwohl die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit15 bestimmt, dass die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung14 (d.h. beiden Enden des Ladewiderstands22 ) auftritt. Wie oben beschrieben, tritt eine solche fehlerhafte Bestimmung einer Anomalie, wie sie in der Technologie gemäß der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr.H08-317660 -
3 ist ein Ablaufplan, welcher den Betriebsablauf der Motorantriebsvorrichtung gemäß dem Beispiel veranschaulicht. - Wenn die Motorantriebsvorrichtung
1 nach Beendigung der Anfangsladeoperation des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators13 durch die Anfangsladeschaltung14 die Steuerung des tatsächlichen Antreibens des Motors2 beginnt, bestimmt zuerst im SchrittS101 die Potentialdifferenz-Auftrittsbestimmungseinheit15 , ob eine Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung14 (d.h. beiden Enden des Ladewiderstands22 ) vorliegt oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Potentialdifferenz zwischen beiden Enden der Anfangsladeschaltung14 vorliegt, wird die Verarbeitung mit dem Schritt S102 fortgesetzt. - Im Schritt
S102 bestimmt die Anomalie-Bestimmungseinheit18 , ob gleichzeitig eine Erfassung der Erzeugung von Gleichstrom durch die Gleichstrom-Erfassungseinheit16 und eine Erfassung der Erzeugung von Wechselstrom durch die Wechselstrom-Erfassungseinheit17 Wechselstrom-Erfassungseinheit17 erfolgt oder nicht. Wenn die Erfassung der Erzeugung des Gleichstroms durch die Gleichstrom-Erfassungseinheit16 und die Erfassung der Erzeugung des Wechselstroms durch die Wechselstrom-Erfassungseinheit17 gleichzeitig erfolgen, wird die Verarbeitung mit dem SchrittS103 fortgesetzt. - Im Schritt
S103 bestimmt die Anomalie-Bestimmungseinheit18 , dass in der Anfangsladeschaltung14 (d.h. im Ladewiderstand22 ) 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 Motor2 zugeführt wird, und der Kapazität des Gleichstrom-Zwischenkreis-Kondensators13 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.
Claims (2)
- 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.
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