DE102018000827B4

DE102018000827B4 - Motorantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018000827B4
Application number: DE102018000827.5A
Authority: DE
Inventors: Tomokazu Yoshida
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: US10148201B2; US20180234035A1; CN108418498A; CN108418498B; JP2018129976A; JP6383028B2; DE102018000827A1

Abstract

Motorantriebsvorrichtung (1), die Wechselstrom von einer Stromversorgung (2) zuführt, um einen Motor (3) anzutreiben, wobei die Motorantriebsvorrichtung (1) umfasst:einen Durchflusswandler (11), der den Wechselstrom von der Stromversorgung (2) in Gleichstrom umwandelt, wobei der Durchflusswandler (11) von einem PWM-Konverter mit einer Brückenschaltung aus Leistungshalbleitervorrichtungen und mit den Leistungshalbleitervorrichtungen antiparallel geschalteten Dioden gebildet wird;einen Sperrwandler (12), der den Gleichstrom von dem Durchflusswandler (11) in Wechselstrom umwandelt und dem Motor (3) zuführt;einen Gleichspannungszwischenkreiskondensator (13), der in einem Gleichspannungszwischenkreisteil zwischen dem Durchflusswandler (11) und dem Sperrwandler (12) vorgesehen ist;ein Spannungserfassungsteil (14), das eine Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators (13) erfasst;ein erstes Speicherteil (15), in dem vorab ein Schwellenwert für einen Zeitraum, in dem der Gleichspannungszwischenkreiskondensator (13) nicht bestromt wird und in dem ein Verluststrom des Gleichspannungszwischenkreiskondensators zunimmt, und ein Schwellenwert für eine zum Veranlassen einer Abnahme des Verluststroms des Gleichspannungszwischenkreiskondensators (13) an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator (13) angelegte Spannung gespeichert werden;ein zweites Speicherteil (16), das einen vorhergehenden Bestromungszeitraum des Gleichspannungszwischenkreiskondensators (13) aufzeichnet; undein Steuerteil (17), das die Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators (13) steuert, wobei das Steuerteil (17)den Zeitraum, in dem der Gleichspannungszwischenkreiskondensator (13) nicht bestromt wurde, anhand des in dem zweiten Speicherteil (16) aufgezeichneten vorhergehenden Bestromungszeitraums ermittelt, während die Motorantriebsvorrichtung (1) aktiviert ist, undwenn der ermittelte nicht bestromte Zeitraum länger als der im ersten Speicherteil (15) gespeicherte Schwellenwert für den nicht bestromten Zeitraum ist, eine Beendigung des Rückspeisungsvorgangs vom Motor (3) zur Stromversorgung (2) veranlasst und auf der Grundlage der von dem Spannungserfassungsteil (14) erfassten Spannung mittels der Verlangsamungsenergie des Motors (3) einen Anstieg der Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators (13) auf den im ersten Speicherteil (15) gespeicherten Schwellenwert für die angelegte Spannung veranlasst.

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebsvorrichtung mit einer Verluststromreduzierungsfunktion für einen Gleichspannungszwischenkreiskondensator.
Verwandte Technik
Es ist eine Motorantriebsvorrichtung bekannt, die die Motoren in Werkzeugmaschinen, Industriemaschinen, Schmiedewalzmaschinen, Spritzgussmaschinen oder verschiedenen Robotern antreibt (siehe beispielsweise Patentschriften 1 bis 3). 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer derartigen Motorantriebsvorrichtung als Stand der Technik zeigt. Die in 3 gezeigte Motorantriebsvorrichtung 1X umfasst einen Durchflusswandler 11, der Drei-Phasen-Wechselstrom von einer Wechselstromversorgung 2 in Gleichstrom umwandelt, und einen Sperrwandler 12, der den Gleichstrom von dem Durchflusswandler 11 in Drei-Phasen-Wechselstrom umwandelt und den Drei-Phasen-Wechselstrom einem Motor 3 zuführt. In einem Gleichspannungszwischenkreisteil zwischen dem Durchflusswandler 11 und dem Sperrwandler 12 ist ein Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 vorgesehen.
P5 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung der Alterung eines Elektrolytkondensators einer Vorrichtung, der mittels eines zuschaltbaren Vorladewiderstandes geladen wird.
P6 ist eine Firmenschrift und beschreibt die Formierung der DC-Kondensatoren in einem Umrichter bei Nichtbenutzung des Umrichters länger als 2 Jahre.

Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr.: JP 2014-241 711 A
Patentschrift 2: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr.: JP 2011-72 175 A
Patentschrift 3: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr.: JP H02-246 794 A
Patentschrift 4: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr.: JP H07-29 781 A
Patentschrift 5: Deutsche Offenlegungsschrift, Veröffentlichung Nr.: DE 10 2004 036 211 A1

Weiterer Stand der Technik P6: BÜTOW Industrie-Elektronik GmbH: Formierung der DC-Kondensatoren im Umrichter. Wismar, 2009. S. 1-4
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Als Gleichspannungszwischenkreiskondensator der Motorantriebsvorrichtung kann ein unter Verwendung eines Elektrolyts hergestellter Elektrolytkondensator wie ein Aluminiumelektrolytkondensator verwendet werden. Wenn bei einem Elektrolytkondensator über einen längeren Zeitraum (bei einem Aluminiumelektrolytkondensator z.B. ca. zwei Jahre oder mehr) keine Bestromung erfolgt, nimmt der Verluststrom zu.
Hinsichtlich dieses Punktes ist in Patentschrift 4 eine sich selbst reparierende Schaltung eines Tantalkondensators offenbart, durch die der Verluststrom reduziert werden kann, wenn der Verluststrom des Tantalkondensators zugenommen hat. Diese Schaltung überwacht die Spannung des Tantalkondensators und legt eine konstante Gleichspannung (eine Schwellenspannung, bei der eine Oxidschicht im Inneren des Tantalkondensators wiederhergestellt wird, z.B. 5 V bis 10 V) an den Tantalkondensator an, wenn die Spannung des Tantalkondensators nicht höher als eine vorgegebene Spannung ist. Die Oxidschicht im Inneren des Tantalkondensators wird dadurch wieder hergestellt, und der Defekt des Verluststroms des Tantalkondensators wird behoben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorantriebsvorrichtung bereitzustellen, durch die der Verluststrom eines Gleichspannungszwischenkreiskondensators reduziert werden kann.

(1) Eine Motorantriebsvorrichtung (z.B. die später beschriebene Motorantriebsvorrichtung 1) gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Motorantriebsvorrichtung, die Wechselstrom von einer Stromversorgung (z.B. der später beschriebenen Stromversorgung 2) zuführt, um einen Motor (z.B. den später beschriebenen Motor 3) anzutreiben, wobei die Motorantriebsvorrichtung umfasst: einen Durchflusswandler (z.B. den später beschriebenen Durchflusswandler 11), der den Wechselstrom von der Stromversorgung in Gleichstrom umwandelt; einen Sperrwandler (z.B. den später beschriebenen Sperrwandler 12), der den Gleichstrom von dem Durchflusswandler in Wechselstrom umwandelt und dem Motor zuführt; einen Gleichspannungszwischenkreiskondensator (z.B. den später beschriebenen Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13), der in einem Gleichspannungszwischenkreisteil zwischen dem Durchflusswandler und dem Sperrwandler vorgesehen ist; ein Spannungserfassungsteil (z.B. das später beschriebene Spannungserfassungsteil 14), das eine Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators erfasst; ein erstes Speicherteil (z.B. das später beschriebene erste Speicherteil 15), in dem vorab ein Schwellenwert für einen Zeitraum, in dem der Gleichspannungszwischenkreiskondensator nicht bestromt wird und in dem ein Verluststrom des Gleichspannungszwischenkreiskondensators zunimmt, und ein Schwellenwert für eine zum Veranlassen einer Abnahme des Verluststroms des Gleichspannungszwischenkreiskondensators an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator angelegte Spannung gespeichert werden; ein zweites Speicherteil (z.B. das später beschriebene zweite Speicherteil 16), das einen vorhergehenden Bestromungszeitraum des Gleichspannungszwischenkreiskondensators aufzeichnet; und ein Steuerteil (z.B. das später beschriebene Steuerteil 17), das eine Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators steuert, wobei das Steuerteil den Zeitraum, in dem der Gleichspannungszwischenkreiskondensator nicht bestromt wurde, anhand der in dem zweiten Speicherteil aufgezeichneten vorhergehenden Bestromungszeitraum ermittelt, während die Motorantriebsvorrichtung aktiviert ist, und nach der Veranlassung einer Beschleunigung des Motors die Beendigung eines Rückspeisungsvorgangs vom Motor zur Stromversorgung veranlasst, wenn der ermittelte nicht bestromte Zeitraum länger als der im ersten Speicherteil gespeicherte Schwellenwert für den nicht bestromten Zeitraum ist, und auf der Grundlage der von dem Spannungserfassungsteil erfassten Spannung mittels der Verlangsamungsenergie des Motors einen Anstieg der Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators auf den im ersten Speicherteil gespeicherten Schwellenwert für die angelegte Spannung veranlasst.
(2) Bei der unter (1) beschriebenen Motorantriebsvorrichtung kann das Steuerteil das Einleiten des Rückspeisungsvorgangs vom Motor zur Stromversorgung veranlassen, wenn die von dem Spannungserfassungsteil erfasste Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators den im ersten Speicherteil gespeicherten Schwellenwert für die angelegte Spannung erreicht.
(3) Bei der unter (1) oder (2) beschriebenen Motorantriebsvorrichtung kann das Steuerteil die Beendigung des Rückspeisungsvorgangs vom Motor zur Stromversorgung durch Veranlassen der Beendigung des Betriebs des Durchflusswandlers veranlassen.
(4) Bei der unter einem der Punkte (1) bis (3) beschriebenen Motorantriebsvorrichtung kann das Steuerteil die Beendigung des Rückspeisungsvorgangs vom Motor zur Stromversorgung nach der Veranlassung einer Beschleunigung des Motors veranlassen, wenn der bei aktivierter Motorantriebsvorrichtung ermittelte nicht bestromte Zeitraum länger als der Schwellenwert für den nicht bestromten Zeitraum ist.
(5) Bei der unter einem der Punkte (1) bis (4) beschriebenen Motorantriebsvorrichtung kann das erste Speicherteil ein externes Überschreiben des Schwellenwerts für den nicht bestromten Zeitraum und des Schwellenwerts für die angelegte Spannung zulassen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Motorantriebsvorrichtung bereitzustellen, durch die der Verluststrom eines Gleichspannungszwischenkreiskondensators reduziert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Graph, der den zeitlichen Verlauf der Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators während eines Arbeitsablaufs der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Reduzierung eines Verluststroms des Gleichspannungszwischenkreiskondensators zeigt; und
3 ist eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration einer herkömmlichen Motorantriebsvorrichtung zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass identischen oder übereinstimmenden Abschnitten in den jeweiligen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen zugeordnet sind.
1 ist eine Ansicht, die eine Schaltungskonfiguration einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die in 1 gezeigte Motorantriebsvorrichtung 1 führt Drei-Phasen-Wechselstrom von einer handelsüblichen Drei-Phasen-Wechselstromversorgung 2 zu, um einen Motor 3 anzutreiben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Wechselstromversorgung 2 nicht auf Drei-Phasen-Wechselstrom beschränkt ist und beispielsweise Ein-Phasen-Wechselstrom sein kann.
Die Motorantriebsvorrichtung 1 umfasst einen Durchflusswandler 11, einen Sperrwandler 12, einen Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13, ein Spannungserfassungsteil 14, ein erstes Speicherteil 15, ein zweites Speicherteil 16 und ein Steuerteil 17.
Der Durchflusswandler 11 wandelt den Wechselstrom von der Wechselstromversorgung 2 in Gleichstrom um. Der Durchflusswandler 11 wird beispielsweise von einem Diodengleichrichtungskonverter oder einem PWM-Konverter mit einer Brückenschaltung aus Leistungshalbleitervorrichtungen und mit den Leistungshalbleitervorrichtungen antiparallel geschalteten Dioden gebildet.
Der Sperrwandler 12 wandelt den Gleichstrom von dem Durchflusswandler 11 in Wechselstrom um und führt diesen Wechselstrom dem Motor 3 zu. Der Sperrwandler 12 wird beispielsweise von einer Brückenschaltung mit Leistungshalbleitervorrichtungen und mit den Leistungshalbleitervorrichtungen antiparallel geschalteten Dioden gebildet. Der Sperrwandler 12 wandelt die Gleichspannung durch eine Ein-Aus-Regelung (z.B. eine PWM-Steuerung) dieser Leistungshalbleitervorrichtungen entsprechend den Befehlen einer (nicht dargestellten) Steuereinheit in eine Wechselspannung mit einer gewünschten Schwingungsform und Frequenz um.
Überdies wandelt der Sperrwandler 12 den von dem Motor 3 rückgespeisten Wechselstrom in Gleichstrom um und führt diesen Gleichstrom einem Gleichspannungszwischenkreisteil zwischen dem Sperrwandler 12 und dem Durchflusswandler 11 zu.
Der Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 ist in dem Gleichspannungszwischenkreisteil zwischen dem Durchflusswandler 11 und dem Sperrwandler 12 vorgesehen. Der Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 speichert den Gleichstrom von dem Durchflusswandler 11 und den Gleichstrom (Rückspeisungsstrom) von dem Sperrwandler 12. Überdies glättet der Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 die von dem Durchflusswandler 11 oder dem Sperrwandler 12 umgewandelte Gleichspannung. Der Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 ist ein unter Verwendung eine Elektrolyts hergestellter Elektrolytkondensator wie ein Aluminiumelektrolytkondensator.
Das Spannungserfassungsteil 14 ist mit dem Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 parallelgeschaltet und erfasst die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13. Als Spannungserfassungsteil 14 kann beispielsweise eine vorhandene Spannungserfassungsschaltung verwendet werden.
In einem ersten Speicherteil 15 wird vorab der Schwellenwert für einen Zeitraum gespeichert, in dem der Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 nicht bestromt wird und in dem Verluststrom des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 zunimmt (der Schwellenwert für den nicht bestromten Zeitraum eines Aluminiumelektrolytkondensators beträgt z.B. ca. zwei Jahre). Überdies wird im ersten Speicherteil 15 vorab ein Schwellenwert für die zum Veranlassen einer Abnahme des Verluststroms des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 angelegte Spannung gespeichert. Genauer entspricht der Schwellenwert für die angelegte Spannung dem Wert der Nennspannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13.
Ein zweites Speicherteil 16 zeichnet einen vorhergehenden Bestromungszeitraum des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 während eines vorhergehenden Stillstands der Motorantriebsvorrichtung 1 auf.
Das erste Speicherteil 15 und das zweite Speicherteil 16 sind beispielsweise mehrfach überschreibbare Speicher wie ein EEPROM. Im ersten Speicherteil 15 können daher der Schwellenwert für den nicht bestromten Zeitraum und der Schwellenwert für die angelegte Spannung beispielsweise mittels einer externen Vorrichtung wie eines Computers überschrieben werden. Überdies ist in dem ersten Speicherteil 15 oder in dem zweiten Speicherteil 16 eine vorgegebene Software (Programme) zur Realisierung der verschiedenen Funktionen des Steuerteils 17 gespeichert.
Das Steuerteil 17 steuert die Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13. Während die Motorantriebsvorrichtung 1 aktiviert ist, erkennt das Steuerteil 17 beispielsweise auf der Grundlage von außerhalb abgerufener, die Zeit betreffender Informationen die aktuelle Bestromungszeitraum des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 und ermittelt auf der Grundlage des erkannten aktuellen Bestromungszeitraums und des in dem zweiten Speicherteil 16 aufgezeichneten vorhergehenden Bestromungszeitraums (der Zeitprotokollierung) den Zeitraum, in dem der Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 nicht bestromt wurde. Ist dann der ermittelte nicht bestromte Zeitraum länger als der im ersten Speicherteil 15 gespeicherte Schwellenwert für den nicht bestromten Zeitraum, veranlasst das Steuerteil 17 nach der Veranlassung einer Beschleunigung des Motors 3 die Beendigung eines Rückspeisungsvorgangs vom Motor 3 zur Wechselstromversorgung 2. Genauer veranlasst das Steuerteil 17 eine Beendigung des Betriebs des Durchflusswandlers 11.
Das Steuerteil 17 veranlasst dadurch auf der Grundlage der von dem Spannungserfassungsteil 14 erfassten Spannung mittels der Verlangsamungsenergie von dem Motor 3 einen Anstieg der Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 auf den im ersten Speicherteil 15 gespeicherten Schwellenwert für die angelegte Spannung.
Überdies veranlasst das Steuerteil 17 den Beginn des Rückspeisungsvorgangs vom Motor 3 zur Wechselstromversorgung 2, wenn die von dem Spannungserfassungsteil 14 erfasste Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 den im ersten Speicherteil 15 gespeicherten Schwellenwert für die angelegte Spannung erreicht. Genauer veranlasst das Steuerteil 17 den Beginn des Betriebs des Durchflusswandlers 11.
Die Verlangsamungsenergie des Motors 3 wird in die Wechselstromversorgung 2 rückgespeist, und dadurch wird verhindert, dass die Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 auf einen höheren Wert als den Schwellenwert für die angelegte Spannung, d.h. den Wert der Nennspannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 ansteigt.
Überdies erkennt das Steuerteil 17 während eines Stillstands der Motorantriebsvorrichtung 1 beispielsweise auf der Grundlage von außerhalb abgerufener, eine Zeitprotokollierung betreffender Informationen den Zeitpunkt der Beendigung der Bestromung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 und aktualisiert den in dem zweiten Speicherteil 16 aufgezeichneten vorhergehenden Bestromungszeitraum des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13.
Das Steuerteil 17 wird beispielsweise von einem arithmetischen Prozessor wie einem DSP (einem digitalen Signalprozessor) oder einer FPGA (einer feldprogramierbaren Gatteranordnung) gebildet. Die Funktionen des Steuerteils 17 werden durch Ausführen einer im ersten Speicherteil 15 oder im zweiten Speicherteil 16 gespeicherten vorgegebenen Software (von Programmen) realisiert. Die Funktionen des Steuerteils 17 können durch ein Zusammenwirken von Hardware und Software oder ausschließlich durch Hardware (durch elektronische Schaltungen) realisiert werden.
Wenn hierbei bei dem unter Verwendung eines Elektrolyts hergestellten Elektrolytkondensator wie einem für den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 verwendeten Aluminiumelektrolytkondensator über einen längeren Zeitraum (bei einem Aluminiumelektrolytkondensator z.B. ca. zwei Jahre oder mehr) keine Bestromung erfolgt, nimmt der Verluststrom zu. Durch Anlegen der Nennspannung kann jedoch eine Verringerung des Verluststroms des Elektrolytkondensators durch die behebende Wirkung des Elektrolyts veranlasst werden.
Der Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 ist jedoch so ausgelegt, dass er eine höhere Nennspannung als den Spitzenwert für die von der Wechselstromversorgung 2 zugeführte Spannung aufweist. Bei einem effektiven Wert der Spannung der Stromversorgung von beispielsweise 200 Vrms beträgt der Spitzenwert für die Spannung der Stromversorgung 200 V · √(2) - 283 Vdc. In diesem Fall wird ein Kondensator mit einer Nennspannung von 450 Vdc als Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 verwendet. Aus diesem Grund ist es durch einfaches Anlegen (des Spitzenwerts) der Spannung der Stromversorgung an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 durch Aktivieren der Motorantriebsvorrichtung 1 nicht möglich, die Nennspannung an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 anzulegen und eine Abnahme des Verluststroms zu veranlassen.
Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Verlangsamungsenergie (die rückgespeiste Energie) des Motors 3 zum Veranlassen eines Anstiegs der Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 auf den Wert der Nennspannung oder in deren Nähe genutzt, wodurch der Verluststrom des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 verringert wird.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 2 der Vorgang der Verringerung des Verluststroms des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 mittels der Motorantriebsvorrichtung 1 erläutert. 2 ist ein Graph, der den zeitlichen Verlauf der Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 während eines Arbeitsgangs der Motorantriebsvorrichtung 1 zur Reduzierung des Verluststroms des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 zeigt.
Während die Motorantriebsvorrichtung 1 aktiviert ist, erkennt das Steuerteil 17 den aktuellen Bestromungszeitraum des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 und ermittelt auf der Grundlage des so erkannten aktuellen Bestromungszeitraums und des in dem zweiten Speicherteil 16 aufgezeichneten vorhergehenden Bestromungszeitraums (der Zeitprotokollierung) den Zeitraum, in dem der Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 nicht bestromt wurde.
Wenn der nicht bestromte Zeitraum länger als der im ersten Speicherteil 15 gespeicherte Schwellenwert für den nicht bestromten Zeitraum ist, veranlasst das Steuerteil 17 als nächstes nach der Veranlassung einer vorrübergehenden Beschleunigung des Motors 3 eine Verlangsamung des Motors 3. Gleichzeitig veranlasst das Steuerteil 17 nach der Veranlassung der Beschleunigung des Motors 3 eine Beendigung des Rückspeisungsvorgangs vom Motor 3 zur Wechselstromversorgung 2. Genauer veranlasst das Steuerteil 17 durch Veranlassen einer Beendigung der Zufuhr einer Steuerspannung zu dem Schaltelement eines Durchflusswandlers 11 eine Beendigung des Betriebs des Durchflusswandlers 11.
Dadurch veranlasst das Steuerteil 17 auf der Grundlage der von dem Spannungserfassungsteil 14 erfassten Spannung mittels der Verlangsamungsenergie von dem Motor 3 einen Anstieg der Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 von der Spannung Vin der Stromversorgung (Spitzenwert) auf den im ersten Speicherteil 15 gespeicherten Schwellenwert für die angelegte Spannung, d.h. den Wert Vr der Nennspannung.
Durch derartiges Anlegen der Nennspannung an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13, d.h. den unter Verwendung eines Elektrolyts hergestellten Elektrolytkondensator wie einen Aluminiumelektrolytkondensator, nimmt der Verluststrom entsprechend der behebenden Wirkung des Elektrolyts ab.
Als nächstes veranlasst das Steuerteil 17 den Beginn des Rückspeisungsvorgangs vom Motor 3 zur Wechselstromversorgung 2, wenn die von dem Spannungserfassungsteil 14 erfasste Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 den im ersten Speicherteil 15 gespeicherten Schwellenwert für die angelegte Spannung, d.h. den Wert Vr der Nennspannung erreicht. Genauer veranlasst das Steuerteil 17 den Beginn des Betriebs des Durchflusswandlers 11 durch Veranlassen des Beginns der Zufuhr der Steuerspannung zu dem Schaltelement des Durchflusswandlers 11 (Segment T2 in 2).
Hierbei führt das Anlegen einer Spannung, die die Nennspannung übersteigt, bei dem unter Verwendung eines Elektrolyts hergestellten Elektrolytkondensator wie einem Aluminiumelektrolytkondensator zu einem steilen Anstieg des Verluststroms. Daher werden bei Vorhandensein einer Verlangsamungsenergie bei der vorliegenden Ausführungsform eine Rückspeisung der Verlangsamungsenergie von dem Motor 3 in die Wechselstromversorgung 2 veranlasst und ein Anstieg der Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 3 über den Wert der Nennspannung verhindert, obwohl die Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 den Wert der Nennspannung erreicht hat.
Wie vorstehend erläutert, wird bei der Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Zeitraum, in dem der Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 nicht bestromt wurde, auf der Grundlage des vorhergehenden Bestromungszeitraums ermittelt, während die Motorantriebsvorrichtung 1 aktiviert ist, und wenn der ermittelte nicht bestromte Zeitraum länger ist als der Schwellenwert (der Schwellenwert für den Zeitraum, in dem der Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 nicht bestromt wird und in dem der Verluststrom des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 zunimmt), wird der Rückspeisungsvorgang vom Motor 3 zur Wechselstromversorgung 2 nach der Veranlassung einer Beschleunigung des Motors 3 beendet und mittels der Verlangsamungsenergie des Motors 3 wird ein Anstieg der Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 bis auf den Schwellenwert (den Schwellenwert für eine zum Veranlassen einer Abnahme des Verluststroms des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 angelegte Spannung, d.h. den Wert der Nennspannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 oder einen Wert in dessen Nähe) veranlasst. Dadurch ist es möglich, eine Abnahme des Verluststroms des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 zu veranlassen.
Überdies wird bei der Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Beginn des Rückspeisungsvorgangs vom Motor 3 zur Wechselstromversorgung 2 veranlasst, wenn die Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 den Schwellenwert (den Schwellenwert für die an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 angelegte Spannung, d.h. den Wert der Nennspannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 oder einen Wert in dessen Nähe) erreicht. Dadurch ist es möglich, einen Anstieg der Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 über den Wert der Nennspannung zu verhindern, und es ist möglich, einen steilen Anstieg des Verluststroms durch Anlegen einer Spannung, die den Wert der Nennspannung übersteigt, an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 zu verhindern.
Arbeitet die Motorantriebsvorrichtung jedoch in einem Zustand, in dem der Verluststrom des Gleichspannungszwischenkreiskondensators zugenommen hat, führt dies zu einem Nachlassen der Zuverlässigkeit der Motorantriebsvorrichtung durch eine Zunahme der Wärmeerzeugung im Inneren des Gleichspannungszwischenkreiskondensators und einen Rückgang der Kapazität des Gleichspannungszwischenkreiskondensators. Aus diesem Grund wird der Gleichspannungszwischenkreiskondensator bei einer über einen längeren Zeitraum nicht bestromten Motorantriebsvorrichtung herkömmlicherweise nach dem einmaligen Entfernen des Gleichspannungszwischenkreiskondensators aus der Motorantriebsvorrichtung und dem Anlegen der Nennspannung an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator zum Veranlassen eines Rückgangs des Verluststroms erneut in der Motorantriebsvorrichtung installiert. Aus diesem Grund trat das Problem auf, dass Zeit und Arbeit erforderlich waren.
Bei der Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es jedoch möglich, die Zeit und Mühe für die einmalige Entfernung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 aus der Motorantriebsvorrichtung 1, das Anlegen der Nennspannung an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 und die erneute Installation des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 in der Motorantriebsvorrichtung 1 einzusparen, und daher ist es möglich, die damit verbundene Arbeitsbelastung zu verringern.
Überdies sind bei der Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Schwellenwert für den nicht bestromten Zeitraum und der Schwellenwert für die angelegte Spannung mittels einer externen Vorrichtung überschreibbar; daher können bei der Motorantriebsvorrichtung 1 diese Schwellenwerte selbst nach einem einmaligen Einstellen der Werte auf geeignete Werte abgeändert werden. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise ein Beispiel gezeigt, bei dem die Nennspannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 auf 450 Vdc ausgelegt ist, wenn die Spannung der Stromversorgung 200 Vrms beträgt. Es gibt jedoch einen Fall, in dem die Spannung der Stromversorgung 400 Vrms beträgt, und in diesem Fall wird die Nennspannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators 13 auf 900 Vdc ausgelegt. Selbst in einem derartigen Fall ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform leicht möglich, den Schwellenwert für die angelegte Spannung von den eingestellten 450 Vdc auf 900 Vdc umzustellen.
Obwohl vorstehend eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert wurde, darf die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterte Ausführungsform beschränkt werden. Überdies sind die im Zusammenhang mit der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Ergebnisse lediglich eine Auflistung der bevorzugtesten Ergebnisse, die durch die vorliegende Erfindung erzielt werden, und die Ergebnisse der vorliegenden Erfindung dürfen nicht auf die im Zusammenhang mit der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen beschränkt werden.
Obwohl bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform der Schwellenwert für die angelegte Spannung, d.h. die Nennspannung, nur einmal an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 angelegt wird, kann er überdies mehrfach angelegt werden. Da es sich, wie in 2 gezeigt, um eine kurze Zeitspanne handelt, während derer es möglich ist, den Wert der Nennspannung Vr an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 anzulegen, ist es möglich, das Ergebnis der Verringerung des Verluststroms zu verbessern, ohne die Anzahl der Wiederholungen des Anlegens des Werts Vr der Nennspannung an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator 13 zu erhöhen.
Obwohl bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform die Zeit betreffende Informationen zur Erkennung des aktuellen Bestromungszeitraums und des vorhergehenden Bestromungszeitraums von außerhalb abgerufen werden, kann überdies die Vorrichtung selbst beispielsweise mit einer Einrichtung zur Erzeugung von die Zeit einer Uhr oder dergleichen betreffenden Informationen ausgestattet sein. Alternativ kann sie eine Einrichtung wie einen Zeitmesser umfassen, der die von dem vorhergehenden Bestromungszeitraum bis zu einem aktuellen Bestromungszeitraum verstrichene Zeit betreffende Informationen erzeugt.
Obwohl der vorhergehende Bestromungszeitraum bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform als der vorhergehende Zeitpunkt der Deaktivierung der Motorantriebsvorrichtung 1 definiert ist, kann der vorhergehende Bestromungszeitraum im Falle kurzer durchgehender Betriebszeiten des Motorantriebsmotors 1 überdies als Aktivierungszeit der Motorantriebsvorrichtung 1 definiert sein. In diesem Fall kann der vorhergehende Bestromungszeitraum im zweiten Speicherteil 16 unter Verwendung des aktuellen Bestromungszeitraums aktualisiert werden, der erkannt wird, während die Motorantriebsvorrichtung 1 aktiviert ist.
Bezugszeichenliste

1, 1X: Motorantriebsvorrichtung
2: Wechselstromversorgung
3: Motor
11: Durchflusswandler
12: Sperrwandler
13: Gleichspannungszwischenkreiskondensator
14: Spannungserfassungsteil
15: erstes Speicherteil
16: zweites Speicherteil
17: Steuerteil

Claims

Motorantriebsvorrichtung (1), die Wechselstrom von einer Stromversorgung (2) zuführt, um einen Motor (3) anzutreiben, wobei die Motorantriebsvorrichtung (1) umfasst: einen Durchflusswandler (11), der den Wechselstrom von der Stromversorgung (2) in Gleichstrom umwandelt, wobei der Durchflusswandler (11) von einem PWM-Konverter mit einer Brückenschaltung aus Leistungshalbleitervorrichtungen und mit den Leistungshalbleitervorrichtungen antiparallel geschalteten Dioden gebildet wird; einen Sperrwandler (12), der den Gleichstrom von dem Durchflusswandler (11) in Wechselstrom umwandelt und dem Motor (3) zuführt; einen Gleichspannungszwischenkreiskondensator (13), der in einem Gleichspannungszwischenkreisteil zwischen dem Durchflusswandler (11) und dem Sperrwandler (12) vorgesehen ist; ein Spannungserfassungsteil (14), das eine Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators (13) erfasst; ein erstes Speicherteil (15), in dem vorab ein Schwellenwert für einen Zeitraum, in dem der Gleichspannungszwischenkreiskondensator (13) nicht bestromt wird und in dem ein Verluststrom des Gleichspannungszwischenkreiskondensators zunimmt, und ein Schwellenwert für eine zum Veranlassen einer Abnahme des Verluststroms des Gleichspannungszwischenkreiskondensators (13) an den Gleichspannungszwischenkreiskondensator (13) angelegte Spannung gespeichert werden; ein zweites Speicherteil (16), das einen vorhergehenden Bestromungszeitraum des Gleichspannungszwischenkreiskondensators (13) aufzeichnet; und ein Steuerteil (17), das die Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators (13) steuert, wobei das Steuerteil (17) den Zeitraum, in dem der Gleichspannungszwischenkreiskondensator (13) nicht bestromt wurde, anhand des in dem zweiten Speicherteil (16) aufgezeichneten vorhergehenden Bestromungszeitraums ermittelt, während die Motorantriebsvorrichtung (1) aktiviert ist, und wenn der ermittelte nicht bestromte Zeitraum länger als der im ersten Speicherteil (15) gespeicherte Schwellenwert für den nicht bestromten Zeitraum ist, eine Beendigung des Rückspeisungsvorgangs vom Motor (3) zur Stromversorgung (2) veranlasst und auf der Grundlage der von dem Spannungserfassungsteil (14) erfassten Spannung mittels der Verlangsamungsenergie des Motors (3) einen Anstieg der Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators (13) auf den im ersten Speicherteil (15) gespeicherten Schwellenwert für die angelegte Spannung veranlasst.
Motorantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das Steuerteil (17) das Einleiten des Rückspeisungsvorgangs vom Motor (3) zur Stromversorgung (2) veranlasst, wenn die von dem Spannungserfassungsteil (14) erfasste Spannung des Gleichspannungszwischenkreiskondensators (13) den im ersten Speicherteil (15) gespeicherten Schwellenwert für die angelegte Spannung erreicht.
Motorantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuerteil (17) die Beendigung eines Rückspeisungsvorgangs vom Motor (3) zur Stromversorgung (2) durch Veranlassen der Beendigung des Betriebs des Durchflusswandlers (11) veranlasst.
Motorantriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Steuerteil (17) die Beendigung des Rückspeisungsvorgangs vom Motor (3) zur Stromversorgung (2) nach der Veranlassung einer Beschleunigung des Motors (3) veranlasst, wenn der bei aktivierter Motorantriebsvorrichtung (1) ermittelte nicht bestromte Zeitraum länger als der Schwellenwert für den nicht bestromten Zeitraum ist.
Motorantriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Speicherteil (15) ein externes Überschreiben des Schwellenwerts für den nicht bestromten Zeitraum und des Schwellenwerts für die angelegte Spannung zulässt.