DE102018002188A1 - Method for testing a drive and drive - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Prüfen eines Antriebs und Antrieb,wobei der Antrieb einen von einem Wechselrichter gespeisten Elektromotor aufweist,wobei der Elektromotor einen relativ zu einem Stator drehbar gelagerten Rotor aufweist,wobei der Stator Statorwicklungen aufweist, welche aus einem Spannungssystem gespeist werden, das vom Wechselrichter an seinem wechselspannungsseitigen Anschluss bereit gestellt wird,wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels des Wechselrichters am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters ein statisches Spannungssystem zur Speisung der Statorwicklungen bereit gestellt werden und jeweils der sich stationär einstellende Wert des durch eine jeweilige Statorwicklung fließenden Stroms erfasst,wobei aus dem Spannungssystem, insbesondere aus der jeweiligen bereit gestellten Spannung und den Werten, zumindest ein Widerstandswert bestimmt wird,wobei der Widerstandswert auf unzulässig hohe Abweichung von einem Referenzwert überwacht wird, insbesondere und bei Überschreiten der unzulässig hohen Abweichung eine Warninformation angezeigt und/oder weitergleitet wird.A method of testing a drive and drive, the drive comprising an electric motor powered by an inverter, the electric motor having a rotor rotatably mounted relative to a stator, the stator having stator windings fed from a voltage system provided by the inverter at its AC voltage-side connection is provided, wherein in a first method step by means of the inverter at the AC side terminal of the inverter, a static voltage system for supplying the stator windings are provided and each of the stationary adjusting value of the current flowing through a respective stator winding detected current from the voltage system, In particular, at least one resistance value is determined from the respectively provided voltage and the values, wherein the resistance value is monitored for unacceptably high deviation from a reference value, in particular and at Exceeding the impermissibly high deviation warning information is displayed and / or weiterverleitet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Antriebs und einen Antrieb.The invention relates to a method for testing a drive and a drive.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Antrieb einen umrichtergespeisten Elektromotor aufweist, wobei der Umrichter als Frequenzumrichter ausgeführt ist und eine Drehspannung für den Motor bereit stellt.It is well known that a drive comprises a converter-fed electric motor, wherein the converter is designed as a frequency converter and provides a rotary voltage for the motor.
Aus der
Aus der
Aus der WO 2009 / 009 232 A2 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Statorwindungswiderstands in einem AC Motor bekannt.From WO 2009/009 232 A2 a method for determining the stator winding resistance in an AC motor is known.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit beim Betrieb eines Antriebs weiterzubilden.The invention is therefore the object of developing the safety in the operation of a drive.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Prüfen eines Antriebs nach Anspruch
der Antrieb einen von einem Wechselrichter gespeisten Elektromotor aufweist,
wobei der Elektromotor einen relativ zu einem Stator drehbar gelagerten Rotor aufweist,
wobei der Stator Statorwicklungen aufweist, welche aus einem Spannungssystem gespeist werden, das vom Wechselrichter an seinem wechselspannungsseitigen Anschluss bereit gestellt wird,
insbesondere wobei das Spannungssystem aus Spannungen gebildet ist, welche jeweils eine jeweilige der Statorwicklungen speisen,
wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels des Wechselrichters am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters ein erstes statisches Spannungssystem (+u, -u/2, -u/2), insbesondere in einem ersten Zeitabschnitt konstante Spannungen, zur Speisung der Statorwicklungen bereit gestellt werden und jeweils der sich stationär einstellende Wert des durch eine jeweilige Statorwicklung fließenden Stroms erfasst, insbesondere bestimmt, wird,
wobei aus dem Spannungssystem, insbesondere aus der jeweiligen bereit gestellten Spannung und den Werten, zumindest ein erster Widerstandswert bestimmt wird, insbesondere nach dem Ohm'schen Gesetz RS_u = u / i_u,
in einem zweiten Verfahrensschritt mittels des Wechselrichters am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters ein zweites statisches Spannungssystem (-u/2, +u, -u/2), insbesondere in einem ersten Zeitabschnitt konstante Spannungen, zur Speisung der Statorwicklungen bereit gestellt werden und jeweils der sich stationär einstellende Wert des durch eine jeweilige Statorwicklung fließenden Stroms erfasst, insbesondere bestimmt, wird,
wobei aus dem zweiten Spannungssystem, insbesondere aus der jeweiligen bereit gestellten Spannung und den Werten, zumindest ein zweiter Widerstandswert bestimmt wird, insbesondere nach dem Ohm'schen Gesetz RS_v = u / i_u,
in einem dritten Verfahrensschritt mittels des Wechselrichters am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters ein drittes statisches Spannungssystem (-u/2 , -u/2, +u), insbesondere in einem ersten Zeitabschnitt konstante Spannungen, zur Speisung der Statorwicklungen bereit gestellt werden und jeweils der sich stationär einstellende Wert des durch eine jeweilige Statorwicklung fließenden Stroms erfasst, insbesondere bestimmt, wird,
wobei aus dem dritten Spannungssystem, insbesondere aus der jeweiligen bereit gestellten Spannung und den Werten, zumindest ein dritter Widerstandswert bestimmt wird, insbesondere nach dem Ohm'schen Gesetz RS_W = u / i_W,
wobei danach aus dem ersten, zweiten und dritten Widerstandswert andere Widerstandswerte (R_u, R_v, R_W) bestimmt werden, insbesondere gemäß
the drive has an electric motor fed by an inverter,
wherein the electric motor has a rotor rotatably mounted relative to a stator,
the stator having stator windings fed from a voltage system provided by the inverter at its AC side terminal,
in particular, wherein the voltage system is formed of voltages each feeding a respective one of the stator windings,
wherein in a first method step by means of the inverter at the AC-side terminal of the inverter, a first static voltage system (+ u, -u / 2, -u / 2), in particular in a first period constant voltages, are provided for feeding the stator windings and each of the stationary value of the current flowing through a respective stator winding is detected, in particular determined,
wherein at least one first resistance value is determined from the voltage system, in particular from the respectively provided voltage and the values, in particular according to Ohm's law RS_u = u / i_u,
in a second method step by means of the inverter at the AC-side terminal of the inverter, a second static voltage system (-u / 2, + u, -u / 2), in particular in a first period constant voltages, are provided for feeding the stator windings and each of himself detects, in particular determines, stationary value of the current flowing through a respective stator winding.
wherein at least one second resistance value is determined from the second voltage system, in particular from the respectively provided voltage and the values, in particular according to Ohm's law RS_v = u / i_u,
in a third method step by means of the inverter at the AC-side terminal of the inverter, a third static voltage system (-u / 2, -u / 2, + u), in particular in a first period constant voltages are provided for feeding the stator windings and each of themselves detects, in particular determines, stationary value of the current flowing through a respective stator winding.
wherein at least one third resistance value is determined from the third voltage system, in particular from the respectively provided voltage and the values, in particular according to Ohm's law RS_W = u / i_W,
wherein thereafter different resistance values (R_u, R_v, R_W) are determined from the first, second and third resistance values, in particular according to
Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit in wenig aufwendiger Weise verbesserbar ist.The advantage here is that the security can be improved in a little expensive way.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zum Prüfen eines Antriebs nach Anspruch 3 sind, dass der Antrieb einen von einem Wechselrichter gespeisten Elektromotor aufweist,
wobei der Elektromotor einen relativ zu einem Stator drehbar gelagerten Rotor aufweist,
wobei der Stator Statorwicklungen aufweist, welche aus einem Spannungssystem gespeist werden, das vom Wechselrichter an seinem wechselspannungsseitigen Anschluss bereit gestellt wird,
insbesondere wobei das Spannungssystem aus Spannungen gebildet ist, welche jeweils eine jeweilige der Statorwicklungen speisen,
wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels des Wechselrichters am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters ein statisches Spannungssystem, insbesondere in einem ersten Zeitabschnitt konstante Spannungen, zur Speisung der Statorwicklungen bereit gestellt werden und jeweils der sich stationär einstellende Wert des durch eine jeweilige Statorwicklung fließenden Stroms erfasst, insbesondere bestimmt, wird,
wobei aus dem Spannungssystem, insbesondere aus der jeweiligen bereit gestellten Spannung und den Werten, zumindest ein Widerstandswert bestimmt wird, insbesondere nach dem Ohm'schen Gesetz,
wobei der Widerstandswert auf unzulässig hohe Abweichung von einem Referenzwert überwacht wird, insbesondere und bei Überschreiten der unzulässig hohen Abweichung eine Warninformation angezeigt und/oder weitergleitet wird.Important features of the invention in the method for testing a drive according to claim 3 are that the drive has an electric motor fed by an inverter,
wherein the electric motor has a rotor rotatably mounted relative to a stator,
the stator having stator windings fed from a voltage system provided by the inverter at its AC side terminal,
in particular, wherein the voltage system is formed of voltages each feeding a respective one of the stator windings,
wherein in a first method step by means of the inverter at the AC-side terminal of the inverter, a static voltage system, in particular in a first period constant voltages are provided for feeding the stator windings and each detects the stationary adjusting value of the current flowing through a respective stator winding current, in particular determined , becomes,
wherein at least one resistance value is determined from the voltage system, in particular from the respectively provided voltage and the values, in particular according to Ohm's law,
wherein the resistance value is monitored for inadmissibly high deviation from a reference value, in particular and when the impermissibly high deviation is exceeded, warning information is displayed and / or passed on.
Von Vorteil ist dabei, dass der Antrieb in einfacher Weise ohne zusätzliche Mittel prüfbar ist. Dabei ist der sowieso vorhandene Frequenzumrichter verwendbar, welcher dem Motor eine Spannung bereit stellt und den dadurch bewirkten Strom erfasst und/oder bestimmt. Denn die zugrunde liegende erfinderische Idee ist, dass ein statischer, also zeitlich unveränderlicher Motorspannungsraumzeiger bereit gestellt wird. Somit stellt der Wechselrichter des Umrichters an seinem weichselspannungsseitigen Anschluss drei statische Potentiale zur Verfügung, welche bezogen auf die Masse oder ein Nullpunktpotential als drei Spannungen bezeichenbar sind. Da diese Potentiale statisch sind, also in einem ersten Zeitabschnitt zeitlich unveränderlich, stellt sich nach einem Einschwingvorgang ein Motorstromraumzeiger ein, wobei vorzugswiese der Rotor entmagnetisiert ist und/oder relativ zum Stator nicht rotiert. Besonders vorteilhaft ist also die Bremse eingefallen.The advantage here is that the drive can be tested in a simple manner without additional resources. In this case, the frequency converter which is present anyway can be used, which provides the motor with a voltage and detects and / or determines the current caused thereby. Because the underlying inventive idea is that a static, so temporally immutable motor voltage space pointer is provided. Thus, the inverter of the inverter at its Weichselspannungsseitigen connection provides three static potentials, which are referred to the mass or a zero potential as three voltages. Since these potentials are static, ie temporally immutable in a first period of time, a motor current space vector appears after a transient, whereby preferably the rotor is demagnetized and / or does not rotate relative to the stator. Particularly advantageous so the brake has fallen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird in mindestens einem nachfolgenden Verfahrensschritt in einem anderen Zeitabschnitt der erste Verfahrensschritt mit einem jeweils anderen statischen Spannungssystem wiederholt, insbesondere also mit jeweils anderen, in dem anderen Zeitabschnitt konstanten Spannungen. Von Vorteil ist dabei, dass bei geeignet verschieden gewählten Motorspannungsraumzeigern eine Überprüfung aller Statorwicklungen ausführbar ist und somit eine fehlerhafte Überprüfung, beispielsweise ein Nicht-Prüfen einer der Statorwicklungen verhinderbar ist. Außerdem ist sogar durch geeignete Wahl der Winkel zwischen den Motorspannungsraumzeigern ein Identifizieren der Fehlerquelle erreichbar.In an advantageous embodiment, in at least one subsequent method step in a different time period, the first method step is repeated with a respective other static voltage system, in particular with in each case other voltages which are constant in the other time segment. The advantage here is that with suitably different selected motor voltage space pointers a review of all stator windings is executable and thus a faulty check, for example, a non-checking one of the stator windings can be prevented. In addition, even by proper choice of the angles between the motor voltage space pointers, identifying the source of the error can be achieved.
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Prüfen eines Antriebs sind, dass der Antrieb einen von einem Wechselrichter gespeisten Elektromotor aufweist,
wobei der Elektromotor einen relativ zu einem Stator drehbar gelagerten Rotor aufweist,
wobei der Stator Statorwicklungen aufweist, welche aus einem Spannungssystem, also Motorspannungsraumzeiger, gespeist werden, das vom Wechselrichter an seinem wechselspannungsseitigen Anschluss bereit gestellt wird,
insbesondere wobei das Spannungssystem aus Spannungen gebildet ist, welche jeweils eine jeweilige der Statorwicklungen speisen,
wobei in einem ersten Verfahrensschritt mittels des Wechselrichters am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters in einem ersten Zeitabschnitt ein statischer Motorspannungsraumzeiger bereit gestellt wird und der zugehörige, sich stationär einstellende Motorstromraumzeiger bestimmt wird,
wobei aus dem Motorspannungsraumzeiger und dem Motorstromraumzeiger zumindest ein Widerstandswert bestimmt wird, insbesondere nach dem Ohm'schen Gesetz,
wobei der Widerstandswert auf unzulässig hohe Abweichung von einem Referenzwert überwacht wird, insbesondere und bei Überschreiten der unzulässig hohen Abweichung eine Warninformation angezeigt und/oder weitergleitet wird,
wobei in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt der erste Verfahrensschritt jeweils wiederholt wird mit einem jeweils anderen statischen Motorspannungsraumzeiger, insbesondere in einem jeweiligen andere Zeitabschnitt.Important features in the method for testing a drive are that the drive has an electric motor fed by an inverter,
wherein the electric motor has a rotor rotatably mounted relative to a stator,
wherein the stator has stator windings which are fed from a voltage system, that is to say a motor voltage space pointer, which is provided by the inverter at its AC-side connection,
in particular, wherein the voltage system is formed of voltages each feeding a respective one of the stator windings,
wherein in a first method step by means of the inverter at the AC-side terminal of the inverter in a first time period, a static motor voltage space pointer is provided and the associated, stationary adjusting motor current space pointer is determined,
wherein at least one resistance value is determined from the motor voltage space vector and the motor current space vector, in particular according to Ohm's law,
wherein the resistance value is monitored for impermissibly high deviation from a reference value, in particular, and when the inadmissibly high deviation is exceeded, warning information is displayed and / or passed on,
wherein in at least one further method step, the first method step is repeated in each case with a respectively different static motor voltage space vector, in particular in a respective other period of time.
Von Vorteil ist dabei, dass der Antrieb in einfacher Weise ohne zusätzliche Mittel prüfbar ist. Dabei ist der sowieso vorhandene Frequenzumrichter verwendbar, welcher dem Motor eine Spannung bereit stellt und den dadurch bewirkten Strom erfasst und/oder bestimmt. Denn die zugrunde liegende erfinderische Idee ist, dass ein statischer, also zeitlich unveränderlicher Motorspannungsraumzeiger bereit gestellt wird. Somit stellt der Wechselrichter des Umrichters an seinem weichselspannungsseitigen Anschluss drei statische Potentiale zur Verfügung, welche bezogen auf die Masse oder ein Nullpunktpotential als drei Spannungen bezeichenbar sind. Da diese Potentiale statisch sind, also in einem ersten Zeitabschnitt zeitlich unveränderlich, stellt sich nach einem Einschwingvorgang ein Motorstromraumzeiger ein, wobei vorzugswiese der Rotor entmagnetisiert ist und/oder relativ zum Stator nicht rotiert. Besonders vorteilhaft ist also die Bremse eingefallen.The advantage here is that the drive can be tested in a simple manner without additional resources. In this case, the frequency converter which is present anyway can be used, which provides the motor with a voltage and detects and / or determines the current caused thereby. Because the underlying inventive idea is that a static, so temporally immutable motor voltage space pointer is provided. Thus, the inverter of the inverter at its Weichselspannungsseitigen connection provides three static potentials, which are referred to the mass or a zero potential as three voltages. Since these potentials are static, that is, they are fixed in time over a first period of time, a motor current space vector appears after a transient, whereby the rotor is preferably demagnetized and / or not rotated relative to the stator. Particularly advantageous so the brake has fallen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bleibt während der Verfahrensschritte eine Bremse des Motors aktiviert, ist also eingefallen. Von Vorteil ist dabei, dass die Prüfung ohne Störquellen, wie beispielsweise durch einen drehenden Rotor induzierte Spannungen ausführbar ist. Vorzugsweise wird also die Bremse derart angesteuert, dass sie während der Verfahrensschritte zur Bestimmung des Widerstandswertes aktiviert, also eingefallen, bleibt. Falls die Prüfung keinen Fehler ergibt, wird die Bremse zum Lüften im nachfolgenden geregelten Betrieb, also einem nachfolgenden letzten Verfahrensschritt, freigegeben. Falls die Prüfung jedoch Fehler ergibt, also eine unzulässig hohe Abweichung von einem Referenzwert, wird die Bremse weiterhin aktiviert, also eingefallen. Unter Aktivierung der Bremse wird vorzugsweise der stromlose Zustand verstanden, in welchem die Bremsbeläge von einem Federelement gegen eine Bremsfläche und/oder eine Ankerscheibe gedrückt werden und somit Bremskraft erzeugt wird.In an advantageous embodiment, a brake of the motor remains activated during the process steps, so it has come to mind. The advantage here is that the test without interference sources, such as induced by a rotating rotor voltages is executable. Preferably, therefore, the brake is controlled in such a way that it is activated during the method steps for determining the resistance value, that is to say it has fallen inward. If the test results in no error, the brake for release in the subsequent controlled operation, ie a subsequent last step, released. However, if the test results in errors, ie an inadmissibly high deviation from a reference value, the brake continues to be activated, that is to say it has come in. Activation of the brake is preferably understood to mean the de-energized state in which the brake linings are pressed by a spring element against a braking surface and / or an armature disk and thus braking force is generated.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Motorspannungsraumzeiger des jeweils weiteren Verfahrensschrittes einen Winkelbetrag von 120° zu dem Motorspannungsraumzeigers des vorhergehenden Verfahrensschrittes auf, insbesondere wobei jeder Motorspannungsraumzeiger sich unterscheidet vom jeweils anderen Motorspannungsraumzeiger, insbesondere also die Motorspannungsraumzeiger jeweils paarweise verschieden sind,
insbesondere wobei insgesamt drei Verfahrensschritte ausgeführt werden. Von Vorteil ist dabei, dass die Statorwicklungen eines Drehstrommotors vollständig prüfbar sind.In an advantageous embodiment, the motor voltage space pointer of the respective further method step has an angular amount of 120 ° to the motor voltage space pointer of the preceding method step, in particular wherein each motor voltage space pointer differs from the other motor voltage space pointer, ie in particular the motor voltage space pointer are each pairwise different,
in particular, wherein a total of three method steps are carried out. The advantage here is that the stator windings of a three-phase motor are completely tested.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zur Bestimmung des Motorspannungsraumzeigers die am gleichspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters anliegende Gleichspannung bestimmt und daraus unter Berücksichtigung der Pulsweitenmodulationsverhältnisse der Ansteuersignale für Halbleiterschalter des Wechselrichters der Motorspannungsraumzeiger bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Bestimmung des Motorspannungsraumzeigers ausführbar ist. Außerdem wird auch im geregelten Betrieb eine solche Bestimmung ausgeführt, so dass kein besonderer Aufwand für die Bestimmung notwendig ist sondern die entsprechenden Hardware und Softwareteile verwendbar sind.In an advantageous embodiment, the voltage applied to the DC voltage side terminal of the inverter DC voltage is determined to determine the motor voltage space pointer and determined from this, taking into account the pulse width modulation ratios of the drive signals for semiconductor switches of the inverter of the motor voltage space pointer. The advantage here is that a simple determination of the motor voltage space pointer is executable. In addition, such a determination is carried out in controlled operation, so that no special effort for the determination is necessary but the appropriate hardware and software parts are used.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als weiter nachfolgender letzter Verfahrensschritt der geregelte Betrieb ausgeführt, also ein nicht statischer Motorspannungsraumzeiger am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters bereit gestellt wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein Drehspannungssystem am wechselspannungsseitigen Anschluss des Wechselrichters bereit gestellt wird, so dass der Motor in Drehbewegung versetzbar ist.In an advantageous embodiment, the controlled operation is carried out as a further subsequent last process step, that is, a non-static motor voltage space pointer is provided at the AC-side terminal of the inverter. The advantage here is that a three-phase voltage system is provided at the AC-side terminal of the inverter, so that the motor can be set in rotary motion.
Wichtige Merkmale bei dem Antrieb zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens sind, dass der Antrieb ein Mittel zur Bestimmung der Motorspannung und des Motorstroms aufweist,
wobei der Antrieb ein Mittel zur Bestimmung des Widerstands aufweist, welches mit dem Mittel zur Bestimmung der Motorspannung und des Motorstroms verbunden ist,
wobei ein Mittel zur Überwachung auf unzulässig große Abweichung des Widerstandswertes von einem Referenzwert mit dem Mittel zur Bestimmung des Widerstands verbunden ist.Important features of the drive for carrying out an aforementioned method are that the drive has a means for determining the motor voltage and the motor current,
the drive having means for determining the resistance associated with the means for determining the motor voltage and the motor current,
wherein a means for monitoring for excessively large deviation of the resistance value from a reference value is connected to the means for determining the resistance.
Von Vorteil ist dabei, dass die für den geregelten Betrieb des Motors sowieso vorhandenen Mittel verwendbar sind, so dass kein zusätzliches Mittel notwendig ist. Es ist nur notwendig, dass der Wechselrichter an seinem wechselspannungsseitigen Ausgang Gleichspannungen, also ein statisches Spanungssystem bereit stellt. Somit ist der sich einstellende Strom in einfacher Weise erfassbar und bestimmbar. Daraus wird ein Widerstandswert bestimmt, welcher überwacht wird und aus dem bestimmten Widerstandswert auf eventuelle Fehler geschlossen wird.The advantage here is that the means for the controlled operation of the engine anyway available means are used, so that no additional funds is necessary. It is only necessary that the inverter provides DC voltages, ie a static voltage system, at its AC-side output. Thus, the self-adjusting current can be detected and determined in a simple manner. From this, a resistance value is determined, which is monitored and closed from the determined resistance to any errors.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mittels, insbesondere mittels eines Sensors, die Winkellage des Rotors erfasst und während des Ausführens der Verfahrensschritte auf Stillstand überwacht,
insbesondere also die Winkellage auf ein unzulässiges Maß an Abweichung von einem ersten Winkellagenwert überwacht wird. Von Vorteil ist dabei, dass mittels eines Winkellagensensors sichergestellt ist, dass die Widerstandsmessung nicht durch Drehbewegung des Rotors verfälscht wird.In an advantageous embodiment, by means of, in particular by means of a sensor, the angular position of the rotor is detected and monitored during execution of the method steps to standstill,
In particular, therefore, the angular position is monitored for an impermissible degree of deviation from a first angular position value. The advantage here is that it is ensured by means of an angular position sensor that the resistance measurement is not distorted by rotational movement of the rotor.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Elektromotor eine elektromagnetisch betätigbare, vom Wechselrichter ansteuerbare Bremse auf,
wobei die Verfahrensschritte nach insbesondere jedem Aktivieren der Bremse ausgeführt werden. Von Vorteil ist dabei, dass sicher gewährleistet wird, dass kein unbeabsichtigtes Drehen des Rotors auftritt.In an advantageous embodiment, the electric motor has an electromagnetically operable, controllable by the inverter brake,
wherein the method steps are carried out after each particular activation of the brake. The advantage here is that it is reliably ensured that no unintentional rotation of the rotor occurs.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination options of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or by posing the task by comparison with the prior art task.
Die Erfindung wird nun anhand der Figur
Der erfindungsgemäße Antrieb weist einen Elektromotor
Die Statorwicklungen werden vom wechselspannungsseitigen Anschluss eines Wechselrichters
Vorzugsweise wird diese Gleichspannung von einem Gleichrichter zur Verfügung gestellt, welcher an seinem wechselseitigen Anschluss aus einem Versorgungsnetz versorgt ist.Preferably, this DC voltage is provided by a rectifier, which is supplied at its mutual connection from a supply network.
Der Wechselrichter weist in Halbbrücken angeordnete Halbleiterschalter auf, die pulsweitenmoduliert ansteuerbar sind. Die pulsweitenmodulierten Ansteuersignale werden von einer Signalelektronik den Steuereingängen der Halbleiterschalter zugeführt.The inverter has semiconductor switches arranged in half bridges, which can be controlled in a pulse-width-modulated manner. The pulse width modulated drive signals are supplied by a signal electronics to the control inputs of the semiconductor switches.
Somit ist es nun ermöglicht, ein Drehspannungssystem dem Motor zur Verfügung zu stellen. Hierzu weist der Wechselrichter drei parallel geschaltete Halbbrücken auf, insbesondere also drei parallel geschaltete Reihenschaltungen. Jede der Halbbrücken, insbesondere Reihenschaltungen weist zwei in Reihe geschaltete steuerbare Halbleiterschalter auf. Mittels geeignet bestimmter Ansteuersignale für die Halbleiterschalter ist somit eine Drehspannung bereit stellbar zur Versorgung des Stators bereit stellbar. Es sind aber auch andere dreiphasige Spannungssystem bereit stellbar, da abhängig von den Ansteuersignalen für die Halbleiterschalter einer der Halbbrücken, insbesondere Reihenschaltungen, ein beliebiger Spannungswert bereit stellbar ist, solange dieser zwischen Null Volt und dem Wert der Gleichspannung liegt.Thus, it is now possible to provide a three-phase voltage system to the motor. For this purpose, the inverter has three half-bridges connected in parallel, in particular three series circuits connected in parallel. Each of the half bridges, in particular series circuits, has two series-connected controllable semiconductor switches. By means of suitable control signals for the semiconductor switch is thus a rotating voltage ready adjustable for supplying the stator ready adjustable. However, other three-phase voltage systems can also be provided since, depending on the drive signals for the semiconductor switches of one of the half bridges, in particular series circuits, an arbitrary voltage value can be provided as long as it is between zero volts and the value of the DC voltage.
Erfindungsgemäß bilden die Statorwicklungen eine Drehfeldwicklung. Somit ist bei Speisen des Motors mit Drehspannung ein mit der Frequenz dieser Drehspannung sich drehender Magnetfeldraumzeiger im Inneren des Stators erzeugbar, dem der Rotor ausgesetzt ist. Der Rotor weist einen Kurzschlusskäfig und/oder Dauermagnete auf. Somit ist der Motor dann in Drehbewegung versetzt.According to the invention, the stator windings form a rotating field winding. Thus, when the motor is energized with rotary voltage, a magnetic field space vector rotating at the frequency of this rotational voltage can be generated in the interior of the stator to which the rotor is exposed. The rotor has a short-circuit cage and / or permanent magnets. Thus, the motor is then rotated.
Das Drehspannungssystem ist vorzugsweise mehrphasig, beispielsweise dreiphasig. Jede Phase des Drehspannungssystems speist eine jeweilige Statorwicklung. Die Drehfeldwicklung weist eine diskrete Drehsymmetrie auf, dass bei einer gedachten Drehung von 360°/N, wobei N die Polpaarzahl des Motors ist, jede der Statorwicklungen in eine andere der Statorwicklungen oder in sich selbst übergeht.The three-phase voltage system is preferably multi-phase, for example three-phase. Each phase of the three-phase voltage system feeds a respective stator winding. The rotating field winding has a discrete rotational symmetry that at an imaginary rotation of 360 ° / N, where N is the number of pole pairs of the motor, each of the stator windings passes into another of the stator windings or in itself.
Erfindungsgemäß wird vor diesem regulären Betrieb zunächst ein Test ausgeführt. Dabei soll geprüft werden, ob ein Fehler vorliegt, wie beispielsweise
- - Windungsschluss, insbesondere also eine unzulässige elektrische Verbindung zweier Statorwicklungen vorliegt,
- - Kabelbruch, insbesondere also eine elektrische Leitung defekt ist,
- - Lockere Anschlüsse, insbesondere ein Wackelkontakt im Bereich des Anschlusskastens des Motors und/oder im Bereich des Frequenzumrichters vorliegt,
- - Defekt oder Öffnung eines Motorschützes
3 , - - Defekt einer zwischen Wechselrichter und Stator angeordneten Ausgangsfiltereinheit und/oder Ausgangsdrossel
- - und/oder Defekt eines Motorschutzschalters
- - Windungsschluss, in particular therefore an impermissible electrical connection of two stator windings,
- Cable break, in particular an electrical line is defective,
- Loose connections, in particular a loose contact in the region of the connection box of the motor and / or in the area of the frequency converter,
- - Defective or opening of a motor contactor
3 . - Defect of an output filter unit and / or output choke arranged between inverter and stator
- - and / or defect of a motor protection switch
Mittels des Motorschützes
Zur Durchführung des Test werden im ersten Schritt die Statorwicklungen derart bestromt, dass ein statisches Magnetfeld erzeugt wird, welches in einer ersten Richtung ausgerichtet ist, also einen im Wesentlichen in der ersten Richtung orientierten Magnetfeldraumzeiger, dem der Rotor ausgesetzt ist.In order to carry out the test, in the first step the stator windings are energized in such a way that a static magnetic field is generated which is aligned in a first direction, ie a magnetic field space pointer oriented substantially in the first direction, to which the rotor is exposed.
Dabei wird für einen ersten Zeitabschnitt eine Spannung vom Wechselrichter erzeugt, wobei der Zeitabschnitt größer ist also die vom Motor benötigte Einschwingzeit. Der sich in jeder der Motorphasen jeweils stationär einstellende Stromwert wird erfasst. Der Spannungswert wird ebenfalls erfasst. Hierzu wird entweder mit einem Sensor zur Erfassung der Ausgangsspannung diese direkt erfasst oder es wird die Gleichspannung erfasst und mittels des vorliegenden Pulsweitenmodulationsverhältnisses die an der jeweiligen Motorphase anliegende Spannung bestimmt. Aus der an der Motorphase anliegenden Spannung und aus dem jeweils erfassten Stromwert wird ein Widerstandswert bestimmt, welcher auf Überschreiten oder Unterschreiten von Schwellwerten, also auf das Überschreiten einer zulässigen Abweichung von einem Referenzwert, überwacht wird.In this case, a voltage is generated by the inverter for a first period of time, wherein the time period is greater so the settling time required by the engine. The steady-state current value that is set in each of the motor phases is recorded. The voltage value is also detected. For this purpose, either with a sensor for detecting the output voltage, this is detected directly or the DC voltage is detected and determined by means of the present pulse width modulation ratio applied to the respective motor phase voltage. From the voltage applied to the motor phase and from the respectively detected current value, a resistance value is determined, which is monitored for exceeding or falling below threshold values, ie for exceeding an allowable deviation from a reference value.
Danach wird in einem zweiten Schritt die ein um 120° gedrehter statischer Magnetfeldraumzeiger erzeugt und die beschriebene Bestimmung und Überwachung des Widerstandswertes wiederholt.Thereafter, in a second step, the 120 ° rotated static magnetic field space pointer is generated and the described determination and monitoring of the resistance value repeated.
In einem dritten Schritt wird nochmals bei einem nochmals um 120° weiter gedrehten Magnetfeldraumzeiger die beschriebene Bestimmung und Überwachung des Widerstandswertes wiederholt. In a third step, the described determination and monitoring of the resistance value is repeated again at a further 120 ° further rotated magnetic field space pointer.
Auf diese Weise ist das Vorliegen eines Defekts oder Fehlers erkennbar.In this way, the presence of a defect or defect is recognizable.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird nicht mit einem Referenzwert verglichen sondern drei Widerstandswerte auf ihre Abweichung voneinander. Im Idealfall wären sie alle gleich.In another embodiment, it is not compared to a reference value but three resistance values to their deviation from one another. Ideally, they would all be the same.
Dazu wird in einem ersten Schritt in einer ersten Motorphase das Potential +u, an die zweite und dritte Motorphase jeweils das Potential -u/2 angelegt und der Strom i_u gemessen, so dass der Widerstand RS_u bestimmbar ist gemäß u / i_u.For this purpose, in a first step, the potential + u is applied in a first motor phase, the potential -u / 2 is applied to the second and third motor phases, and the current i_u is measured, so that the resistance RS_u can be determined according to u / i_u.
Dann wird in einem zweiten Schritt in der zweiten Motorphase das Potential +u, an die erste und dritte Motorphase jeweils das Potential -u/2 angelegt und der Strom i_v gemessen, so dass der Widerstand RS_v bestimmbar ist gemäß u / i_v.Then, in a second step, the potential + u is applied in the second motor phase, the potential -u / 2 is applied to the first and third motor phases, and the current i_v is measured, so that the resistance RS_v can be determined according to u / i_v.
Dann wird in einem dritten Schritt in der dritten Motorphase das Potential +u, an die zweite und dritte Motorphase jeweils das Potential -u/2 angelegt und der Strom i_w gemessen, so dass der Widerstand RS_w bestimmbar ist gemäß u / i_w. Daraus werden die Widerstände der Dreieckschaltung bestimmt gemäß:
Aus den drei Widerständen der Dreieckschaltung ergeben sich die drei Wicklungswiderstände der Sternschaltung:
Zur Beurteilung der Symmetrie des Motors wird der Quotient aus größtem und kleinstem Widerstand verwendet.
Ist dieses Verhältnis größer als die Vorgabe, insbesondere als die Vorgabe 1,2, so gilt der Motor als defekt. Statt des Wertes 1,2 sind auch andere Werte zwischen 1, 1 und 1,5 vorteilhaft verwendbar.If this ratio is greater than the specification, in particular as the default of 1.2, the engine is considered defective. Instead of the value 1,2, other values between 1, 1 and 1.5 can also be used advantageously.
Vorzugsweise wird während der Widerstandsbestimmung mittels Aktivierens einer Bremse und/oder mittels Überwachens der Winkellage sichergestellt, dass der Rotor keine Drehbewegung ausführt. Somit ist einerseits die Genauigkeit der Bestimmung sicher gestellt und andererseits die Sicherheit in der den Motor umfassenden Anlage oder Maschine verbessert.Preferably, it is ensured during the resistance determination by activating a brake and / or by monitoring the angular position that the rotor does not perform any rotational movement. Thus, on the one hand, the accuracy of the determination is ensured and on the other hand improves the safety in the system comprising the engine or machine.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Elektromotorelectric motor
- 22
- Wechselrichterinverter
- 33
- Motorschützmotor contactor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 112014003571 T5 [0003]DE 112014003571 T5 [0003]
- EP 2933647 A1 [0004]EP 2933647 A1 [0004]
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