DE102020000127A1 - Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems - Google Patents
Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020000127A1 DE102020000127A1 DE102020000127.0A DE102020000127A DE102020000127A1 DE 102020000127 A1 DE102020000127 A1 DE 102020000127A1 DE 102020000127 A DE102020000127 A DE 102020000127A DE 102020000127 A1 DE102020000127 A1 DE 102020000127A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- coil
- voltage
- semiconductor switch
- drive system
- brake
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 101100116570 Caenorhabditis elegans cup-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100116572 Drosophila melanogaster Der-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
- H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
- H02P3/02—Details of stopping control
- H02P3/04—Means for stopping or slowing by a separate brake, e.g. friction brake or eddy-current brake
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2121/00—Type of actuator operation force
- F16D2121/14—Mechanical
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D2121/00—Type of actuator operation force
- F16D2121/18—Electric or magnetic
- F16D2121/20—Electric or magnetic using electromagnets
- F16D2121/22—Electric or magnetic using electromagnets for releasing a normally applied brake
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/1555—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only for the generation of a regulated current to a load whose impedance is substantially inductive
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, aufweisend eine elektromagnetisch betätigbare Bremse, einen Elektromotor und eine elektronische Schaltung,wobei die Bremse eine bestrombare Spule, insbesondere Bremsspule, aufweist,wobei die elektronische Schaltung einen Gleichrichter, einen oberen steuerbaren Halbleiterschalter, eine Freilaufdiode und einen Varistor aufweist,wobei mittels Schließen oder pulsweitenmoduliertem Ansteuern eines oberen steuerbaren Halbleiterschalters der Spule eine von einem Gleichrichter bereitgestellte Gleichspannung zur Verfügung stellbar istund mittels Öffnen des oberen steuerbaren Halbleiterschalters ein bei der Entregung der Spule von der Spule getriebener Strom durch die Freilaufdiode und den Varistor oder ein parallel zum Varistor geschaltetes Bauelement sich freiläuft und/oder fließt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems.
- Es ist allgemein bekannt, eine Bremsspule einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse mit Gleichstrom anzusteuern, um die Bremse zu lüften oder einfallen zu lassen.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine effiziente Betriebsweise der Bremse zu erreichen.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antriebssystem nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.
- Wichtige Merkmale bei dem Antriebssystem sind, dass es eine elektromagnetisch betätigbare Bremse, einen Elektromotor, insbesondere Drehstrommotor, und eine elektronische Schaltung aufweist,
wobei die Bremse eine bestrombare Spule, insbesondere Bremsspule, aufweist,
wobei die elektronische Schaltung einen Gleichrichter, einen oberen steuerbaren Halbleiterschalter, eine Freilaufdiode und einen Varistor aufweist,
wobei mittels Schließen oder pulsweitenmoduliertem Ansteuern eines oberen steuerbaren Halbleiterschalters der Spule eine von einem Gleichrichter bereitgestellte Gleichspannung zur Verfügung stellbar ist
und mittels Öffnen des oberen steuerbaren Halbleiterschalters ein bei der Entregung der Spule von der Spule getriebener Strom durch die Freilaufdiode und den Varistor oder ein parallel zum Varistor geschaltetes Bauelement sich freiläuft und/oder fließt. - Von Vorteil ist dabei, dass die Bremse effektiv betreibbar ist. Denn die Bremse ist infolge der über den oberen Halbleiterschalter gesteuerten Leistungszufuhr unter definierten Bedingungen überwachbar auf Verschleiß, weil anfangs die der Bremse bereit gestellte Spannung auf einen Spannungswert steuerbar ist. Außerdem ist eine schnelle Entregung der Bremse ermöglicht, indem ein Varistor verwendet wird, also ein Bauteil, dessen Widerstand bei kleinen Spannungen zunächst hochohmig ist und bei großer Spannung dann niederohmig wird. Außerdem ist parallel zum Varistor ein Bauelement vorhanden, das als Halbleiterschalter ausführbar ist und somit in einen noch niedrigeren Widerstandbereich steuerbar ist. Mittels des geschlossenen Halbleiterschalters ist der Varistor im Wesentlichen kurzschließbar.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bildet die Spule mit einem Shuntwiderstand und dem oberen steuerbaren Halbleiterschalter eine Reihenschaltung, welche aus der Gleichspannung versorgt ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Strom in einfacher Weise erfassbar ist. Außerdem ist der Shuntwiderstand auf Nullpotential anordenbar, so dass die Steuerelektronik ebenfalls auf Nullpotential anordenbar ist und daher keine galvanische Trennung zwischen dem Shuntwiderstand und der Steuerelektronik notwendig ist.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bildet die Freilaufdiode mit dem Varistor eine Reihenschaltung, welche der aus der Spule und dem Shuntwiderstand gebildeten Reihenschaltung parallelgeschaltet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der bei der Entregung sich freilaufende Strom über die Diode und den Varistor geführt ist. Somit ist der Strom nur bei der Entregung auf diesem Pfad führbar, nicht aber beim Bestromen der Spule.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Bauelement ein unterer steuerbarer Halbleiterschalter,
insbesondere wobei bei Schließen des unteren steuerbaren Halbeliterschalters der von der Spule bei deren Entregung getriebene Strom ganz oder im Wesentlichen durch den unteren Halbleiterschalter fließt, insbesondere also der Varistor hochohmig bleibt. Von Vorteil ist dabei, dass ein schnelles Entregen der Spule ermöglicht ist. - Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Freilaufdiode mit einem ersten Anschluss mit dem unteren Potential der Gleichspannung verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass der untere Halbleiterschalter über die Freilaufdiode geschützt ist. Außerdem ist zwischen Kollektor und Emitter des jeweiligen Halbleiterschalters eine weitere Freilaufdiode angeordnet, so dass beim Schalten des Halbleiterschalters der Aufbau von hohen Spannungen vermieden wird.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Shuntwiderstand mit einem ersten Anschluss sowohl mit dem unteren Halbleiterschalter als auch mit dem oberen Halbleiterschalter verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass der Shuntwiderstand mit dem Nullpotential verbunden ist und somit keine galvanische Entkopplung zwischen der Steuerelektronik und dem Shuntwiderstand notwendig ist.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erzeugt eine Steuerelektronik das Ansteuersignal für den oberen Halbleiterschalter und das Ansteuersignal für den unteren Halbleiterschalter und erfasst die Gleichspannung sowie die am Shuntwiderstand abfallende Spannung insbesondere als durch die Spule fließender Strom,
insbesondere wobei die Spannung zwischen dem oberen Potential der Gleichspannung und einem Nullpotential mittels eines insbesondere aus zwei Widerständen gebildeten Spannungsteilers herabgeteilt erfasst wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Steuerelektronik den Betrieb der Bremse steuert. Dabei wird beim Bestromen oder beim Entregen der Spule der jeweilige Halbleiterschalter betätigt. Insbesondere ist auch ein pulsweitenmoduliertes Ansteuern des oberen Halbleiterschalters ausführbar. Außerdem wird der untere Halbleiterschalter nur dann angesteuert, wenn entsprechende Parameter zur Schnellentregung bei Inbetriebnahme des Antriebssystems eingegeben sind. - Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Steuerelektronik einen ersten Regler auf, welchem die an der Spule direkt oder herabgeteilt erfasste Spannung auf einen Spannungswert, insbesondere Sollwert hin regelt, indem der erste Regler als Stellgröße das Pulsweitenmodulationsverhältnis des pulsweitenmodulierten Ansteuersignals des oberen Halbleiterschalters aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass der Spannungswert für eine erste Zeitdauer konstant gehalten wird, so dass während dieser Zeitdauer eine Diagnose der Bremse unter definierten Randbedingungen ausführbar ist. Dabei ist der Stromverlauf überwachbar und somit ein durch das Losbewegen der Ankerscheibe bewirktes und somit durch die zugehörige Induktivitätsänderung bewirktes Einknicken des Stromverlaufs detektierbar. Der zugehörige Stromwert ist als Anfangswert für eine nachfolgende Regelung verwendbar.
- Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung stellt die Steuerelektronik der Spule einen Spannungswert bereit, indem abhängig von der herabgeteilt erfassten Spannung, insbesondere zwischen dem oberen Potential der Gleichspannung des Gleichrichters und dem Nullpotential, ein Pulsweitenmodulationsverhältnis des Ansteuersignals für den oberen Halbleiterschalter bestimmt wird, insbesondere also die Spannung gesteuert wird. Von Vorteil ist dabei, dass der Spannungswert gesteuert bereitgestellt wird. Dabei ist ein effizientes Betreiben der Bremse ermöglicht, da der Verschleiß der Bremsbeläge bestimmbar ist und die Bremse entsprechend betreibbar ist.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Steuerelektronik einen zweiten Regler auf, welcher den mittels des Shuntwiderstands erfassten Strom auf einen Sollstrom hin regelt, indem der zweite Regler als Stellgröße das Pulsweitenmodulationsverhältnis des pulsweitenmodulierten Ansteuersignals des oberen Halbleiterschalters aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass ein stromgeregeltes Betreiben ermöglicht ist und somit ein energiesparender und somit effizienter Dauerbetrieb ermöglicht ist.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Steuerelektronik ein Umschaltemittel auf, welches entweder den ersten oder den zweiten Regler aktiviert, insbesondere und den jeweils anderen deaktiviert. Von Vorteil ist dabei, dass einerseits eine Diagnose des Zustands des Bremsbelags ermöglicht ist und andererseits ein effizienter Dauerbetrieb ermöglicht ist.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Steuerelektronik ein Mittel zur Bestimmung des Verschleißes eines Bremsbelags eines Bremsbelagträgers der Bremse auf, welchem der mittels des Shuntwiderstandes erfasste Verlauf des erfassten Stroms zugeführt wird und welches ein Mittel zur Bestimmung eines Knicks im Verlauf und des Strombetrags beim Knick aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Bestimmung des Verschleißes des Bremsbelags einfach und sicher, also effizient, ausführbar ist.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Anschluss des Shuntwiderstands mit dem Nullpotential elektrisch verbunden,
insbesondere wobei die Steuerelektronik aus einer Versorgungsspannung versorgt ist, deren unteres Potential das Nullpotential ist,
insbesondere so, dass die am Shuntwiderstand abfallende Spannung der Steuerelektronik direkt, insbesondere also ohne galvanische Trennung, zugeführt wird zur Erfassung insbesondere des durch die Spule fließenden Stromes. Von Vorteil ist dabei, dass eine galvanische Entkopplung einsparbar ist. - Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems sind, dass das Antriebssystem eine elektromagnetisch betätigbare Bremse aufweist, welche eine Spule aufweist,
wobei in einem ersten Verfahrensschritt die an der Spule anliegende Spannung auf einen Spannungswert hingesteuert wird,
insbesondere indem abhängig von einer herabgeteilt erfassten Spannung, insbesondere zwischen oberem Potential der von einem Gleichrichter bereit gestellten Gleichspannung und einem Nullpotential, ein Pulsweitenmodulationsverhältnis für dasjenige pulsweitenmodulierte Ansteuersignal bestimmt wird, welches einem oberen Halbleiterschalter zugeführt wird, so dass die an der Spule anliegende Spannung den Spannungswert erreicht,
und dass in einem zweiten nach dem ersten Verfahrensschritt nachfolgenden Verfahrensschritt der durch die Spule fließende Strom, insbesondere mittels eines Shuntwiderstands, erfasst und auf einen Sollwert hin geregelt wird, insbesondere indem ein Pulsweitenmodulationsverhältnis für dasjenige pulsweitenmodulierte Ansteuersignal bestimmt wird, welches einem oberen Halbleiterschalter zugeführt wird, so dass der durch die Spule fließende Strom auf den Sollwert hin geregelt wird. - Von Vorteil ist dabei, dass anfangs ein Spannungswert der Spule gesteuert bereitgestellt wird und somit eine definierte Spannung der Spule zur Verfügung steht, so dass der Stromverlauf präzise bestimmbar ist und somit ein Einknicken präzise bestimmbar ist.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vor dem ersten Verfahrensschritt der Spule die vom Gleichrichter bereit gestellte Spannung für eine Zeitspanne (
T1 ) zur Verfügung gestellt. Von Vorteil ist dabei, dass der Spulenstrom zu Beginn möglichst schnell aufbaubar ist. - Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird während des ersten Verfahrensschritts der Verlauf des durch die Spule fließenden Stroms erfasst und der bei einem Einknicken oder Einbrechen des zeitlichen Verlaufs des durch die Spule fließenden Stroms gehörige Wert des Stromes bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass ein Bestimmen des Einknickens des Stromverlaufs beim Abheben der Ankerscheibe einfach bestimmbar ist.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Strom mittels eines Shuntwiderstands erfasst wird, der auf demselben Potential, insbesondere Nullpotential, angeordnet wie auch die das Steuern oder Regeln ausführende Signalelektronik des Antriebssystems. Von Vorteil ist dabei, dass eine galvanische Trennung einsparbar ist.
- Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
- Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
- In der
1 ist ein schematischer Schaltplan einer erfindungsgemäßen Bremsenansteuerung eines Antriebssystems dargestellt. - Wie in den Figuren dargestellt, weist das Antriebssystem einen Elektromotor
M und eine elektromagnetisch betätigbare Bremse auf, wobei das von der Bremse erzeugte Bremsmoment dem Rotor des Elektromotors zugeleitet wird. - Die Bremse weist eine Spule mit Induktivität
L auf, welche bei Bestromung eine Ankerscheibe entgegen der von einem Federelement erzeugten Federkraft anzieht, so dass ein mit dem Rotor drehfest aber axial verschiebbar verbundener Bremsbelagträger sich von einer Bremsfläche lösen kann. Die Bremsfläche ist fest verbunden mit der Spule Die Ankerscheibe ist drehfest aber axial bewegbar mit der Spule verbunden. Bei Nichtbestromung der Spule wird die Ankerscheibe von dem Federelement gegen den Bremsbelagträger gedrückt, welcher somit auf die Bremsfläche gedrückt wird. Dabei ist die Bremsfläche auf der von der Ankerscheibe abgewandten Seite des Bremsbelagträgers angeordnet. - Zum Lüften der Bremse muss die Spule also bestromt werden, zum Einfallen der Bremse muss die Spule unbestromt, also entregt werden. Je schneller die Entregung, also der Abbau von durch die Spule fließendem Strom, erreicht wird, desto schneller fällt die Bremse ein.
- Die Bremsenansteuerung weist einen Gleichrichter
1 auf, welcher aus zwei Phasen eines Drehstromspannungsnetzes (L1 ,L2 ) versorgt wird. - Der Gleichrichter
1 stellt somit an seinem gleichspannungsseitigen Anschluss eine Gleichspannung zur Verfügung, welche als Zwischenkreisspannung bezeichenbar ist. und ein oberes PotentialsUz+ aufweist sowie ein unteres PotentialUz- . Aus der Gleichspannung ist eine Reihenschaltung versorgt, welche einen oberen HalbleiterschalterT1 , einen unteren HalbleiterschalterT2 und eine DiodeD1 aufweist. - Der obere Halbleiterschalter
T1 ist dabei zwischen dem oberen PotentialUz+ der Gleichspannung und elektrisch Masse, also Nullpotential, versorgt. - Der untere Halbleiterschalter
T2 ist mit der DiodeD1 in Reihen angeordnet, wobei diese Reihenschaltung zwischen dem unteren PotentialUz- der Gleichspannung und elektrisch Masse, also Nullpotential, versorgt ist. - Die Induktivität
L der Spule ist aus der zwischen dem unteren PotentialUz- der Gleichspannung und elektrisch Masse, also Nullpotential, bestehenden Spannung versorgt, wobei in der Zuleitung der InduktivitätL ein ShuntwiderstandRs angeordnet ist, welcher mit seinem ersten Anschluss mit der elektrischen Masse, insbesondere Nullpotential, verbunden ist und mit dem anderen Anschluss mit der InduktivitätL . - Jedem der beiden Halbleiterschalter (
T1 ,T2 ) ist jeweils eine Freilaufdiode parallelgeschaltet. - Eine als Signalelektronik realisierte Steuerelektronik
2 erzeugt die Ansteuersignale (3 ,6 ) für die beiden HalbleiterschalterT1 undT2 . - Der Steuerelektronik
2 wird die über einen Spannungsteiler, welcher aus einer Reihenschaltung aus einem ersten WiderstandR1 und einem zweiten WiderstandR2 gebildet ist, herabgeteilte Spannung zugeführt, welche zwischen dem oberen PotentialUz+ und elektrisch Masse besteht. Die herabgeteilte Spannung wird erfasst. - Die Steuerelektronik
2 erzeugt ein derart pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal3 für den oberen HalbeliterschalterT1 , dass dieser zur Bestromung der Spule der Spule einen Spannungswert zur Verfügung stellt, der kleiner ist als der Betrag der Spannung zwischen dem oberen PotentialUz+ und elektrisch Masse. - Dieser Spannungswert ist beispielsweise 200 Volt unabhängig von der wirklich von dem Gleichrichter zur Verfügung gestellten Gleichspannung. Somit ist also ein Weitspannungsbetrieb in verschiedenen Drehstromnetzen ermöglicht. Dabei bleibt der Spannungswert jedoch stets derselbe. Auf diese Weise ist eine Diagnose der Bremse beim einleiten des Lüftvorgangs ermöglicht. Denn nach dem Einschalten der Bremse, also Bereitstellen des Spannungswertes, wird der Verlauf des mittels des Shuntwiderstandes erfassten Stromes überwacht. Sobald die Ankerscheibe sich zu bewegen anfängt, weist der Verlauf einen Knick oder kurzzeitigen Einbruch auf, weil die Induktivität der Spule sich dabei ändert.
- Da der Spannungswert sehr exakt vorgebbar ist, ist ein möglichst genaues Bestimmen des Verlaufs ermöglicht, insbesondere des Stromwertes des Knicks, und daraus der Wert des von der Ankerscheibe zu überwindenden Luftspalts, welcher ein Maß für den Abrieb der Bremsbeläge des Bremsbelagträgers darstellt.
- Ein möglichst präzises Erzeugen des Spannungswertes ist daher wichtig für eine möglichst genaue Bestimmung des Abriebs.
- Dem unteren Halbleiterschalter
T2 ist ein VaristorV1 parallel zugeschaltet. Wird zur Entregung der obere HalbleiterschalterT1 geöffnet, läuft sich der Strom der Spule über den VaristorV1 frei. Somit wird das von der Spule erzeugte Feld abgebaut und das Federelement drückt die Ankerscheibe auf den Bremsbelagträger derart, dass dieser gegen die Bremsfläche gedrückt wird. - Wird jedoch eine schnellere Entregung der Spule vorgegeben, steuert die Steuerelektronik den unteren Halbleiterschalter
T2 derart an, dass dieser schließt und somit der Strom der Spule über den Transistor fließt und somit das Magnetfeld abgebaut wird. - Wird also der obere Halbleiterschalter
T1 geöffnet, kann der untere HalbleiterschalterT2 zur Entregung der Spule geöffnet bleiben oder alternativ zur schnelleren Entregung geschlossen werden. - Da der Shuntwiderstand
Rs mit seinem ersten Anschluss mit dem Massepotential verbunden ist, ist die Steuerelektronik2 ohne galvanische Trennung in der Lage, die am Shuntwiderstand abfallende Spannung zu erfassen, um somit den durch die Spule fließenden Strom zu bestimmen. - Wie oben beschrieben, wird zum Lüften der Spule der obere Halbleiterschalter
T1 geschlossen, wobei zuvor auf jeden Fall der untere HalbleiterschalterT2 geöffnet wird. - In einem ersten Zeitabschnitt wird dann die herabgeteilte erfasste Spannung von der Steuerelektronik
2 erfasst und ein Pulsweitenmodulationsverhältnis bestimmt und ein entsprechend moduliertes Ansteuersignal dem oberen HalbleiterschalterT1 zugeführt wird. Somit ist der Spannungswert sehr genau steuerbar. Wenn also vom Gleichrichter eine variable Spannung oder eine höhere Gleichspannung bereitgestellt wird, wird mittels des jeweils angepassten Pulsweitenmodulationsverhältnisses der Spannungswert gesteuert bereitgestellt. - In einem auf den ersten Zeitabschnitt nachfolgenden zweiten Zeitabschnitt wird eine Stromregelung ausgeführt. Dabei wird der mittels des Shuntwiderstands
Rs erfasste Strom mittels eines linearen Reglers, insbesondere Pl-Regler, auf einen Sollwert hin geregelt, indem als Stellwert wiederum das Pulsweitenmodulationsverhältnis verwendet wird und somit eine entsprechende Spannung der Spule bereitgestellt wird. - Während des ersten Zeitabschnitts wird die beschrieben Diagnose, also Überwachung des Stromverlaufs ausgeführt und die Stromstärke beim Knick des Stromverlaufs, also das Abheben der Ankerscheibe, ausgeführt, so dass der Verschleiß der Bremse bestimmbar ist.
- Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird beim Lüften vor dem beschriebenen ersten Zeitabschnitt zunächst für eine Zeitspanne der obere Halbleiterschalter
T1 dauerhaft geschlossen, also ununterbrochen geschlossen. Somit ist die höchstmöglich verfügbare Spannung wirksam, um einen möglichst steilen Stromanstieg zu bewirken. Die Zeitspanne ist derart kurz gewählt, dass der Knick im Stromverlauf nicht erreichbar ist. Danach wird für den ersten Zeitabschnitt der Spannungswert mittels der beschriebenen Spannungssteuerung bereitgestellt und nachfolgend im zweiten Zeitabschnitt wiederum die Stromregelung ausgeführt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gleichrichter
- 2
- Steuerelektronik
- 3
- Ansteuersignal für oberen Halbleiterschalter
- 4
- herabgeteilte Zwischenkreisspannung
- 5
- Spannung am Shuntwiderstand
- 6
- Ansteuersignal für oberen Halbleiterschalter
- Rs
- Shuntwiderstand
- R1
- erster Widerstand
- R2
- zweiter Widerstand
- T1
- oberer Halbleiterschalter
- T2
- unterer Halbleiterschalter
- D1
- Diode
- V1
- Varistor
- L
- Induktivität der Bremsspule
- Uz+
- oberes Potential der Zwischenkreisspannung
- Uz-
- unteres Potential der Zwischenkreisspannung
- M
- Elektromotor
Claims (15)
- Antriebssystem, aufweisend eine elektromagnetisch betätigbare Bremse, einen Elektromotor, insbesondere Drehstrommotor, und eine elektronische Schaltung, wobei die Bremse eine bestrombare Spule, insbesondere Bremsspule, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung einen Gleichrichter, einen oberen steuerbaren Halbleiterschalter, eine Freilaufdiode und einen Varistor aufweist, wobei mittels Schließen oder pulsweitenmoduliertem Ansteuern eines oberen steuerbaren Halbleiterschalters der Spule eine von einem Gleichrichter bereitgestellte Gleichspannung zur Verfügung stellbar ist und mittels Öffnen des oberen steuerbaren Halbleiterschalters ein bei der Entregung der Spule von der Spule getriebener Strom durch die Freilaufdiode und den Varistor oder ein parallel zum Varistor geschaltetes Bauelement sich freiläuft und/oder fließt.
- Antriebssystem nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spule mit einem Shuntwiderstand und dem oberen steuerbaren Halbleiterschalter eine Reihenschaltung bildet, welche aus der Gleichspannung versorgt ist, und/oder dass die Freilaufdiode mit dem Varistor eine Reihenschaltung bildet, welche der aus der Spule und dem Shuntwiderstand gebildeten Reihenschaltung parallelgeschaltet ist. - Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement ein unterer steuerbarer Halbleiterschalter ist, insbesondere wobei bei Schließen des unteren steuerbaren Halbeliterschalters der von der Spule bei deren Entregung getriebene Strom ganz oder im Wesentlichen durch den unteren Halbleiterschalter fließt, insbesondere also der Varistor hochohmig bleibt.
- Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufdiode mit einem ersten Anschluss mit dem unteren Potential der Gleichspannung verbunden ist.
- Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Shuntwiderstand mit einem ersten Anschluss sowohl mit dem unteren Halbleiterschalter als auch mit dem oberen Halbleiterschalter verbunden ist.
- Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerelektronik das Ansteuersignal für den oberen Halbleiterschalter und das Ansteuersignal für den unteren Halbleiterschalter erzeugt und die Gleichspannung sowie die am Shuntwiderstand abfallende Spannung insbesondere als durch die Spule fließender Strom erfasst, insbesondere wobei die Spannung zwischen dem oberen Potential der Gleichspannung und einem Nullpotential mittels eines insbesondere aus zwei Widerständen gebildeten Spannungsteilers herabgeteilt erfasst wird.
- Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik einen ersten Regler aufweist, welchem die an der Spule direkt oder herabgeteilt erfasste Spannung auf einen Spannungswert, insbesondere Sollwert hin regelt, indem der erste Regler als Stellgröße das Pulsweitenmodulationsverhältnis des pulsweitenmodulierten Ansteuersignals des oberen Halbleiterschalters aufweist oder dass die Steuerelektronik der Spule einen Spannungswert bereit stellt, indem abhängig von der herabgeteilt erfassten Spannung, insbesondere zwischen dem oberen Potential der Gleichspannung des Gleichrichters und dem Nullpotential, ein Pulsweitenmodulationsverhältnis des Ansteuersignals für den oberen Halbleiterschalter bestimmt wird, insbesondere also die Spannung gesteuert wird.
- Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik einen zweiten Regler aufweist, welcher den mittels des Shuntwiderstands erfasste Strom auf einen Sollstrom hin regelt, indem der zweite Regler als Stellgröße das Pulsweitenmodulationsverhältnis des pulsweitenmodulierten Ansteuersignals des oberen Halbleiterschalters aufweist.
- Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die Steuerelektronik ein Umschaltemittel aufweist, welches entweder des ersten oder den zweiten Regler aktiviert, insbesondere und den jeweils anderen deaktiviert.
- Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik ein Mittel zur Bestimmung des Verschleißes eines Bremsbelags eines Bremsbelagträgers der Bremse aufweist, welchem der mittels des Shuntwiderstandes erfasste Verlauf des erfassten Stroms zugeführt wird und welches ein Mittel zur Bestimmung eines Knicks im Verlauf und des Strombetrags beim Knick aufweist.
- Antriebssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschluss des Shuntwiderstands mit dem Nullpotential elektrisch verbunden ist, insbesondere wobei die Steuerelektronik aus einer Versorgungsspannung versorgt ist, deren unteres Potential das Nullpotential ist, insbesondere so, dass die am Shuntwiderstand abfallende Spannung der Steuerelektronik direkt, insbesondere also ohne galvanische Trennung, zugeführt wird zur Erfassung insbesondere des durch die Spule fließenden Stromes.
- Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems, insbesondere nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Antriebssystem eine elektromagnetisch betätigbare Bremse aufweist, welche eine Spule aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt die an der Spule anliegende Spannung auf einen Spannungswert hingesteuert wird, insbesondere indem abhängig von einer herabgeteilt erfassten Spannung, insbesondere zwischen oberem Potential der von einem Gleichrichter bereit gestellten Gleichspannung und einem Nullpotential, ein Pulsweitenmodulationsverhältnis für dasjenige pulsweitenmodulierte Ansteuersignal bestimmt wird, welches einem oberen Halbleiterschalter zugeführt wird, so dass die an der Spule anliegende Spannung den Spannungswert erreicht, und dass in einem zweiten nach dem ersten Verfahrensschritt nachfolgenden Verfahrensschritt der durch die Spule fließende Strom, insbesondere mittels eines Shuntwiderstands, erfasst und auf einen Sollwert hin geregelt wird, insbesondere indem ein Pulsweitenmodulationsverhältnis für dasjenige pulsweitenmodulierte Ansteuersignal bestimmt wird, welches einem oberen Halbleiterschalter zugeführt wird, so dass der durch die Spule fließende Strom auf den Sollwert hin geregelt wird.
- Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem ersten Verfahrensschritt der Spule die vom Gleichrichter bereit gestellte Spannung für eine Zeitspanne (T1) zur Verfügung gestellt wird.
- Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des ersten Verfahrensschritts der Verlauf des durch die Spule fließenden Stroms erfasst und der bei einem Einknicken oder Einbrechen des zeitlichen Verlaufs des durch die Spule fließenden Stroms gehörige Wert des Stromes bestimmt wird.
- Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom mittels eines Shuntwiderstands erfasst wird, der auf demselben Potential, insbesondere Nullpotential, angeordnet ist wie auch die das Steuern oder Regeln ausführende Signalelektronik des Antriebssystems.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019000330.6 | 2019-01-21 | ||
DE102019000330 | 2019-01-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020000127A1 true DE102020000127A1 (de) | 2020-07-23 |
Family
ID=69174446
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020000127.0A Pending DE102020000127A1 (de) | 2019-01-21 | 2020-01-13 | Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11722076B2 (de) |
EP (1) | EP3915185A1 (de) |
CN (1) | CN113330671B (de) |
DE (1) | DE102020000127A1 (de) |
WO (1) | WO2020151914A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022003389B3 (de) | 2022-09-14 | 2023-04-27 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg | Verfahren zum Bestimmen eines Verschleißes von Bremsbelägen einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse und Elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse und Signalelektronik zur Durchführung eines solchen Verfahrens |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6291951B1 (en) * | 2000-03-21 | 2001-09-18 | Valiant Machine & Tool Inc. | Holding brake control circuit for servo-motor |
JP2003130096A (ja) * | 2002-09-30 | 2003-05-08 | Sanyo Denki Co Ltd | モータ用ブレーキの寿命判定方法及び装置 |
FI20031647A0 (fi) * | 2003-11-12 | 2003-11-12 | Kone Corp | Hissin jarrun ohjauspiiri |
JP4283312B2 (ja) * | 2004-08-10 | 2009-06-24 | 三菱電機株式会社 | 直流電圧駆動型マグネットコンタクタの駆動回路および電力変換装置 |
DE202007019003U1 (de) * | 2007-06-05 | 2010-03-04 | Chr. Mayr Gmbh + Co. Kg | Gleichrichter zum Speisen einer Spule |
DE102007040423A1 (de) * | 2007-08-25 | 2009-02-26 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Betreiben eines umrichtergespeisten Elektromotors, umrichtergespeister Elektromotor und Verfahren zum Betreiben einer Anlage |
US7950514B1 (en) * | 2009-11-06 | 2011-05-31 | Kone Corporation | Apparatus and method for variable torque braking of escalators and moving walkways |
DE102010062081A1 (de) * | 2010-11-29 | 2012-05-31 | Aktiebolaget Skf | Elektrischer Antrieb mit einer Bremse |
DE102012008547A1 (de) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Überwachen einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
EP2747287A1 (de) * | 2012-12-18 | 2014-06-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltungsanordnung zum Bremsen einer sich bewegenden Masse beim Abschalten eines elektromechanischen Schaltgeräts mit einer induktiven Last |
CN108964542A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-07 | 东南大学 | 一种宽电压供电的节能型电磁制动控制器 |
-
2020
- 2020-01-13 EP EP20700964.8A patent/EP3915185A1/de active Pending
- 2020-01-13 DE DE102020000127.0A patent/DE102020000127A1/de active Pending
- 2020-01-13 US US17/424,655 patent/US11722076B2/en active Active
- 2020-01-13 WO PCT/EP2020/025010 patent/WO2020151914A1/de unknown
- 2020-01-13 CN CN202080010048.4A patent/CN113330671B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113330671B (zh) | 2024-04-05 |
EP3915185A1 (de) | 2021-12-01 |
US11722076B2 (en) | 2023-08-08 |
CN113330671A (zh) | 2021-08-31 |
US20220131484A1 (en) | 2022-04-28 |
WO2020151914A1 (de) | 2020-07-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2404374B1 (de) | Elektrodynamische bremseinrichtung für einen universalmotor | |
DE112016001924B4 (de) | Treibervorrichtung | |
DE102012008547A1 (de) | Verfahren zum Überwachen einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
EP3201034B1 (de) | Sichere elektrische bremse für einen synchronmotor | |
DE102008058303B4 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Antriebs und Antriebssystem | |
DE102011002674A1 (de) | Schaltung und Verfahren zum Entregen einer Erregerspule | |
EP2503682B1 (de) | Schaltungsanordnung | |
EP1830370B1 (de) | Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischen Stellantriebs | |
EP3669452B1 (de) | Verfahren und schaltungsanordnung zur resonanzdämpfung bei schrittmotoren | |
DE102005027502B4 (de) | Elektromagnetisch betätigbare Bremse, Vorrichtung zur sicheren Ansteuerung einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse, Elektromotor und Bremse | |
DE112016003306T5 (de) | Antriebsvorrichtung | |
DE102020000127A1 (de) | Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems | |
DE2423258B2 (de) | Schaltungsanordnung zur stromversorgung eines induktiven verbrauchers | |
EP3381119B1 (de) | Verfahren zur stromregelung einer induktiven last | |
EP3864731B1 (de) | Verfahren zum überwachen des betriebs eines elektromotors | |
DE10134346B4 (de) | Vorrichtung zur Ansteuerung eines Elektromagneten | |
EP3632759B1 (de) | Überwachung des betriebszustandes einer elektromagnetischen federdruckbremse | |
DE102015009490B4 (de) | Spannungsstabilisierung eines Kraftfahrzeug-Generators | |
EP0988482B1 (de) | Elektromagnetischer stellantrieb | |
EP3632760B1 (de) | Präventive funktionskontrolle bei einer elektromagnetischen federdruckbremse | |
WO2017153028A1 (de) | Verfahren und steuerungseinrichtung zum steuern eines insbesondere pneumatischen bremssystems für fahrzeuge | |
EP1011190A2 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Überwachung des Betriebszustandes einer Last | |
DE102018122269A1 (de) | Relaismodul | |
DE2942200A1 (de) | Wechselrichter-regelanordnung | |
WO2010118978A2 (de) | Verfahren zum betrieb einer steuerschaltung, insbesondere zur anwendung in einem kraftfahrzeug |