DE102022121605A1 - Invertervorrichtung und Verfahren zum Betreiben der Invertervorrichtung - Google Patents

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Rainer Winzer
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Abstract

Eine Invertervorrichtung (1) weist auf: einen Abwärtswandler (3) mit einem ersten (4) und zweiten (5) Eingangsanschluss und einem ersten (6) und zweiten (7) Ausgangsanschluss, und eine Brückenschaltungsvorrichtung (14). Die Brückenschaltungsvorrichtung (14) ist mit dem ersten (6) und dem zweiten (7) Ausgangsanschluss verbunden, und wird mit einer Ausgangsgleichspannung (UA) von dem Abwärtswandler (3) gespeist und versorgt Wicklungen (15) eines bürstenlosen Gleichstrommotors (2) mit Energie. Der Abwärtswandler (3) weist einen mit dem ersten (6) und zweiten (7) Ausgangsanschluss verbindbaren Kondensator (11), einen mit dem ersten Eingangsanschluss (4) und dem ersten Ausgangsanschluss (6) oder mit dem zweiten Eingangsanschluss (5) und dem zweiten Ausgangsanschluss (7) verbundenen ersten Schalter (8), und einen Sicherheitsschalter (13) auf, der zwischen dem ersten Ausgangsanschluss (6) oder dem zweiten Ausgangsanschluss (7) und dem Kondensator (11) vorgesehen ist und eine Verbindung zwischen dem Kondensator (11) und dem ersten (6) oder zweiten (7) Ausgangsanschluss herstellt oder trennt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Invertervorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Invertervorrichtung, insbesondere zum Ansteuern eines bürstenlosen Gleichstrommotors.
  • Im Stand der Technik sind Invertervorrichtungen bekannt, die, über eine Pulsamplitudenmodulation angeregt, einen Elektromotor, insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrommotor, ansteuern. Diese Invertervorrichtung besteht aus einem Abwärtswandler, um eine an der Invertervorrichtung angelegte Versorgungsspannung auf eine für den Elektromotor passende Spannung zu konvertieren, und einer Brückenschaltung, beispielsweise einer B6-Brücke, um Wicklungen des Elektromotors mit Energie zu versorgen und den Elektromotor zu betreiben.
  • Grundsätzlich weist der Abwärtswandler einen Schalter und einen Kondensator auf, wobei der Schalter so angeordnet ist, dass er durch ein zyklisches Ein- und Ausschalten eine Rechteckspannung am Ausgang des Abwärtswandlers erzeugen kann, die aber durch den Kondensator geglättet wird, sodass eine geglättete Ausgangsspannung erzeugt wird, die niedriger als eine Eingangsspannung ist und deren Höhe durch eine Einschaltdauer und eine Einschaltfrequenz des Schalters bestimmt werden kann.
  • Im Fehlerfall, beispielsweise einem Ausfall einer Ansteuerungsvorrichtung der Invertervorrichtung, besteht die Gefahr, dass sich der Elektromotor durch seine Trägheit weiterdreht und dadurch eine hohe Spannung in die Invertervorrichtung und, über die Brückenschaltung, an dem Ausgang des Abwärtswandlers induziert. Da der Kondensator zwischen Ausgangsanschlüssen des Ausgangs des Abwärtswandlers vorgesehen ist, liegt diese hohe Spannung an dem Kondensator an. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, den Kondensator so auszulegen, dass er beim Auftreten dieser hohen Spannung nicht beschädigt wird. Solch ein Kondensator, bei dem bei induzierten Spannungen von deutlich über 750 V nicht die Gefahr besteht, dass er beschädigt wird, ist beispielsweise ein Folienschichtkondensator, der jedoch in der Anschaffung vergleichsweise teuer ist.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe liegt daher darin, die Invertervorrichtung so anzupassen, dass ein wirtschaftlicher Aufbau bei einer gegebenen Betriebssicherheit ermöglicht ist.
  • Die Aufgabe wird durch eine Invertervorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine Invertervorrichtung zum Ansteuern eines bürstenlosen Gleichstrommotors einen Abwärtswandler mit einem ersten Eingangsanschluss, einem zweiten Eingangsanschluss, einem ersten Ausgangsanschluss und einem zweiten Ausgangsanschluss, und eine Brückenschaltungsvorrichtung auf. Die Brückenschaltungsvorrichtung ist mit dem ersten Ausgangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss des Abwärtswandlers elektrisch verbunden, und ist dazu ausgebildet, mit einer Ausgangsgleichspannung von dem Abwärtswandler gespeist zu werden und Wicklungen des bürstenlosen Gleichstrommotors mit Energie zu versorgen. Der Abwärtswandler ist dazu ausgebildet, eine an dem ersten und zweiten Eingangsanschluss angelegte elektrische Eingangsgleichspannung in eine niedrigere Ausgangsgleichspannung an dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss zu wandeln, wobei der Abwärtswandler einen mit dem ersten Ausgangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss elektrisch verbindbaren Kondensator und einen mit dem ersten Eingangsanschluss und dem ersten Ausgangsanschluss oder mit dem zweiten Eingangsanschluss und dem zweiten Ausgangsanschluss elektrisch verbundenen ersten Schalter aufweist. Ferner weist der Abwärtswandler einen Sicherheitsschalter auf, der entweder zwischen dem ersten Ausgangsanschluss und dem Kondensator oder zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss und dem Kondensator vorgesehen ist, und der dazu ausgebildet ist, eine elektrische Verbindung zwischen dem Kondensator und entweder dem ersten Ausgangsanschluss oder dem zweiten Ausgangsanschluss herzustellen oder zu trennen.
  • Elektrisch verbunden bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die elektrische Verbindung von zwei Bauteilen nicht durch einen Schalter trennbar ist.
  • Durch den Sicherheitsschalter besteht die Möglichkeit, die Verbindung zwischen dem Kondensator und einem der Ausgangsanschlüsse zu trennen, sodass es möglich ist, den Kondensator bei einem Fehlerfall vor der hohen durch den weiterdrehenden Gleichstrommotor induzierten Spannung zu schützen. Somit besteht die Möglichkeit, den Kondensator hinsichtlich einer niedrigeren auftretenden maximalen Spannung auszulegen, sodass auch kostengünstigere Typen von Kondensatoren verwendet werden können.
  • Vorteilhafterweise ist der Sicherheitsschalter dazu ausgebildet, elektrisch ansteuerbar zu sein und bei einem Nichtanliegen eines Schaltsignals an dem Sicherheitsschalter geöffnet zu sein.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Abwärtswandler einen zweiten Schalter, eine Spule und eine Diode auf, wobei der erste Schalter mit seiner ersten Anschlusseinrichtung mit dem ersten Eingangsanschluss des Abwärtswandlers elektrisch verbunden ist, der zweite Schalter mit seiner ersten Anschlusseinrichtung mit einem zweiten Eingangsanschluss des Abwärtswandlers elektrisch verbunden ist, eine zweite Anschlusseinrichtung des ersten Schalters und eine zweite Anschlusseinrichtung des zweiten Schalters miteinander und mit einer ersten Anschlusseinrichtung der Spule elektrisch verbunden sind, der erste Ausgangsanschluss des Abwärtswandlers mit einer ersten Anschlusseinrichtung der Diode elektrisch verbunden ist, die zweite Anschlusseinrichtung der Diode mit dem ersten Eingangsanschluss des Abwärtswandlers elektrisch verbunden ist, der erste Ausgangsanschluss des Abwärtswandlers mit einer zweiten Anschlusseinrichtung der Spule elektrisch verbunden oder mittels des Sicherheitsschalters elektrisch verbindbar ist, und die zweite Anschlusseinrichtung der Spule mit einer ersten Anschlusseinrichtung des Kondensators elektrisch verbunden oder mittels des Sicherheitsschalters elektrisch verbindbar ist. Der Sicherheitsschalter ist zwischen dem ersten Ausgangsanschluss und der ersten Anschlusseinrichtung des Kondensators oder zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss und der zweiten Anschlusseinrichtung des Kondensators vorgesehen.
  • Der Sicherheitsschalter und/oder der erste Schalter und/oder der zweite Schalter weisen vorteilhafter Weise einen Transistor, insbesondere einen Feldeffekttransistor, auf.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Invertervorrichtung die Schritte: Anlegen eines Schaltsignals an den Sicherheitsschalter, so dass der Sicherheitsschalter geschlossen ist; Erfassen einer Ausgangsgleichspannung an dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss; und Beseitigen des Schaltsignals und Öffnen des Sicherheitsschalters wenn die Ausgangsgleichspannung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
  • Durch das Anlegen des Schaltsignals an den Sicherheitsschalter, sodass der Sicherheitsschalter geschlossen ist, wird ein Normalbetrieb des Abwärtswandlers ermöglicht. Sofern, beispielsweise durch einen Fehlerfall in einer Steuerungselektronik, die Motoransteuerung nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert und der Motor dadurch eine hohe Spannung in den Abwärtswandler induziert, besteht, da die Ausgangsgleichspannung erfasst wird, die Möglichkeit, das Schaltsignal für den Sicherheitsschalter zu beseitigen und den Schalter zu öffnen wenn die erfasste Spannung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, sodass eine Beschädigung des für eine niedrigere Spannung ausgelegten Kondensators verhindert werden kann.
  • Vorteilhafterweise enthält das Verfahren den Schritt: Außerbetriebnehmen der Invertervorrichtung durch Öffnen des ersten und eines zweiten Schalters wenn der Sicherheitsschalter geöffnet ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält das Verfahren die weiteren Schritte zum Inbetriebnehmen der Invertervorrichtung nach dem Öffnen des Sicherheitsschalters, wenn die Ausgangsgleichspannung den vorbestimmten Schwellwert überschritten hat, mit einem geladenen Kondensator: Anlegen des Schaltsignals an den Sicherheitsschalter, so dass der Sicherheitsschalter geschlossen ist, ohne Ansteuern der Brückenschaltungsvorrichtung, so dass keine der Wicklungen des bürstenlosen Gleichstrommotors versorgt wird; Ansteuern der Brückenschaltungsvorrichtung, so dass zumindest eine der Wicklungen versorgt wird; Erfassen der Ausgangsgleichspannung an dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss; und Inbetriebnahme der Invertervorrichtung wenn die Ausgangsgleichspannung den vorbestimmten Schwellwert nicht überschreitet.
  • Vorteilhafterweise enthält das Verfahren Schritte zum Feststellen der Fehlfunktion von einem Schließen des Sicherheitsschalters ohne Schaltsignal: Beseitigen des Schaltsignals und Erfassen der Ausgangsgleichspannung; und Wiederanlegen des Schaltsignals wenn eine veränderte Welligkeit der erfassten Ausgangsgleichspannung auftritt; oder Außerbetriebnehmen der Invertervorrichtung wenn eine Welligkeit der erfassten Ausgangsgleichspannung unverändert bleibt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung enthält das Verfahren zum Feststellen einer Fehlfunktion von einem geöffneten Sicherheitsschalter bei einem Anliegen des Schaltsignals die Schritte: Erfassen der Ausgangsgleichspannung; und Außerbetriebnehmen der Invertervorrichtung wenn eine Welligkeit der erfassten Ausgangsgleichspannung oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts auftritt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Insbesondere zeigt
    • 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Invertervorrichtung mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor;
    • 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Invertervorrichtung mit dem bürstenlosen Gleichstrommotor; und
    • 3 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Invertervorrichtung mit dem bürstenlosen Gleichstrommotor.
  • 1 zeigt ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform einer Invertervorrichtung 1 mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor 2.
  • Die Invertervorrichtung 1 weist einen Abwärtswandler 3 und eine im Stand der Technik bekannte Brückenschaltungsvorrichtung 14 auf.
  • Der Abwärtswandler 3 weist einen ersten Eingangsanschluss 4, einen zweiten Eingangsanschluss 5, einen ersten Ausgangsanschluss 6 und einen zweiten Ausgangsanschluss 7 auf.
  • Der Abwärtswandler 3 ist dazu ausgebildet, eine an dem ersten und zweiten Eingangsanschluss 4, 5 angelegte elektrische Eingangsgleichspannung UE in eine niedrigere Ausgangsgleichspannung UA an dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss 6, 7, also abwärts, zu wandeln.
  • Ferner weist der Abwärtswandler 3 einen ersten Schalter 8, einen zweiten Schalter 9, eine Spule 10, einen Kondensator 11, eine Diode 12 und einen Sicherheitsschalter 13 auf. Der erste Schalter 8 ist mit seiner ersten Anschlusseinrichtung 8.1 mit dem ersten Eingangsanschluss 4 des Abwärtswandler 3 elektrisch verbunden. Der zweite Schalter 9 ist mit seiner ersten Anschlusseinrichtung 9.1 mit dem zweiten Eingangsanschluss 5 des Abwärtswandlers 3 elektrisch verbunden. Eine zweite Anschlusseinrichtung 8.2 des ersten Schalters 8 und eine zweite Anschlusseinrichtung 9.2 des zweiten Schalters 9 sind miteinander und mit einer ersten Anschlusseinrichtung 10.1 der Spule 10 elektrisch verbunden. Eine zweite Anschlusseinrichtung 10.2 der Spule 10 ist mit einer ersten Anschlusseinrichtung 13.1 des Sicherheitsschalters 13, mit einer ersten Anschlusseinrichtung 12.1 der Diode 12 und mit dem ersten Ausgangsanschluss 6 des Abwärtswandlers 3 elektrisch verbunden. Eine zweite Anschlusseinrichtung 13.2 des Sicherheitsschalters 13 ist mit einer ersten Anschlusseinrichtung 11.1 des Kondensators 11 elektrisch verbunden. Eine zweite Anschlusseinrichtung 11.2 des Kondensators 11 ist mit dem zweiten Ausgangsanschluss 7 des Abwärtswandlers 3 elektrisch verbunden. Die zweite Anschlusseinrichtung 12.2 der Diode 12 ist mit dem ersten Eingangsanschluss 4 des Abwärtswandlers 3 und die erste Anschlusseinrichtung 12.1 der Diode 12 ist mit dem Ausgangsanschluss 6 elektrisch verbunden. Der Kondensator 11 ist über eine erste Anschlusseinrichtung 11.1 des Kondensators 11 und den Sicherheitsschalter 13 mit dem ersten Ausgangsanschluss 6 elektrisch verbindbar und über eine zweite Anschlusseinrichtung 11.2 des Kondensators 11 mit dem zweiten Ausgangsanschluss 7 elektrisch verbunden. Der zweite Eingangsanschluss 5 und der zweite Ausgangsanschluss 7 sind direkt elektrisch miteinander verbunden.
  • Im Speziellen ist der Sicherheitsschalter 13 zwischen der ersten Anschlusseinrichtung 11.1 des Kondensators 11 und der zweiten Anschlusseinrichtung 10.2 der Spule 10 vorgesehen. Der Sicherheitsschalter 13 ist dazu vorgesehen, eine elektrische Verbindung zwischen dem Kondensator 11 und dem ersten Ausgangsanschluss 6 herzustellen oder zu trennen.
  • Elektrisch verbunden bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Verbindung nicht durch einen Schalter trennbar ist, wohingegen elektrisch verbindbar bedeutet, dass die Verbindung durch einen Schalter trennbar ist.
  • Die Brückenschaltungsvorrichtung 14 ist dazu ausgebildet, mit der Ausgangsgleichspannung UA von dem Abwärtswandler 3 gespeist zu werden und Wicklungen 15 des bürstenlosen Gleichstrommotors 2 mit Energie zu versorgen. Dazu ist die Brückenschaltungsvorrichtung 14 mit dem ersten Ausgangsanschluss 6 und dem zweiten Ausgangsanschluss 7 elektrisch verbunden.
  • 2 zeigt ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Invertervorrichtung 1 mit dem bürstenlosen Gleichstrommotor 2.
  • Die zweite Ausführungsform der Invertervorrichtung 1 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Invertervorrichtung 1 gemäß 1 darin, dass der Sicherheitsschalter 13 nicht, wie in der ersten Ausführungsform, zwischen der ersten Anschlusseinrichtung 11.1 des Kondensators 11 und der zweiten Anschlusseinrichtung 10.2 der Spule 10 vorgesehen ist, sondern zwischen der zweiten Anschlusseinrichtung 11.2 des Kondensators 11 und dem zweiten Ausgangsanschluss 7.
  • 3 zeigt ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Invertervorrichtung 1 mit dem bürstenlosen Gleichstrommotor 2.
  • Die dritte Ausführungsform der Invertervorrichtung 1 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Invertervorrichtung 1 gemäß 1 darin, dass der Sicherheitsschalter 13 zwar ebenfalls zwischen dem ersten Ausgangsanschluss 6 und der ersten Anschlusseinrichtung 11.1 des Kondensators 11 vorgesehen ist, jedoch hier zwischen der zweiten Anschlusseinrichtung 10.2 der Spule 10 und dem ersten Ausgangsanschluss 6 angeordnet ist.
  • In den vorangehenden Ausführungsformen ist der Sicherheitsschalter 13 dazu ausgebildet, elektrisch ansteuerbar zu sein und ist bei einem Nichtanliegen eines Schaltsignals geöffnet. In alternativen Ausführungsformen ist der Schalter bei einem Nichtanliegen des Schaltsignals geschlossen.
  • Ebenfalls sind der erste Schalter 8 und der zweite Schalter 9 elektrisch ansteuerbar, wobei der erste Schalter 8, der zweite Schalter 9 und der Sicherheitsschalter 13 jeweils einen Feldeffekttransistor aufweisen. In alternativen Ausführungsformen weisen die Schalter 8, 9, 13 andere elektrische Schalter, wie beispielsweise Transistoren, auf.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform weist der Abwärtswandler nur den ersten Schalter 8 und den Kondensator 11 auf, wobei der erste Schalter 8 zwischen dem ersten Eingangsanschluss 4 und dem ersten Ausgangsanschluss 6 vorgesehen ist, und der Kondensator 11 zwischen dem ersten Ausgangsanschluss 6 und dem zweiten Ausgangsanschluss 7 vorgesehen ist.
  • Im Betrieb wird zum Betreiben des bürstenlosen Gleichstrommotors 2 ein Schaltsignal an dem Sicherheitsschalter 13 angelegt, sodass der Sicherheitsschalter 13 geschlossen ist. Anschließend werden der erste Schalter 8 und der zweite Schalter 9 sowie Schalter der Brückenschaltungsvorrichtung 14 von einer nicht gezeigten Motorsteuerungsvorrichtung so angesteuert, dass die Brückenschaltungsvorrichtung 14 zum einen mit einer geeigneten Ausgangsgleichspannung UA von dem Abwärtswandlers 3 versorgt wird und sich zum anderen der Gleichstrommotor 12 in einer gewünschten Weise, nämlich einer gewünschten Drehrichtung und Geschwindigkeit, dreht.
  • Während des Betriebs wird die Ausgangsgleichspannung UA des Abwärtswandlers 3 mittels einer nicht gezeigten Spannungserfassungsvorrichtung erfasst und von der Motorsteuerungsvorrichtung weiter verarbeitet. Diese Erfassung erfolgt zyklisch oder alternativ kontinuierlich. Wenn die Ausgangsgleichspannung UA einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet, wird durch die Motorsteuerungsvorrichtung das Schaltsignal an den Sicherheitsschalter 13 beseitigt und der Sicherheitsschalter 13 geöffnet. Dadurch wird verhindert, dass an dem Kondensator 11 eine, beispielsweise durch ein unbeabsichtigtes Weiterdrehen des Gleichstrommotors, über dem vorbestimmten Schwellwert liegende Ausgangsgleichspannung UA anliegt und der Kondensator 11 beschädigt wird.
  • Wenn die Ausgangsgleichspannung UA eine Summe aus der Eingangsgleichspannung UE und einer an der Diode 12 anliegenden Spannung überschreitet, fließt ein Strom über die Diode 12 in ein Versorgungssystem für die Invertervorrichtung 1 zurück.
  • Wenn die Ausgangsgleichspannung UA über dem vorbestimmten Schwellwert erfasst wird und der Sicherheitsschalter 13 geöffnet wird, wird optional die Invertervorrichtung 1 durch Öffnen des ersten Schalters 8 und des zweiten Schalters 9 durch die Motorsteuerungsvorrichtung außer Betrieb genommen.
  • Wenn die Invertervorrichtung 1 nach einem Öffnen des Sicherheitsschalters 13 wegen des Überschreitens des Schwellwerts der Ausgangsgleichspannung UA und dem außer-Betrieb-nehmen der Invertervorrichtung 1 wieder in Betrieb genommen wird, wird zunächst durch die Motorsteuerungsvorrichtung das Schaltsignal an den Sicherheitsschalter 13 angelegt, sodass der Sicherheitsschalter 13 geschlossen ist, ohne die Brückenschaltungsvorrichtung 14 anzusteuern, sodass keine der Wicklungen des bürstenlosen Gleichstrommotors 2 mit Energie versorgt wird. Anschließend wird die Brückenschaltungsvorrichtung 14 durch die Motorsteuerungsvorrichtung so angesteuert, dass zumindest eine der Wirkungen versorgt wird, um eine elektrische Last für den Kondensator 11 darzustellen. Dabei wird die Ausgangsgleichspannung UA an dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss 6, 7 durch die Spannungserfassungsvorrichtung erfasst und, wenn die Ausgangsgleichspannung UA an dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss 6, 7 den vorbestimmten Schwellwert nicht mehr überschreitet, wird die Invertervorrichtung 1 durch die Motorsteuerungsvorrichtung wieder in Betrieb genommen.
  • Um das Schließen des Sicherheitsschalters 13 ohne das Schaltsignal, also eine Fehlfunktion des Sicherheitsschalters 13, festzustellen, wird das Schaltsignal kurzzeitig beseitigt und die Ausgangsgleichspannung UA an dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss 6, 7 wird erfasst. Nach dem Öffnen des Sicherheitsschalters 13 ist der Kondensator 11 nicht in Funktion, sodass die durch den ersten Schalter 8 und den zweiten Schalter 9 erzeugten Impulse nicht geglättet werden und sich die Welligkeit der erfassten Ausgangsgleichspannung UA ändert, sich also eine Amplitude und/oder eine Frequenz der Welligkeit ändert. Sofern sich die Welligkeit ändert, ist also daraus ersichtlich, dass der Sicherheitsschalter 13 ordnungsgemäß funktioniert. Daher wird das Schaltsignal wieder angelegt. Wenn sich die Welligkeit der erfassten Ausgleichsspannung UA nicht ändert, kann durch die Motorsteuerungsvorrichtung darauf geschlossen werden, dass der Sicherheitsschalter 13 fehlerhaft nicht öffnet wenn das Schaltsignal beseitigt wird, wobei dann die Invertervorrichtung 1 durch die Motorsteuerungsvorrichtung optional außer Betrieb genommen wird.
  • Zum Feststellen der Fehlfunktion von einem, obwohl das Schaltsignal an dem Sicherheitsschalter 13 anliegt, geöffneten Sicherheitsschalter 13, wird die Ausgangsgleichspannung UA erfasst. Da die Ausgangsgleichspannung UA bei dem geöffneten Sicherheitsschalter 13 durch den Kondensator 11 nicht geglättet wird, wird bei einem Auftreten einer Welligkeit der erfassten Ausgangsgleichspannung UA oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts die Invertervorrichtung 1 durch die Motorsteuerungsvorrichtung außer Betrieb genommen.
  • Bei einem Ausfall der Versorgung der Invertervorrichtung 1 liegt an dem Sicherheitsschalter 13 kein Schaltsignal an, wodurch die Verbindung entweder des ersten oder zweiten Ausgangsanschluss 6, 7 mit dem Kondensator 11 getrennt wird, so dass keine übermäßige induzierte Spannung an dem Kondensator 11 anliegen kann.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Merkmale und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Kombinationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind dementsprechend lediglich als eine Illustration der Erfindung zu betrachten, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, und sollen alle Modifikationen, Variationen, Kombinationen oder Äquivalente abdecken, die in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Invertervorrichtung
    2
    bürstenloser Gleichstrommotor
    3
    Abwärtswandler
    4
    erster Eingangsanschluss
    5
    zweiter Eingangsanschluss
    6
    erster Ausgangsanschluss
    7
    zweiter Ausgangsanschluss
    8
    erster Schalter
    8.1
    erste Anschlusseinrichtung des ersten Schalters
    8.2
    zweite Anschlusseinrichtung des ersten Schalters
    9
    zweiter Schalter
    9.1
    erste Anschlusseinrichtung des zweiten Schalters
    9.2
    zweite Anschlusseinrichtung des zweiten Schalters
    10
    Spule
    10.1
    erste Anschlusseinrichtung der Spule
    10.2
    zweite Anschlusseinrichtung der Spule
    11
    Kondensator
    11.1
    erste Anschlusseinrichtung des Kondensators
    11.2
    zweite Anschlusseinrichtung des Kondensators
    12
    Diode
    12.1
    erste Anschlusseinrichtung der Diode
    12.2
    zweite Anschlusseinrichtung der Diode
    13
    Sicherheitsschalter
    13.1
    erste Anschlusseinrichtung des Sicherheitsschalters
    13.2
    zweite Anschlusseinrichtung des Sicherheitsschalters
    14
    Brückenschaltungsvorrichtung
    15
    Wicklung
    UE
    Eingangsgleichspannung
    UA
    Ausgangsgleichspannung

Claims (9)

  1. Invertervorrichtung (1) zum Ansteuern eines bürstenlosen Gleichstrommotors (2), aufweisend: eine Brückenschaltungsvorrichtung (14), und einen Abwärtswandler (3) mit einem ersten Eingangsanschluss (4), einem zweiten Eingangsanschluss (5), einem ersten Ausgangsanschluss (6) und einem zweiten Ausgangsanschluss (7), wobei die Brückenschaltungsvorrichtung (14) mit dem ersten Ausgangsanschluss (6) und dem zweiten Ausgangsanschluss (7) des Abwärtswandlers (3) elektrisch verbunden ist, und dazu ausgebildet ist, mit einer Ausgangsgleichspannung (UA) von dem Abwärtswandler (3) gespeist zu werden und Wicklungen (15) des bürstenlosen Gleichstrommotors (2) mit Energie zu versorgen, der Abwärtswandler (3) dazu ausgebildet ist, eine an dem ersten und zweiten Eingangsanschluss (4, 5) angelegte elektrische Eingangsgleichspannung (UE) in eine niedrigere Ausgangsgleichspannung (UA) an dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss (6, 7) zu wandeln, und der Abwärtswandler (3) einen mit dem ersten Ausgangsanschluss (6) und dem zweiten Ausgangsanschluss (7) elektrisch verbindbaren Kondensator (11), und einen mit dem ersten Eingangsanschluss (4) und dem ersten Ausgangsanschluss (6) oder mit dem zweiten Eingangsanschluss (5) und dem zweiten Ausgangsanschluss (7) elektrisch verbundenen ersten Schalter (8), aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abwärtswandler (3) einen Sicherheitsschalter (13) aufweist, der entweder zwischen dem ersten Ausgangsanschluss (6) und dem Kondensator (13) oder zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss (7) und dem Kondensator (11) vorgesehen ist, und der dazu ausgebildet ist, eine elektrische Verbindung zwischen dem Kondensator (11) und entweder dem ersten Ausgangsanschluss (6) oder dem zweiten Ausgangsanschluss (7) herzustellen oder zu trennen.
  2. Invertervorrichtung (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Sicherheitsschalter (13) dazu ausgebildet ist, elektrisch ansteuerbar zu sein und bei einem Nichtanliegen eines Schaltsignals an dem Sicherheitsschalter (13) geöffnet zu sein.
  3. Invertervorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Abwärtswandler (3) einen zweiten Schalter (9), eine Spule (10) und eine Diode (12) aufweist, wobei der erste Schalter (8) mit seiner ersten Anschlusseinrichtung (8.1) mit dem ersten Eingangsanschluss (4) des Abwärtswandlers (3) elektrisch verbunden ist, der zweite Schalter (9) mit seiner ersten Anschlusseinrichtung (9.1) mit dem zweiten Eingangsanschluss (5) des Abwärtswandlers (3) elektrisch verbunden ist, eine zweite Anschlusseinrichtung (8.2) des ersten Schalters (8) und eine zweite Anschlusseinrichtung (9.2) des zweiten Schalters (9) miteinander und mit einer ersten Anschlusseinrichtung (10.1) der Spule (10) elektrisch verbunden sind, der erste Ausgangsanschluss (6) des Abwärtswandlers (3) mit einer ersten Anschlusseinrichtung (12.1) der Diode (12) elektrisch verbunden ist, die zweite Anschlusseinrichtung (12.2) der Diode (12) mit dem ersten Eingangsanschluss (4) des Abwärtswandlers (3) elektrisch verbunden ist, der erste Ausgangsanschluss (6) des Abwärtswandlers (3) mit einer zweiten Anschlusseinrichtung (10.2) der Spule (10) elektrisch verbunden oder mittels des Sicherheitsschalters (13) elektrisch verbindbar ist, die zweite Anschlusseinrichtung (10.2) der Spule (10) mit einer ersten Anschlusseinrichtung (11.1) des Kondensators (11) elektrisch verbunden oder mittels des Sicherheitsschalters (13) elektrisch verbindbar ist, und eine zweite Anschlusseinrichtung (11.2) des Kondensators (11) mit dem zweiten Ausgangsanschluss (7) des Abwärtswandlers (3) elektrisch verbunden oder mittels des Sicherheitsschalters (13) elektrisch verbindbar ist, wobei der Sicherheitsschalter (13) zwischen dem ersten Ausgangsanschluss (6) und der ersten Anschlusseinrichtung (11.1) des Kondensators (11) oder zwischen dem zweiten Ausgangsanschluss (7) und der zweiten Anschlusseinrichtung (11.2) des Kondensators (11) vorgesehen ist.
  4. Invertervorrichtung (1) gemäß Anspruch 3, wobei der Sicherheitsschalter (13) und/oder der erste Schalter (8) und/oder der zweite Schalter (9) einen Transistor, insbesondere einen Feldeffekttransistor aufweisen.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Invertervorrichtung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche mit den Schritten: Anlegen eines Schaltsignals an den Sicherheitsschalter (13), so dass der Sicherheitsschalter (13) geschlossen ist; Erfassen einer Ausgangsgleichspannung (UA) an dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss (6, 7); und Beseitigen des Schaltsignals und Öffnen des Sicherheitsschalters (13) wenn die Ausgangsgleichspannung (UA) einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5 zum Betreiben einer Invertervorrichtung (1) gemäß Anspruch 3 mit dem weiteren Schritt: Außerbetriebnehmen der Invertervorrichtung (1) durch Öffnen des ersten und des zweiten Schalters (8, 9) wenn der Sicherheitsschalter (13) geöffnet ist.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6 mit den weiteren Schritten zum Inbetriebnehmen der Invertervorrichtung (1) nach dem Öffnen des Sicherheitsschalters (13), wenn die Ausgangsgleichspannung (UA) den vorbestimmten Schwellwert überschritten hat, mit einem geladenen Kondensator (11): Anlegen des Schaltsignals an den Sicherheitsschalter (13), so dass der Sicherheitsschalter (13) geschlossen ist, ohne Ansteuern der Brückenschaltungsvorrichtung (14), so dass keine der Wicklungen (15) des bürstenlosen Gleichstrommotors (2) versorgt wird; Ansteuern der Brückenschaltungsvorrichtung (14), so dass zumindest eine der Wicklungen (15) versorgt wird; Erfassen der Ausgangsgleichspannung (UA) an dem ersten und zweiten Ausgangsanschluss (6, 7); und Inbetriebnahme der Invertervorrichtung (1) wenn die Ausgangsgleichspannung (UA) den vorbestimmten Schwellwert nicht überschreitet.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7 zum Feststellen einer Fehlfunktion von einem Schließen des Sicherheitsschalters (13) ohne Schaltsignal mit den Schritten: Beseitigen des Schaltsignals und Erfassen der Ausgangsgleichspannung (UA); und Wiederanlegen des Schaltsignals wenn eine veränderte Welligkeit der erfassten Ausgangsgleichspannung (UA) auftritt; oder Außerbetriebnehmen der Invertervorrichtung (1) wenn eine Welligkeit der erfassten Ausgangsgleichspannung (UA) unverändert bleibt.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8 zum Feststellen einer Fehlfunktion von einem geöffneten Sicherheitsschalter (13) bei einem Anliegen des Schaltsignals mit den Schritten: Erfassen der Ausgangsgleichspannung (UA); und Außerbetriebnehmen der Invertervorrichtung (1) wenn eine Welligkeit der erfassten Ausgangsgleichspannung (UA) oberhalb eines vorbestimmten Schwellwerts auftritt.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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