DE112008003996T5

DE112008003996T5 - Treibereinheit

Info

Publication number: DE112008003996T5
Application number: DE112008003996T
Authority: DE
Inventors: Gao Yang
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2011-07-21
Also published as: CN202121500U; WO2010022765A1; US8581535B2; US20110127935A1

Abstract

Treibereinheit für mindestens einen Elektromotor, wobei die Treibereinheit aufweist: eine Steuerenergieversorgung (+18 V) zum Speisen der Treibereinheit mit Steuerenergie, eine Energiequelle (1), die Gleichstrom für einen oder mehrere Wechselrichter erzeugt, mindestens einen Wechselrichter (2), der Strom für den Motor erzeugt, einen Energiespeicher (C), der an dem Ausgang der Energiequelle zum Glätten des Gleichstroms und zum Speichern von Energie, die während des Bremsens des Motors rückgewonnen wird, angeordnet ist, und eine Entladeschaltung (8, 10), die einen Leistungswiderstand (8) zum Entladen von in dem Energiespeicher gespeicherter Energie enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibereinheit weiterhin einen ersten und einen zweiten Schalter (5, 6) aufweist, die zwischen der Energiequelle und dem Energiespeicher angeordnet sind, und dass die Schalter derart angeordnet sind, dass sie sich in Vorgabepositionen befinden, wenn in der Treibereinheit keine Steuerenergie vorhanden ist, und dass die Treibereinheit derart konfiguriert ist, dass die Energiequelle von dem Motor...

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Treibereinheit bzw. Antriebseinheit für einen Elektromotor, die eine Energiequelle zum Erzeugen von Gleichstrom für einen oder mehrere Wechselrichter (Inverter), mindestens einen Wechselrichter, der Strom für den Motor erzeugt, einen Energiespeicher, der an einem Ausgang der Energiequelle zum Glätten des Gleichstroms und zum Speichern von Energie, die während einer Bremsung des Motors wiedergewonnen wird, angeordnet ist, und eine Entladeschaltung aufweist, die einen Leistungswiderstand zum Entladen der in dem Energiespeicher gespeicherten Energie dann, wenn die Spannung an dem Energiespeicher zu hoch wird, enthält.
Die Erfindung ist beispielsweise in einer Treibereinheit für einen Industrieroboter, einen Wechselstrom-Servoantrieb, einen Servomotor-Wechselrichter und eine Hochspannungs-Wechselstrom/Gleichstrom-Energiequelle verwendbar.
STAND DER TECHNIK
Ein Roboter-Antriebssystem enthält eine Mehrzahl von Treibereinheiten. Eine Roboter-Treibereinheit umfasst einen Wechselrichter zum Umwandeln von Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC), einen Frequenz-Wechselrichter bzw. Umrichter, und einen Gleichspannungs-Bus bzw. eine Gleichspannungs-Sammelleitung, die zwischen den Gleichrichter und den Umrichter geschaltet ist. Der Frequenzwandler wandelt den Gleichstrom in einen variablen Wechselstrom in Abhängigkeit von Referenzwerten um, die auf der Basis eines Roboter-Steuerprogramms generiert werden. Der von dem Frequenzwandler stammende variable Wechselstrom wird dann zu dem Motor gespeist.
In einer Motor-Treibereinheit ist normalerweise ein Leistungswiderstand, beispielsweise ein großer Ableitwiderstand, vorhanden, der in der Gleichspannungs-Sammelleitung angeordnet ist, um hierbei für die Energie Sorge zu tragen, die in dem Motor generiert wird, wenn die Geschwindigkeit des Motors verringert wird. Weiterhin ist die Gleichspannungs-Sammelleitung normalerweise mit einer Kapazität mit einem hohen Kapazitätswert versehen, die auf den Start bzw. die Inbetriebnahme der Treibereinheit hin mit einem begrenzten Strom geladen werden muss. Dies ist beispielsweise in einer Treibereinheit für einen Industrieroboter der Fall. Wenn die Motoren des Roboters elektrisch gebremst werden, wird Energie von den Motoren wiedergewonnen und zu der Kapazität zurückgespeist. Falls diese Energie nicht in einem anderen Motor verbraucht wird, erhöht sich die Spannung über die bzw. an der Kapazität. Um die Kapazität und weitere Komponenten zu schützen, ist es notwendig, die Kapazität zu entladen, falls die Spannung an der Kapazität zu groß wird. Daher wird die Spannung an der Kapazität überwacht, und es wird dann, wenn die Spannung über einen Grenzwert ansteigt, der Ableitwiderstand mit der Kapazität verbunden, so dass der Widerstand Energie der Kapazität entlädt. Wenn die Spannung an der Kapazität unter einem Grenzwert liegt, wird bzw. ist der Leistungswiderstand nicht verbunden.
Die hohe Arbeitsspannung der Gleichstrom-Sammelleitung macht es erforderlich, die Gleichstrom-Sammelleitung rasch zu entladen, wenn die Robotersteuerung deaktiviert wird. Das rasche Entladen der Gleichstrom-Sammelleitung muss selbst dann erreicht werden, wenn der Roboter aufgrund eines Zufalls bzw. eines Unfalls Kontrollenergie verliert. Das Laden und das Entladen der Gleichstrom-Sammelleitung muss insbesondere dahingehend Sorge tragen, dass speziell hohe Ströme vermieden werden, oder zu langen Zeiten bzw. Zeitdauern zum Laden und Entladen der Kapazitäten der Gleichstrom-Sammelleitung Rechnung zu tragen. Die Verwendung eines separaten Leistungswiderstands zum Entladen der Gleichstrom-Sammelleitung führt zu zusätzlichen Kosten und erhöhter Größe der Treibereinheit. Die Entladezeitdauer wird bei einer üblichen Wahl von kleinen Widerständen mit hohem Widerstandswert zu lang sein.
Ein Problem im Hinblick auf die Inbetriebnahme (start-up) der Treibereinheit besteht darin, dass ein großer einströmender Strom bzw. Einschaltstrom generiert wird, wenn die Energieversorgung eingeschaltet wird. Um die Kapazitäts-Bank bzw. -Anordnung sowie die Elektronik, die mit dem Gleichspannungsausgang verbunden ist, zu schützen, muss der Einschaltstrom begrenzt werden. Damit die Treibereinheit gegenüber hohen Einschaltströmen geschützt ist, ist es erforderlich, eine gewisse Art einer Ladeschaltung für den Energiespeicher, oder eine strombegrenzende Schaltung für den Eingangsstrom zu haben. Beispiele für traditionelle Lösungen sind ein Schaltregler, ein serieller Widerstand, oder eine serielle Induktivität an der Wechselstrom-Hauptversorgung des Gleichrichters.
Die Patentanmeldung PCT/EP2007/060452 (an dem Datum der Hinterlegung der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlicht) schlägt eine kosteneffektivere Lösung zum Begrenzen des einströmenden Stroms bzw. Einschaltstroms in einer Treibereinheit für einen Elektromotor vor. Die offenbarte Treibereinheit weist eine Energiequelle, die Gleichstrom für den Motor erzeugt, eine Kapazität bzw. einen Kondensator, die bzw. der an einem Ausgang der Energiequelle zum Speichern von Energie, die während des Bremsens des Motors wiedergewonnen wird, angeordnet ist, und eine Entladeschaltung zum Entladen der Energie, die in der Kapazität gespeichert ist, für den Fall, dass die Spannung über die bzw. an der Kapazität zu hoch wird, auf. Die Entladeschaltung enthält einen Ableitwiderstand, der zum Entladen der in der Kapazität gespeicherten Energie angeordnet ist. Die Treibereinheit ist dazu ausgelegt, während des Startens bzw. Inbetriebnehmens der Treibereinheit einen Einschaltstrom, der während der Inbetriebnahme der Treibereinheit generiert wird, durch den Widerstand der Entladeschaltung zu leiten, und die Kapazität während des normalen Betriebs mit Hilfe des gleichen Widerstands zu entladen, wenn die Spannung an der Kapazität zu hoch wird. Der gleiche Widerstand wird dazu verwendet, um dem Einschaltstrom während des Einschaltens bzw. Hochfahrens der Treibereinheit Rechnung zu tragen, und die Kapazität zu entladen, wenn die Spannung an der Kapazität während des normalen Betriebs zu hoch wird. Eine solche Treibereinheit erfordert weniger Komponenten als die herkömmlichen Lösungen und bietet demgemäß geringere Kosten, höhere Zuverlässigkeit und geringeren Raumbedarf.
Die offenbarte Treibereinheit weist eine recht lange Zeit nach dem Anhalten bzw. Ausschalten der Energiequelle eine hohe Spannung auf, was durch die Gleichstrom Sammelleitungs-Kapazität bedingt ist. Es kann bis zu mehreren Stunden dauern, bevor die Kapazität entladen worden ist, und hierbei die Spannung auf einen niedrigen Pegel abgefallen ist, wenn keine eigene Entladeschaltung vorgesehen ist. Dies kann nicht zugelassen werden, da die hohe Spannung und die in der Kapazität gespeicherte Energie zu Verletzungen von Personen wie etwa von einem Service-Personal und von Arbeitern führen können, die um die Treibereinheit herum arbeiten möchten, wenn sie davon ausgehen, dass sie angehalten bzw. abgeschaltet worden ist. Jedoch verursacht eine eigene Entladeschaltung zusätzliche Kosten und Raumbedarf und kann eventuell nicht sehr effizient sein.
AUFGABEN UND KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Treibereinheit, und insbesondere eine Treibereinheit zu schaffen, bei der die Spannung rasch auf einen niedrigen Pegel absinkt, nachdem die Treibereinheit abgeschaltet worden ist, und zwar absichtlich oder durch Zufall bzw. aufgrund eines Unglücksfalls, um hierdurch zu vermeiden, dass Personen verletzt werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Treibereinheit gelöst, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
Eine solche Treibereinheit ist dadurch charakterisiert, dass die Treibereinheit weiterhin einen ersten und einen zweiten Schalter umfasst, die zwischen der Energiequelle und dem Energiespeicher angeordnet sind, und wobei die Schalter derart angeordnet sind, dass sie sich in vorgegebenen Positionen (default positions) befinden, wenn in der Treibereinheit keine Steuerenergie vorhanden ist, und wobei die Treibereinheit derart angeordnet ist, dass die Energiequelle von dem Motor abgetrennt wird, und der Energiespeicher über den Leistungswiderstand entladen wird, wenn sich die Schalter in ihren vorgegebenen Positionen bzw. Vorgabepositionen befinden.
Die Erfindung ist insbesondere für Treibereinheiten nützlich, die Hochspannungsenergiequellen aufweisen. Die Spannungsquelle ist beispielsweise ein Gleichrichter, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Jedoch kann die Energiequelle auch eine Batterie oder ein Gleichstromgenerator sein. Die Größe der Energie bzw. Spannung, die durch die Energiequelle bzw. Spannungsquelle erzeugt wird, liegt als Beispiel in der Größenordnung von 200 bis 800 V.
Mit dem Ausdruck ”Steuerenergie” bzw. ”Steuerspannung” ist hierbei die Energie- bzw. Spannungsversorgung für die elektronischen Komponenten in der Treibereinheit wie etwa Transistoren, Dioden, Relais, Bipolartransistoren mit isoliertem Gate IGBT, Gatetreiber usw. gemeint. Die Steuerspannung kann zwischen 15 und 20 V variieren und beträgt typischerweise 18 V.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird der gleiche Leistungswiderstand, der zum Entladen des Energiespeichers verwendet wird, wenn die Spannung über dem Energiespeicher während des Betriebs der Treibereinheit zu hoch wird, auch zum Entladen der Kapazität verwendet, wenn die Steuerspannung verloren geht oder abgeschaltet ist. Zwei Schalter werden zum Steuern des Ladens und Entladens des Energiespeichers der Treibereinheit, zusammen mit dem Leistungswiderstand der Entladeschaltung, verwendet. Die beiden Schalter schalten automatisch in ihre Vorgabepositionen zurück, wenn die Steuerspannung in der Treibereinheit weggenommen wird, und zwar absichtlich oder durch Zufall, und es ist die Treibereinheit derart angeordnet, dass der Energiespeicher über den Leistungswiderstand der Entladeschaltung entladen wird, wenn sich die Schalter in ihren Vorgabepositionen befinden. Die vorliegende Erfindung erlaubt es, die Kapazität rasch, wie beispielsweise innerhalb von fünf Sekunden, zu entladen, selbst in einem schlechtesten Fall, bei dem die Steuerspannung aufgrund eines Unglücks bzw. Zufalls verlorengeht. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass kein separater Leistungswiderstand zum Entladen der Kapazität benötigt wird, nachdem die Steuerspannung weggenommen worden ist und der Betrieb der Treibereinheit angehalten worden ist. Dies spart Kosten und Größe, da der Leistungswiderstand groß sein muss, um die Lade- und Entladezeitdauer kurz zu halten.
Weiterhin wird die Energieversorgung für den Motor automatisch abgeschaltet, wenn die Steuerspannung in der Treibereinheit abgeschaltet wird oder aufgrund eines Zufalls oder Unglücks verloren geht. Dies wird aufgrund der Merkmale erreicht, gemäß denen die Treibereinheit derart ausgelegt ist, dass die Spannungsquelle von dem Motor abgetrennt wird, wenn die Schalter in ihre Vorgabepositionen geschaltet sind, und weiterhin die beiden Schalter automatisch in ihre Vorgabepositionen zurückschalten, wenn die Steuerspannung in der Treibereinheit weggenommen wird. Ein weiterer Vorteil bei der vorliegenden Erfindung besteht damit darin, dass sie die Zuführung von Energie von der Energie- bzw. Spannungsquelle zu dem Motor zu einem Zeitpunkt verhindert, bei dem keine Steuerspannung in der Treibereinheit vorhanden ist, wie etwa dann, wenn die Steuerspannung absichtlich abgeschaltet worden ist, oder wenn die Steuerspannung aufgrund eines Zufalls oder Unfalls verloren gegangen ist. Dies ist wichtig, da es sehr gefährlich ist, die Hauptspannung zu dem Motor zu leiten, ohne dass eine Steuerspannung vorhanden ist. Dies kann für Menschen gefährlich sein, da sich in der Gleichspannungs-Sammelleitungsspannung bereits bis zu mehreren hundert Volt bei einer herkömmlichen Auslegung aufgebaut haben können. Als Beispiel sollte keine Hauptspannung bzw. Netzspannung und keine Steuerspannung in der Treibereinheit vorhanden sein, bevor die Treibereinheit eingeschaltet wird.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der erste Schalter durch die Steuerspannung der Treibereinheit gesteuert und ist dazu ausgelegt, in die Vorgabeposition zu schalten, wenn keine Steuerspannung in der Treibereinheit vorhanden ist, aber in eine aktivierte bzw. in Eingriff befindliche Position zu schalten, wenn in der Treibereinheit eine Steuerspannung vorhanden ist. Der erste Schalter wird lediglich durch das Vorhandensein der Steuerspannung gesteuert. Der Schalter befindet sich stets in der aktiven bzw. in Eingriff befindlichen Position, wenn in der Treibereinheit Steuerspannung vorgesehen ist, da kein anderes Steuersignal vorhanden ist, das zur Steuerung des ersten Schalters verwendet wird. Die Treibereinheit ist derart ausgelegt, dass die Energiequelle verbunden ist, wenn sich der erste Schalter in der aktiven Position bzw. Eingriffsposition befindet. Die Funktionen des ersten Schalters bestehen darin, zu gewährleisten, dass die Hauptspannung sofort abgeschaltet wird, wenn keine Steuerspannung in der Treibereinheit vorhanden ist, und dass er zusammen mit dem zweiten Schalter eine rasche Entladung des Energiespeichers bereitstellt, wenn die Steuerspannung weggenommen wird.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der erste Schalter als Relais ausgebildet, das eine Spule enthält. Das Relais ist derart ausgelegt, dass Strom durch die Spule fließt und das Relais in Eingriffsstellung bringt, wenn eine Steuerspannung in der Treibereinheit vorhanden ist, und dass das Relais in die Vorgabeposition zurückschaltet, wenn die Steuerspannung ausgeschaltet ist. Die Verwendung eines Relais als Schalter ist vorteilhaft, da ein Relais stets in seine Vorgabeposition zurückschaltet, wenn die Steuerspannung zu dem Relais abgeschaltet wird. Folglich erhöht der Einsatz eines Relais die Sicherheit.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Treibereinheit weiterhin einen Frequenz-Inverter bzw. Frequenz-Wechselrichter oder Frequenz-Wandler auf, der dazu ausgelegt ist, den von der Energiequelle stammenden Gleichstrom in einen variablen Wechselstrom für den Motor umzuwandeln. Die Treibereinheit weist weiterhin eine Gleichspannungs-Sammelleitung zum Zuführen des Gleichstroms von der Energiequelle zu dem Inverter bzw. Wechselrichter auf, wobei die Gleichspannungs-Sammelleitung den Energiespeicher, die Entladeschaltung und den ersten und den zweiten Schalter enthält. Die Treibereinheit ist so ausgelegt, dass die Energiequelle Strom zu dem Inverter speist, wenn sich der erste Schalter in seiner Eingriffsposition befindet, und dass die Energiequelle von dem Inverter abgetrennt ist, wenn sich der erste Schalter in der Vorgabeposition befindet. Dieses Merkmal ist wichtig, da es gefährlich sein kann, Hauptenergie bzw. Netzspannung zu dem Inverter zu speisen, ohne dass eine Steuerspannung für die Gleichspannungs-Sammelleitung vorhanden ist.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der zweite Schalter durch ein Steuersignal gesteuert, wobei die Treibereinheit eine Steuereinheit umfasst, die zum Erzeugen des Steuersignals konfiguriert ist, und der zweite Schalter so konfiguriert ist, dass er in die Vorgabeposition schaltet, wenn keine Steuerspannung in der Treibereinheit vorhanden ist, oder das Steuersignal ein Umschalten in die Vorgabeposition befiehlt, und in eine aktive bzw. Eingriffsposition geschaltet wird, wenn eine Steuerspannung in der Treibereinheit und demzufolge in der Gleichspannungs-Sammelleitung vorhanden ist, und die Steuersignale ein Umschalten in die aktive Position bzw. Eingriffsposition befehlen. Wenn in der Treibereinheit eine Steuerspannung vorhanden ist, ist es möglich, den Schalter zwischen der Vorgabeposition und der aktiven Position bzw. Eingriffsposition zu bewegen. Die Treibereinheit ist so ausgelegt, dass der Energiespeicher über den Leistungswiderstand geladen wird, wenn sich der zweite Schalter in seiner Vorgabeposition befindet, und dass der Energiespeicher geladen wird, jedoch nicht über den Leistungswiderstand, wenn sich der zweite Schalter in seiner Eingriffsposition bzw. aktiven Position befindet. Demgemäß bestehen die Funktionen des zweiten Schalters darin, zwischen dem Laden des Energiespeichers über den Leistungswiderstand, und dem Laden des Energiespeichers direkt von der Energiequelle umzuschalten, und gemeinsam mit dem ersten Schalter eine rasche Entladung des Energiespeichers zu bewirken, wenn die Steuerspannung weggenommen ist. Der Leistungswiderstand der Entladeschaltung wird sowohl für das Laden als auch für das Entladen der Kapazität verwendet.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Treibereinheit dafür ausgelegt, während eines Einschaltens bzw. Hochfahrens der Treibereinheit einen Einschaltstrom durch den Leistungswiderstand zu leiten, und es ist die Treibereinheit so ausgelegt, dass der Einschaltstrom durch den Leistungswiderstand geleitet wird, wenn sich der erste Schalter in seiner Eingriffsposition bzw. aktiven Position befindet und der zweite Schalter sich in seiner Vorgabeposition befindet. Die Steuereinheit ist dazu konfiguriert, dem zweiten Schalter zu befehlen, in seiner Vorgabeposition während des Hochfahrens der Treibereinheit zu verbleiben. Der gleiche Widerstand wird dazu genutzt, dem Einschaltstrom während des Einschaltens der Treibereinheit Rechnung zu tragen, um den Energiespeicher zu entladen, wenn die Spannung an dem Energiespeicher während des normalen Betriebs zu hoch wird. Mit dem Ausdruck „während des Hochfahrens bzw. Einschaltens der Treibereinheit” ist hierbei der Zeitrahmen ab dem Zeitpunkt des Einschaltens der Spannung für die Treibereinheit bis zu dem vollständigen Laden oder nahezu vollständigen Geladensein des Energiespeichers gemeint.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, dem zweiten Schalter zu befehlen, in seiner aktiven Position bzw. Eingriffsposition während des Einschaltens der Treibereinheit geschaltet zu sein und in seiner Eingriffsposition bzw. aktiven Position während des normalen Betriebs der Treibereinheit zu verbleiben. Während des normalen Betriebs wird der Strom direkt zu dem Energiespeicher gespeist, und nicht über den Leistungswiderstand, um Spannungs- bzw. Energieverluste zu vermeiden.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Entladeschaltung einen dritten Schalter auf, der dazu ausgelegt ist, auf einen Befehl hin den Energiespeicher während des normalen Betriebs mit Hilfe des Leistungswiderstands zu entladen. Folglich wird der Energiespeicher entladen, wenn die Spannung an dem Energiespeicher während des normalen Betriebs zu hoch wird.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Treibereinheit eine Treibereinheit für einen Industrieroboter, und es ist die Gleichspannungsquelle ein Gleichrichter, der Wechselstrom in Gleichstrom für mindestens einen der Motoren des Roboters umwandelt. Die Erfindung ist insbesondere für eine Antriebseinheit oder Treibereinheit eines Industrieroboters nützlich.
Die Erfindung ist sowohl für Niederspannungs- als auch für Hochspannungs-Energiequellen nützlich. Die Energiequelle bzw. Spannungsquelle ist zum Beispiel ein Gleichrichter, der Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt. Jedoch kann die Energiequelle auch eine Batterie oder ein Gleichstromgenerator sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun noch genauer anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Treibereinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Vorgabezustand (default state).
2 zeigt die Treibereinheit gemäß 1 in einem geladenen Zustand bzw. Ladezustand.
3 zeigt die Treibereinheit gemäß 1 in einem Arbeitszustand.
4 zeigt die Treibereinheit gemäß 1 in einem Bremszustand.
5 zeigt die Treibereinheit gemäß 1 und in einem Entladungszustand.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
1 zeigt ein Prinzipschaltbild für eine Treibereinheit in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Treibereinheit ist dafür gedacht, in einem Antrieb eines Industrieroboters verwendet zu werden. Jedoch ist die Erfindung nicht auf Antriebseinheiten bzw. Treibereinheiten für Industrieroboter beschränkt. Als Beispiel kann die Treibereinheit gemäß der Erfindung für einen Wechselstrom-Servoantrieb, einen Servomotor-Inverter bzw. Wechselrichter oder eine Hochspannungs-Wechselstrom/Gleichstrom-Energiequelle benutzt werden.
Die Treibereinheit weist eine Steuerspannungsquelle (nicht gezeigt) zum Speisen der elektronischen Einrichtungen bzw. Bauteile der Treibereinheit wie etwa von Transistoren, Dioden, Kondensatoren oder IGBT-Gatetreibern (IGBT = insulated gate bipolar transistor) mit Steuerspannung auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Steuerspannung 18 V. Die Treibereinheit umfasst eine Energiequelle bzw. Spannungsquelle 1 zum Erzeugen von Strom für den Motor. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Energiequelle als ein Gleichrichter ausgebildet, der Wechselstrom empfängt und dazu ausgelegt ist, den Wechselstrom in einen Gleichstrom umzuwandeln. Als Beispiel kann der Gleichrichter eine Drei-Phasen-Brücke sein, die drei Phasen des Wechselstroms in Gleichstrom umwandelt. Jedoch ist die Erfindung auch bei einem Gleichrichter einsetzbar, der eine oder zwei Phasen in Gleichstrom umwandelt. Der Gleichrichter 1 hat einen positiven und einen negativen Gleichspannungsausgang. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Energiequelle bzw. Spannungsquelle auch eine Gleichspannungsquelle sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Antriebs- bzw. Treibereinheit einen Frequenzwandler 2 zum Umwandeln des von dem Gleichrichter 1 stammenden Gleichstroms in einen variablen Wechselstrom in Abhängigkeit von Referenzwerten auf, die auf der Basis eines Steuerprogramms generiert werden. Der variable Wechselstrom, der von dem Frequenzwandler 2 abgegeben wird, wird dann zu dem Motor gespeist. Die Treibereinheit umfasst weiterhin einen Gleichspannungs-Bus bzw. eine Gleichspannungs-Sammelleitung 3 zum Zuführen des Gleichstroms von dem Gleichrichter 1 zu dem Frequenz-Inverter bzw. Frequenz-Wandler oder Frequenz Umrichter, Wechselrichter 2. Die Gleichspannungs-Sammelleitung 3 ist mit einem Energiespeicher in der Form einer Kapazität oder eines Kondensators C versehen, die bzw. der an dem Ausgang des Gleichrichters 1 angeordnet ist und demzufolge an dem Eingang des Inverters bzw. Wandlers 2 liegt sowie zum Speichern von Energie dient, die während der Bremsung des Motors wiedergewonnen wird. Die Kapazität C weist einen positiven Knoten bzw. Anschluss auf, der mit dem positiven Gleichspannungsausgang des Gleichrichters 1 über zwei Schalter 5, 6 und mit dem positiven Eingang des Inverters bzw. Wandlers 2 verbunden ist. Die Kapazität C weist einen negativen Knoten bzw. negativen Anschluss auf, der mit dem negativen Gleichspannungsausgang des Gleichrichters und mit dem negativen Eingang des Wechselrichters verbunden ist. Wenn der Motor elektrisch gebremst wird, wird Energie von dem Motor rückgewonnen und zu der Kapazität C zurückgespeist. Wenn die in der Kapazität C gespeicherte Energie nicht verbraucht wird oder ist, erhöht sich die Spannung an der Kapazität, und es kann die Kapazität beschädigt werden, falls die Spannung zu hoch wird. Die Kapazität C ist normalerweise ein großer Aluminium-Elektrolyt-Kondensator und es liegt der Kapazitätswert beispielsweise bei 100 bis 3000 μF. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Kapazität C durch eine andere Komponente ersetzt sein, die elektrische Energie speichert, wie etwa eine wiederaufladbare Batterie, zum Beispiel einen Blei-Akkumulator.
Um eine Beschädigung der Kapazität zu vermeiden, ist eine Entladeschaltung zum Entladen der Kapazität vorgesehen, falls die Spannung an der Kapazität zu hoch wird. Die Entladeschaltung enthält einen Leistungswiderstand 8, einen sogenannten Bleeder-Widerstand oder Ableitwiderstand, und einen Bremssteuerschalter 10. Ein Ende bzw. Anschluss des Leistungswiderstands 8 ist mit dem Schalter 6 und dem Bremssteuerschalter 10 verbunden, während das andere Ende bzw. der andere Anschluss mit der Kapazität C und dem positiven Eingang des Inverters bzw. Wandlers 2 verbunden ist. Die Größe des Leistungswiderstands 8 hängt davon ab, wieviel Energie von den Motoren während des Bremsens rückgewonnen werden muss. Der Widerstand muss so gewählt sein, dass er für die gesamte erforderliche Energie Sorge tragen kann. Der Widerstand hat zum Beispiel 1 bis 50 Ohm. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Bremssteuerschalter 10 ein Brems-Zerhacker (Brems-Chopper). Der Bremssteuerschalter 10 kann durch verschiedene Arten von elektrischen Ventilen gebildet sein, beispielsweise durch einen MOSFET Transistor oder ein Relais, typischerweise einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate, IGBT. Alternativ kann der Bremssteuerschalter 10 ein Relais oder ein beliebiger anderer Typ eines steuerbaren elektrischen Schalters sein. Der Leistungswiderstand 8 ist parallel, zu der Kapazität C über dem Bremssteuerschalter 10 angeordnet. Der Schalter 6 ist ebenfalls ein Teil der Entladeschaltung. Wenn der Brems-Zerhacker 10 eingeschaltet wird oder ist, und sich der zweite Schalter 6 in seiner Eingriffsposition bzw. aktiven Position befindet, ist der Leistungswiderstand parallel zu der Kapazität C geschaltet und es wird die Kapazität entladen. Wenn der Brems-Zerhacker 10 abgeschaltet wird und sich der zweite Schalter noch weiterhin in seiner Eingriffsposition befindet, wird oder ist der Widerstand von der Kapazität C abgetrennt und es findet keine Entladung über den Widerstand statt.
Der Schalter 5 ist derart angeordnet, dass der Strom von der Energiequelle abgetrennt bzw. unterbrochen ist, wenn sich der Schalter 5 in einer Vorgabeposition befindet. Die Schalter 5, 6 sind derart angeordnet, dass der Energiespeicher C über den Leistungswiderstand 8 entladen wird, wenn sich die Schalter 5, 6 in ihren Vorgabepositionen befinden. Die Schalter 5, 6 werden durch die Steuerspannung der Treibereinheit derart gesteuert, dass sie sich in ihren Vorgabepositionen befinden, wenn in der Treibereinheit eine Steuerspannung vorhanden ist.
Die Treibereinheit weist weiterhin eine Steuereinheit 12 auf, die das Einschalten und das Abschalten des Brems-Zerhackers 10 sowie das Schalten des Schalters 6 steuert. Die Spannung an der Kapazität C wird gemessen, und es werden die gemessenen Werte zu der Steuereinheit 12 gesendet, die die empfangenen Spannungswerte mit einem unteren und einem oberen Grenzwert vergleicht. Wenn erfasst wird, dass die Spannung an der Kapazität die obere Grenze überschreitet, wird der Brems-Zerhacker eingeschaltet und es wird hierdurch der Leistungswiderstand 8 mit der Kapazität C verbunden sowie die Kapazität entladen. Wenn die Steuereinheit erfasst, dass die Spannung an der Kapazität unterhalb der unteren Grenze liegt, wird der Brems-Zerhacker abgeschaltet und es wird hierdurch der Leistungswiderstand von der Kapazität abgetrennt und es endet das Entladen der Kapazität.
Die Schalter 5, 6 werden zur Steuerung der Verbindung und Abtrennung der Gleichspannungs-Sammelleitung sowie für die Steuerung des Ladens und Entladens der Kapazität C benutzt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Schalter 5, 6 als Relais ausgebildet, die Relaisspulen 14, 15 enthalten. Alternativ können auch andere Typen von Schaltern verwendet werden, beispielsweise Leistungstransistoren. Die Steuerspannung in der Treibereinheit wird dazu benutzt, die Ein/Aus-Steuerung der Relais zu steuern. In diesem Beispiel beträgt die Steuerspannung +18 V. Das erste Relais 5 wird lediglich durch das Vorhandensein und Nichtvorhandensein der Steuerspannung gesteuert. Das Relais 5 ist derart angeordnet, dass es sich in Eingriff bzw. in aktiver Stellung befindet, wenn eine Steuerspannung in dem System vorhanden ist. Dies liegt daran, dass kein weiteres Steuersignal vorhanden ist, das zur Steuerung des Relais 5 verwendet wird. Der Strom wird durch die Spule 14 des Relais 5 fließen und bewirkt einen Eingriff bzw. eine Aktivierung des Relais 5, wenn die Steuerspannung vorhanden ist. Das Relais schaltet in seine Vorgabeposition zurück, wenn die Steuerspannung ausgeschaltet wird oder ein Spannungsverlust aufgrund eines Zwischenfalls aufgetreten ist. Die Ein/Aus-Schaltung des Relais 6 wird durch das von der Steuereinheit 12 stammende Steuersignal gesteuert. Die Steuerspannung muss ebenfalls vorhanden sein, um das Relais in seine Eingriffsposition bzw. aktive Stellung zu bewegen.
Der Schalter 5 weist einen gemeinsamen Knoten bzw. Anschluss 16 auf, und es weist der Schalter 6 einen gemeinsamen Knoten bzw. Anschluss 17 auf. Der gemeinsame Knoten 16 des Schalters 5 ist mit dem gemeinsamen Knoten bzw. Anschluss 17 des Schalters 6 verbunden. Der Schalter 5 ist so angeordnet, dass er zwischen einer Vorgabeposition, in der der gemeinsame Knoten bzw. Anschluss 16 mit dem negativen Gleichspannungsausgang des Gleichrichters 1 verbunden ist, und einer Eingriffsposition bzw. aktiven Position umschaltet, in der der gemeinsame Knoten bzw. Anschluss 16 mit dem positiven Gleichspannungsausgang, der von dem Gleichrichter 1 stammt, verbunden ist. Der Schalter 5 wird durch die Steuerspannung der Gleichspannungs-Sammelleitung in einer solchen Weise gesteuert, dass sich der Schalter 5 in der Vorgabeposition befindet, wenn keine Zuführung von Steuerspannung zu der Treibereinheit erfolgt, und sich der Schalter 5 in der Eingriffsposition bzw. aktiven Stellung befindet, wenn in der Treibereinheit die Steuerspannung vorhanden ist. Der Schalter 6 ist derart angeordnet, dass er zwischen einer Vorgabeposition, in der der Schalter 6 mit dem Leistungswiderstand 8 verbunden ist, und einer Eingriffsposition bzw. aktiven Stellung umschaltet, in der der Schalter 6 mit dem positiven Gleichspannungseingang des Inverters bzw. Wandlers 2 verbunden ist.
1 zeigt die Treibereinheit in einem Vorgabezustand, bei dem die Steuerspannung ausgeschaltet ist oder aufgrund eines Zwischenfalls verlorengegangen ist. Die beiden Schalter 5, 6 befinden sich in ihren Vorgabepositionen. Wenn der Schalter 5 sich in seiner Vorgabeposition befindet, ist die Spannung von dem Inverter bzw. Wandler abgetrennt und es liegt demzufolge in der Gleichspannungs-Sammelleitung keine Spannung an. Dies ist der Zustand, bevor die Treibereinheit eingeschaltet wird. In diesem Zustand sollte keine Hauptspannung und keine Steuerspannung vorhanden sein. In diesem Fall befinden sich die beiden Schalter 5, 6 in ihren Vorgabepositionen aufgrund der Tatsache, dass in der Treibereinheit keine Steuerspannung vorhanden ist. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, kann die Hauptspannung von dem Gleichrichter 1 in dieser Situation nicht zu dem Inverter bzw. Wandler 2 gelangen. Dieses Merkmal ist nützlich, da es sehr gefährlich ist, die Hauptspannung zu dem Inverter bzw. Wandler durchzulassen, ohne dass eine Steuerspannung in der Treibereinheit vorhanden ist.
2 zeigt die Treibereinheit in einem Ladezustand. Die Treibereinheit ist während der Ladeperiode der Gleichspannungs-Sammelleitung in den Ladezustand versetzt. Ein Problem bei dem Einschalten bzw. Hochfahren der Treibereinheit besteht darin, dass ein großer Einschaltstrom generiert wird, wenn die Spannungsversorgung für den Gleichrichter eingeschaltet wird, und demgemäß während des Ladezustands. Der Kapazitätswert der Kapazität C ist zu groß, um den von dem Gleichrichter stammenden Ladestrom direkt zur Ladung der Kapazität ohne den zwischen ihnen befindlichen Leistungswiderstand 8 durchzuleiten. Sowohl der Gleichrichter 1 als auch die Kapazität C laufen die Gefahr, dass sie zerstört werden, falls die Kapazität C direkt geladen wird, ohne dass die Ladung über den Leistungswiderstand erfolgt. Während des Ladezustands befindet sich der Schalter 5 in seiner Eingriffsposition aufgrund der Tatsache, dass die Steuerspannung in der Treibereinheit vorhanden ist, und es befindet sich der Schalter 6 in seiner Vorgabeposition aufgrund eines Befehls seitens der Steuereinheit. Wenn die Schalter 5, 6 derart positioniert sind, fließt der Strom von dem Gleichrichter durch den Leistungswiderstand 8 zu der Kapazität C und zu dem positiven Eingang des Inverters bzw. Wandlers 2. Der Strom fließt durch den Pfad, der in der Zeichnung dargestellt ist, um die Kapazität C so lange zu laden, bis die Kapazität auf einen Spannungspegel ansteigt, der sich im Gleichgewicht mit der ankommenden Hauptspannung befindet. Die Steuerspannung muss vorhanden sein, um die geeigneten Schaltpositionen während des Ladezustands zu haben bzw. einzunehmen. Der Schalter 5 befindet sich im Eingriff bzw. aktiven Zustand, wenn die Steuerspannung vorhanden ist. Der Schalter 6 wird von der Steuereinheit 12 in die Vorgabeposition während des Ladezustands gesteuert, so dass der Ladestrom durch den Leistungswiderstand 8 zu der Kapazität C fließen kann.
3 zeigt die Treibereinheit und die Position der Schalter 5, 6 während eines Arbeitszustands, d. h. während eines normalen Betriebs der Treibereinheit. In diesem Zustand befindet sich der Spannungspegel der Gleichspannungs-Sammelleitung bereits im Gleichgewicht bzw. in Balance mit der einkommenden bzw. anliegenden Hauptspannung. Der Schalter 5 befindet sich in seiner Eingriffsposition bzw. aktiven Position aufgrund der Tatsache, dass die Steuerspannung in der Treibereinheit vorhanden ist. Der Schalter 6 ist durch das von der Steuereinheit 12 stammende Steuersignal nach dem Ladezustand in seine Eingriffsposition bzw. aktive Position geschaltet worden. Der von dem Gleichrichter stammende Strom wird direkt zu dem Inverter bzw. Wandler gespeist, ohne dass er durch den Leistungswiderstand fließt, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Da keinerlei Notwendigkeit für irgendeinen hohen Strom zur Ladung der Kapazität der Gleichspannungs-Sammelleitung in diesem Zustand besteht, ist es nicht notwendig, den Leistungswiderstand an bzw. in dem Strömungspfad des Arbeitsstroms zu haben.
4 zeigt die Treibereinheit in einem Bremszustand. Wenn der Motor gebremst wird, wird die Energie von dem Motor rückgewonnen und zu der Kapazität C zurückgespeist. Falls diese Energie nicht durch einen anderen Motor verbraucht wird, vergrößert sich die Spannung an der Kapazität. Die zu hohe Sammelleitungs-Spannung der Gleichspannungs-Sammelleitung kann für die Kapazität und den Inverter bzw. Wandler schädlich sein. Um die Kapazität und weitere Komponenten zu schützen, ist es notwendig, die Kapazität zu entladen, falls die Spannung an der Kapazität zu hoch wird. Daher wird die Spannung an der Kapazität überwacht, und es wird der Bremssteuerschalter dann, wenn die Spannung über einen Grenzwert ansteigt, eingeschaltet, was bedeutet, dass die Kapazität C mit dem negativen Gleichspannungsausgang des Gleichrichters über den Leistungswiderstand 8 und den Bremssteuerschalter 10 verbunden wird, so dass der Leistungswiderstand 8 Energie der Kapazität C entlädt. Wenn die Spannung an der Kapazität C unterhalb eines Grenzwerts liegt, wird oder ist der Bremssteuerschalter 10 abgeschaltet und es ist demzufolge die Kapazität von dem Entladepfad abgetrennt. In allen diesen vorstehend beschriebenen Zuständen ist der Bremssteuerschalter 10 abgeschaltet worden. In dem Bremszustand befinden sich die Schalter 5, 6 in den gleichen Positionen, wie dies in dem Arbeitszustand dargestellt ist, der in 3 gezeigt ist, d. h. die beiden Schalter 5, 6 befinden sich in ihren Eingriffspositionen bzw. aktiven Stellungen. Jedoch ist der Bremssteuerschalter 10 geöffnet worden. Das Öffnen und Schließen des Bremssteuerschalters wird durch ein Bremssteuersignal von der Steuereinheit 12 befohlen, die entscheidet, ob es Zeit ist, die Energie zu verbrauchen. Die überschüssige Energie wird durch den Leistungswiderstand 8 über den Bremspfad verbraucht, der in 4 gezeigt ist.
5 zeigt die Treibereinheit während eines Entladezustands. Die Gleichspannungs-Sammelleitung hat weiterhin noch eine hohe Spannung für eine gewisse lange Zeit, nachdem die Treibereinheit aufgehört hat zu arbeiten, was durch die Energie bedingt ist, die in der Kapazität C gespeichert ist. Die hohe Spannung kann bis zu mehreren Stunden verbleiben, wenn keinerlei Entladeschaltung vorhanden ist. Dies kann nicht zugelassen werden, da die hohe Spannung, die in der Kapazität der Gleichspannungs-Sammelleitung gespeichert ist, Personen verletzen kann. Die Schalter 5, 6 befinden sich in ihren Vorgabepositionen, da in der Treibereinheit keine Steuerspannung vorhanden ist. Die Positionen der Schalter 5, 6 sind in diesem Zustand die gleichen wie in dem Vorgabezustand, wie dies in 1 dargestellt ist. Die überschüssige bzw. Zusatzenergie, die in der Kapazität C der Gleichspannungs-Sammelleitung gespeichert ist, wird durch den Leistungswiderstand über den Pfad entladen, der in 5 dargestellt ist. Der Strom wird von der Kapazität C zu dem negativen Gleichspannungsausgang von dem Gleichrichter über den Leistungswiderstand 8 und die Schalter 5, 6 geleitet. Dies bedeutet, dass der Leistungswiderstand 8 sowohl zum Laden als auch zum Entladen der Kapazität C der Gleichspannungs-Sammelleitung benutzt werden kann. Dies trägt dazu bei, Kosten und Größe einzusparen, da der Leistungswiderstand relativ groß ist, um hierdurch die Lade- und Entladezeit kurz zu halten. Die Entladezeit kann kleiner als eine Sekunde sein. Die Schalter 5, 6 tragen auch dazu bei, den Inverter bzw. Wandler 2 zu schützen, falls die Steuerspannung aufgrund eines Zwischenfalls während des Arbeitszustands verloren geht. Dies liegt daran, dass die Hauptspannung automatisch durch den Schalter 5 abgeschaltet wird, und die Gleichspannungs-Sammelleitung über den Pfad entladen wird, der in 5 dargestellt ist. Die Treibereinheit ist somit geschützt, selbst wenn ein Verlust der Steuerspannung auftritt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann innerhalb des Umfangs der nachfolgenden Ansprüche variiert und modifiziert werden. Als Beispiel kann die Treibereinheit eine Mehrzahl von Invertern enthalten und es kann deren Energiespeicher eine Mehrzahl von Kapazitäten aufwiesen. Die Steuerspannung muss nicht nur bei +18 V liegen, sondern muss lediglich Energie für die Relaisspulen 14, 15 und den Schalter 10 bereitstellen. Das Relais kann ein Leistungstransistor, ein Schalter usw. sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Treibereinheit für mindestens einen Elektromotor. Die Treibereinheit umfasst: eine Steuerenergieversorgung (+18 V) zum Versorgen der Treibereinheit mit Steuerenergie, eine Energiequelle (1), die Gleichstrom für einen oder mehrere Wechselrichter (2) generiert, mindestens einen Wechselrichter, der Strom für den Motor erzeugt, einen Energiespeicher (C), der an dem Ausgang der Energiequelle zum Glätten des Gleichstroms und zum Speichern von Energie, die während eines Bremsens des Motors wiedergewonnen wird, angeordnet ist, und eine Entladeschaltung (8, 10) zum Entladen der Energie, die in dem Energiespeicher gespeichert ist, wobei die Entladeschaltung einen Leistungswiderstand (8) enthält, der zum Entladen der in dem Energiespeicher gespeicherten Energie angeordnet ist. Die Treibereinheit weist ferner einen ersten und einen zweiten Schalter (5, 6) auf, die zwischen der Energiequelle und dem Energiespeicher angeordnet sind, wobei die Schalter derart ausgelegt sind, dass sie sich in Vorgabepositionen befinden, wenn keine Steuerenergie in der Treibereinheit vorhanden ist, wobei die Treibereinheit derart ausgelegt ist, dass die Energiequelle von dem Motor abgetrennt wird und der Energiespeicher über den Leistungswiderstand entladen wird, während sich die Schalter in in ihren Vorgabepositionen befinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2007/060452 [0007]

Claims

Treibereinheit für mindestens einen Elektromotor, wobei die Treibereinheit aufweist: eine Steuerenergieversorgung (+18 V) zum Speisen der Treibereinheit mit Steuerenergie, eine Energiequelle (1), die Gleichstrom für einen oder mehrere Wechselrichter erzeugt, mindestens einen Wechselrichter (2), der Strom für den Motor erzeugt, einen Energiespeicher (C), der an dem Ausgang der Energiequelle zum Glätten des Gleichstroms und zum Speichern von Energie, die während des Bremsens des Motors rückgewonnen wird, angeordnet ist, und eine Entladeschaltung (8, 10), die einen Leistungswiderstand (8) zum Entladen von in dem Energiespeicher gespeicherter Energie enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibereinheit weiterhin einen ersten und einen zweiten Schalter (5, 6) aufweist, die zwischen der Energiequelle und dem Energiespeicher angeordnet sind, und dass die Schalter derart angeordnet sind, dass sie sich in Vorgabepositionen befinden, wenn in der Treibereinheit keine Steuerenergie vorhanden ist, und dass die Treibereinheit derart konfiguriert ist, dass die Energiequelle von dem Motor abgetrennt wird und der Energiespeicher über den Leistungswiderstand entladen wird, wenn sich die Schalter in ihren Vorgabepositionen befinden.
Treibereinheit nach Anspruch 1, bei der der erste Schalter (5) durch die Steuerenergie der Treibereinheit gesteuert und derart angeordnet ist, dass er in die Vorgabeposition schaltet, wenn keine Steuerenergie in der Treibereinheit vorhanden ist, während er in eine Eingriffsposition schaltet, wenn in der Treibereinheit Steuerenergie vorhanden ist.
Treibereinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Treibereinheit derart ausgelegt ist, dass die Energiequelle (1) Strom zu dem Wechselrichter (2) speist, wenn sich der erste Schalter (5) in der Eingriffsposition befindet.
Treibereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der erste Schalter (5) ein Relais ist, das eine Spule (14) enthält, wobei das Relais derart angeordnet ist, dass Strom durch die Spule fließt und das Relais in Eingriff bringt, wenn Steuerenergie in der Treibereinheit vorhanden ist, wobei das Relais in die Vorgabeposition zurückschaltet, wenn die Steuerenergie abgeschaltet ist.
Treibereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wechselrichter (2) dazu ausgelegt ist, den von der Energiequelle (1) stammenden Gleichstrom in einen variablen Wechselstrom für den Motor umzuwandeln, und bei der die Treibereinheit eine Gleichspannungs-Sammelleitung (3) zum Zuführen des Gleichstroms von der Energiequelle zu dem Wechselrichter enthält, wobei die Gleichspannungs-Sammelleitung den Energiespeicher (C), die Entladeschaltung (8) und den ersten und den zweiten Schalter (5, 6) umfasst.
Treibereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Treibereinheit eine Treibereinheit für einen Industrieroboter ist, und bei der die Energiequelle ein Gleichrichter (1) ist, der Wechselstrom in Gleichstrom für mindestens einen der Motoren des Roboters umwandelt.
Treibereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der zweite Schalter (6) durch ein Steuersignal gesteuert wird, wobei die Treibereinheit eine Steuereinheit (12) enthält, die zur Erzeugung des Steuersignals ausgelegt ist, und bei der der zweite Schalter (6) derart konfiguriert ist, dass er in die Vorgabeposition schaltet, wenn in der Treibereinheit keine Steuerspannung vorhanden ist, oder das Steuersignal das Umschalten in die Vorgabeposition befiehlt, sowie dass der zweite Schalter (6) in eine Eingriffsposition schaltet, wenn eine Steuerenergie in der Treibereinheit vorhanden ist und das Steuersignal das Umschalten in die Eingriffsposition befiehlt.
Treibereinheit nach Anspruch 7, bei der die Treibereinheit derart ausgelegt ist, dass die Energiequelle (1) den Energiespeicher (2) über den Leistungswiderstand (8) lädt, wenn sich der erste Schalter (5) in der Eingriffsposition befindet, und der zweite Schalter (6) sich in der Vorgabeposition befindet.
Treibereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Treibereinheit dazu ausgelegt ist, während des Einschaltens der Treibereinheit einen Einschaltstrom durch den Leistungswiderstand (8) zu leiten, und die Treibereinheit derart ausgelegt ist, dass der Einschaltstrom durch den Leistungswiderstand geführt wird, wenn sich der erste Schalter (5) in der Eingriffsposition befindet und der zweite Schalter (6) in seine Vorgabeposition geschaltet ist.
Treibereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, dem zweiten Schalter (6) das Verbleiben in seiner Vorgabeposition während des Einschaltens der Treibereinheit zu befehlen.
Treibereinheit nach Anspruch 7, bei der die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, dem zweiten Schalter (6) das Umschalten in seine Eingriffsposition nach dem Einschalten der Treibereinheit zu befehlen.
Treibereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Entladeschaltung (C) einen dritten Schalter (10) aufweist, der dazu ausgelegt ist, auf einen Befehl hin den Energiespeicher während eines normalen Betriebs mit Hilfe des Leistungswiderstands (8) zu entladen.
Treibereinheit nach Anspruch 7, bei der der zweite Schalter (6) ein Relais ist, das eine Spule (15) enthält, wobei das Relais derart ausgelegt ist, dass Strom durch die Spule fließt und das Relais in Eingriff bringt, wenn in der Treibereinheit eine Steuerenergie vorhanden ist, und das Steuersignal das Umschalten in die Eingriffsposition befiehlt, wobei kein Strom durch die Spule fließt und das Relais in die Vorgabeposition zurückschaltet, wenn die Steuerenergie abgeschaltet ist oder das Steuersignal das Umschalten in die Vorgabeposition befiehlt.