DE112009004992T5

DE112009004992T5 - Motorantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE112009004992T5
Application number: DE112009004992T
Authority: DE
Inventors: Yoshiyasu Noguchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2012-10-25
Also published as: JP5283752B2; CN102804589B; KR20120011017A; CN102804589A; JPWO2010150339A1; WO2010150339A1; US20120098475A1; US8653777B2

Abstract

Enthalten sind eine Vielzahl von Stromausfall-Erfassungsschwellenwerten, die gemäß einer Installationsumgebung der Motorantriebsvorrichtung bestimmt werden; eine Auswahlschaltung zum Auswählen eines bestimmten Stromausfall-Schwellenwerts von den Stromausfall-Erfassungsschwellenwerten; und eine Vergleichs- und Bestimmungsschaltung zum Bestimmen eines Vorliegen oder Fehlens eines Auftretens eines Stromausfalls, durch einen Vergleich einer erfassten Spannung einer Wechselstrom-Eingangsenergie in eine Motorantriebsleistung und dem ausgewählten Stromausfall-Erfassungsschwellenwert. Folglich ist es möglich den Stromausfall-Bestimmungsschwellenwert gemäß einer Installationsumgebung auszuwählen, derbestimmt, wenn eine Wechselstromeingabe unterbrochen wird, so dass ein Anomalie-Endprozess sicher in jeder Installationsumgebung durchgeführt werden kann, im Fall des Auftretens eines Stromausfalls, wenn eine Wechselstromeingabe unterbrochen wird.

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebsvorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Die Motorantriebsvorrichtung besteht aus einer Motorantriebsschaltung, die funktionell zwischen einer Wechselstrom-Energiequelle und einem Motor angeordnet ist, einer Steuerschaltung, die ein Steuersignal berechnet und erzeugt, welches bewirkt, dass die Motorantriebsschaltung den Motor auf eine gewünschte Art und Weise antreibt, und ein Betriebsleistungserzeugungssystem für interne Schaltungen. Das Betriebsleistungserzeugungssystem ist konfiguriert zum Erzeugen einer Steuerspannung, die für die internen Schaltungen notwendig ist, wie zum Beispiel die Steuerschaltung und die Antriebsschaltung, die ein Antriebssignal für eine Vielzahl von Schaltelementen in der Motorantriebsschaltung aus dem Steuersignal erzeugt, und zwar aus eine Ladespannung eines Glättungskondensators, der eine Spannung glättet, die durch Gleichrichten einer Wechselstromspannung erhalten wird, die von der Wechselstrom-Energiequelle bereitgestellt wird. Wenn bei diesem Stromversorgungssystem ein Stromausfall auftritt, bei dem die Wechselstromenergie unterbrochen wird, ist die Energieversorgung an die internen Schaltungen nicht sofort unterbrochen und wird für eine kurze Zeit nach dem Stromausfall durch die Energie fortgesetzt, die in dem Glättungskondensator gespeichert ist.
Die Motorantriebsvorrichtung in einer Bearbeitungsvorrichtung weist eine Konfiguration auf, bei der, mit der Verwendung dieser Energieversorgungskonfiguration, die Steuerschaltung den Motor zu einem Stopp zwingt, um eine Beschädigung oder dergleichen der Bearbeitungsvorrichtung durch den Motor zu verhindern, der aufgrund der Masseträgheit rotiert, wenn ein Stromausfall auftritt, bei dem die Wechselstromeingabe unterbrochen wird.
Insbesondere ist die Steuerschaltung konfiguriert, Änderungen in der Ladespannung des Glättungskondensators zu überwachen, parallel mit der Berechnung der Ausgabe einer Steuerung eines Steuersignals an die Motorantriebsschaltung mit der Steuerspannung, die aus der Ladespannung des Glättungskondensators als eine Betriebsspannung erzeugt wird, und zur Bestimmung, wenn erfasst wird, dass die Ladespannung eine geringe Spannung unter einem Schwellenwert angenommen hat, dass das Auftreten eines Stromausfalls erfasst wurde, und zum Durchführen eines Anomalie-Endprozesses zum Berechnen und Erzeugen eines Steuersignals, das den Motor zu einem Stopp zwingt, und zum Ausgeben dieses an die Antriebsschaltung in der Motorantriebsschaltung zu dem Zeitpunkt, wenn die Ladespannung des Glättungskondensators in die Nähe der Spannung fällt (d. h., die Spannung, bei der die Steuerschaltung nicht funktionsfähig wird), bei der die Steuerspannung nicht erzeugt werden kann.
Patentliteratur 1: Japanische Veröffentlichte Patentanmeldung mit der Nummer 2006-296154
Zusammenfassung
Technisches Problem
Leistungsmerkmale eines Motors, der in einer Bearbeitungsvorrichtung verwendet wird, in dem die Motorantriebsvorrichtung aufgenommen wird, variieren jedoch, und darüber hinaus variiert eine Energieversorgungsumgebung, in welcher die Bearbeitungsvorrichtung und dergleichen verwendet wird, so dass zum Beispiel ein Fall vorliegen kann, bei dem die Ausführungszeit für den oben beschriebenen Anomalie-Endprozess nicht garantiert werden kann, wie im Folgenden gezeigt wird.
Insbesondere ist in einigen Fallen eine Bearbeitungsvorrichtung so konfiguriert, dass externe Ausrüstungen bzw. externes Equipment, wie zum Beispiel ein Ventilator und eine Pumpe, auch mit einer Wechselstrom-Energiequelle verbunden sind, mit der die Motorantriebsvorrichtung verbunden ist. Einige Motoren, die für den Ventilator und die Pumpe verwendet werden, führen einen Energieerzeugungsbetrieb durch, während diese unmittelbar nach dem Stromausfall aufgrund der Masseträgheit weiter rotieren.
In einem solchen Fall fällt eine Wechselstromspannung, die an die Motorantriebsvorrichtung geliefert wird, eher graduell ab, als durch das Auftreten eines Stromausfalls schnell auf einen Nullpegel abzufallen, so dass die Ladespannung des Glättungskondensators auch graduell abfällt. Das heißt, dass der Erfassungszeitpunkt der geringen Spannung zum Bestimmen des Auftretens eines Stromausfalls, der oben beschrieben ist, stärker verzögert ist, als wenn ein Ventilator, eine Pumpe und dergleichen nicht nebeneinander liegen. Eine Energie, die in dem Glättungskondensator zu diesem Zeitpunkt verbleibt, ist auf eine Größe abgefallen, die gleich oder geringer als eine Größe ist, die zum Erzeugen der Steuerspannung notwendig ist, bis der Anomalie-Endprozess beendet ist, so dass die Zeit zum Ausführen des Anomalie-Endprozesses nicht sichergestellt werden kann.
Wenn ein Stromausfall auftritt, ist es für ein sicheres Durchführen des Anomalie-Endprozesses in jeder Installationsumgebung erforderlich, die Zeit bis zu dem Zeitpunkt zu verlängern, an dem die Ladespannung des Glättungskondensators in die Nähe einer Spannung fällt, bei der die Steuerspannung nicht erzeugt werden kann, von dem Erzeugungszeitpunkt der geringen Spannung zum bestimmen des Auftretens eines Stromausfalls, wie oben beschrieben. Wenn jedoch die Kapazität des Glättungskondensators erhöht wird, um dies zu bewältigen, bewirkt dieses eine Erhöhung der geometrischen Dimensionen, zusätzlich zu erhöhten Kosten.
Die vorliegende Erfindung wird angesichts des obigen erreicht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Motorantriebsvorrichtung, die eine Konfiguration aufweist, bei der ein Anomalie-Endprozess im Fall des Auftretens eines Stromausfalls, bei dem eine Wechselstrom-Energieeingabe unterbrochen wird, in jeder Installationsumgebung sicher ausgeführt werden kann
Lösung des Problems
Um die oben stehenden Probleme zu lösen, umfasst eine Motorantriebsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: eine Vielzahl von Stromausfall-Erfassungsschwellenwerten, die gemäß einer Installationsumgebung der Motorantriebsvorrichtung bestimmt werden; eine Auswahlschaltung zum Auswählen eines bestimmten Stromausfall-Schwellenwerts von den Stromausfall-Erfassungsschwellenwerten; und eine Vergleichs- und Bestimmungsschaltung zum Bestimmen eines Vorliegen oder Fehlens eines Auftretens eines Stromausfalls, durch einen Vergleich einer erfassten Spannung einer Wechselstrom-Eingangsleistung in eine Motorantriebsleistung und dem ausgewählten Stromausfall-Erfassungsschwellenwert.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Die Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist konfiguriert, um die Auswahl eines Stromausfall-Schwellenwerts gemäß einer Installationsumgebung zu ermöglich, der einen Erfassungsreferenzwert eines Stromausfalls reguliert, bei dem eine Wechselstrom-Energieeingabe unterbrochen wird, so dass ein Effekt erhalten wird, dass ein Anomalie-Endprozess im Fall des Auftretens eines Stromausfalls sicher in jeder Installationsumgebung durchgeführt
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration einer Motorantriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Konfigurationsbeispiels einer Stromausfall-Erfassungsverarbeitungseinheit, die in 1 gezeigt ist.
3 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Betriebs zum Zeitpunkt des Auftretens eines Stromausfalls, wenn ein kleinerer von zwei Spannungsschwellenwerten ausgewählt wird.
4 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Betriebsbeispiels zum Zeitpunkt des Auftretens eines Stromausfalls, wenn ein größerer von zwei Spannungsschwellenwerten ausgewählt wird.
5 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines anderen Konfigurationsbeispiels der Stromausfall-Erfassungsverarbeitungseinheit, die in 1 gezeigt ist, als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Konfiguration und des Betriebs einer Vergleichs- und Bestimmungsschaltung, die in 5 gezeigt ist.
7 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Stromausfall-Erfassungsoperation, wenn ein Zeitperioden-Schwellenwert ausgewählt wird, der länger ist als ein Welligkeitszyklus einer erfassten Spannung zum Zeitpunkt eines Stromausfalls.
8 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels eines Stromausfall-Erfassungsbetriebs, wenn ein Zeitperioden-Schwellenwert ausgewählt wird, der kürzer als ein Welligkeitszyklus einer erfassten Spannung zum Zeitpunkt des Stromausfalls ist.
Beschreibung der Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen einer Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden detailliert auf Grundlage der Zeichnungen erläutert. Diese Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration einer Motorantriebsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, ist derart konfiguriert, dass zusätzlich zu einer Motorantriebsschaltung 4, die zwischen einer Wechselstrom-Energiequelle 2 und einem Motor (M) 3 angeordnet ist, auch eine Gleichrichterschaltung 7, eine Glättungsschaltung 8 und eine Steuerspannungs-Erzeugungsschaltung 9, eine Stromausfall-Erfassungsverarbeitungseinheit 10, die der Steuereinheit 6 eine Funktion hinzufügt, und ein Schalter 11, der mit der Stromausfall-Erfassungsverarbeitungseinheit 10 assoziiert ist, bereitgestellt werden.
Gemäß 1 wird als eine Installationsumgebung einer Bearbeitungsvorrichtung, in der die Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform aufgenommen ist, wird ein Fall gezeigt, bei dem eine externe Ausrüstung 12, wie z. B. ein Ventilator (engl. Fan) und eine Pumpe, ebenfalls mit der Wechselstrom-Energiequelle 2 verbunden ist, welche die Motorantriebsvorrichtung 1 verwendet.
Die Motorantriebsvorrichtung 4 umfasst eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung, die eine Vollwellen-Gleichrichtung an einer Dreiphasen-Wechselstromspannung durchführt, die von der Dreiphasen-Wechselstrom-Energiequelle 2 geliefert wird, eine Vielzahl von Schaltelementen, die zwischen positiven und negativen Bussen angeordnet sind, die mit einer positiven Seite und einer negativen Seite der Vollwellen-Gleichrichterschaltung verbunden sind, und einer Antriebsschaltung, die bewirkt, dass die Schaltelemente eine Gleichstromschaltung zwischen den Positiven und Negativen Bussen Schalten, durch ein Steuersignal von der Steuerschaltung 6, und an den Motor 3 einen Antriebsstrom liefert, um den Motor 3 mit einer willkürlichen Geschwindigkeit zu rotieren.
Die Gleichrichterschaltung 7 führt z. B. eine Vollwellen-Gleichrichtung an einer Zweiphasen-Spannung durch, die von Zweiphasen-Leitungen aus den Dreiphasen-Leitungen der Wechselstrom-Energiequelle 2 erhalten werden. Die Glättungsschaltung 6 glättet eine gleichgerichtete Spannung einschließlich der Wellenförmigkeit, die durch die Gleichrichterschaltung 7 gleichgerichtet wurden. Die Steuerspannungs-Erzeugungsschaltung 9 umfasst eine DC-DC-Wandlerschaltung und erzeugt eine Steuerspannung, die für den Betrieb der internen Schaltungen notwendig ist, wie z. B. die Steuerschaltung 6 und die Antriebsschaltung in der Motorantriebsschaltung 4, aus einer Ladespannung der Glättungsschaltung 6.
Die Spannungserfassungsschaltung 5 umfasst eine Vollwellen-Gleichrichtungsschaltung, die eine Vollwellen-Gleichrichtung an einer Dreiphasen-Wechselstrom-Spannung durchführt, die von der Dreiphasen-Wechselstrom-Energiequelle 2 geliefert wird, und gibt eine Ausgangs-Gleichstrom-Spannung der Vollwellen-Gleichrichtungsschaltung an die Stromausfall-Erfassungsverarbeitungseinheit 10 in der Steuerschaltung 6 als ein erfasster Spannungswert aus.
2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung des Konfigurationsbeispiels der in 1 gezeigten Stromausfall-Erfassungsverarbeitungseinheit. Wie in 2 gezeigt, enthält die Stromausfall-Erfassungsverarbeitungseinheit 10 gemäß der ersten Ausführungsform z. B. eine Spannungsschwellenwert-Erzeugungsschaltung 10a, eine Auswahlschaltung 10b und eine Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 10c.
Die Spannungsschwellenwert-Erzeugungsschaltung 10a ist konfiguriert, um die Erzeugung von zwei oder mehreren Spannungsschwellenwerten als Stromausfall-Erfassungsschwellenwerte zu ermöglichen, durch eine Kombination eines Widerstand-Spannungsteiler, der zwischen der Steuerspannung, die durch die Steuerspannungs-Erzeugungsschaltung 9 erzeugt wird, und dem Masseanschluss und einer Zener-Diode bereitgestellt werden. Der zu erzeugende Spannungswellenwert wird im Wesentlichen gemäß der Installationsumgebung der Motorantriebsvorrichtung 1 bestimmt. Insbesondere, wie in 1 gezeigt, wird der Spannungsschwellenwert danach bestimmt, ob oder ob nicht die externe Ausrüstung 12, wie z. B. ein Ventilator und eine Pumpe, ebenfalls mit der zu verwendenden Wechselstrom-Energiequelle 2 verbunden ist, dem Vorhandensein oder Fehlen der Regenerationsfähigkeit der Motoren des Ventilators und der Pumpe im Fall einer Trennung, dem Ausmaß der Regenerationsfähigkeit, und so weiter.
Bezüglich der Arten der Spannungsschwellenwerte sind im Wesentlichen zwei Arten ausreichend, d. h., ein erster Spannungsschwellenwert und ein zweiter Spannungsschwellenwert. Der erste Spannungsschwellenwert wird z. B. angewendet, wenn die externe Ausrüstung 12 nicht verbunden ist, oder wenn, obwohl die externe Ausrüstung 12 verbunden ist, die Regenerationsfähigkeit eines darin verwendeten Motors ignoriert werden kann. Der zweite Spannungsschwellenwert wird z. B. angewendet, wenn die externe Ausrüstung 12 verbunden ist und die Regenerationsfähigkeit eines darin verwendeten Motors nicht ignoriert werden kann. Die Größenbeziehung in diesem Fall ist (erster Spannungsschwellenwert) < (zweiter Spannungsschwellenwert).
Wenn jedoch die externe Ausrüstung 12 verbunden ist und die Regenerationsfähigkeit eines darin verwendeten Motors nicht ignoriert werden kann, können die Spannungsschwellenwerte genau bestimmt werden, gemäß einem Kompromiss zwischen der Kapazität der Glättungsschaltung 8 und dem Ausmaß der Regenerationsfähigkeit eines Motors, den die externe Ausrüstung 12 verwendet. Mit anderen Worten ist der zweite Spannungsschwellenwert in eine Vielzahl von Werten unterteilt, während der obige erste Spannungsschwellenwert als der geringste Wert eingestellt ist. In der Umgebung, in der die externe Ausrüstung 12 verbunden ist, wird es folglich möglich, einen geeigneten Zeitpunkt zum Start eines Anomalie-Endprozesses (engl. Abnormal End Process) sicherer zu erfassen.
In dem Schalter 11 wird zum Zeitpunkt der Installation der Vorrichtung voreingestellt, dass der Spannungsschwellenwert spezifiziert wird, der zur Verwendung gemäß der Installationsumgebung der Motorantriebsvorrichtung 1 bestimmt wird. Bei dem Schalter 11 kann es sich um einen Typ handeln, bei dem der Spannungsschwellenwert in einer Eins-zu-Eins-Beziehung spezifiziert wird, oder um einen Typ, bei dem ein Spannungsschwellenwert durch einen digitalen Wert spezifiziert ist.
Die Auswahlschaltung 10b wählt einen Spannungsschwellenwert aus, der durch den Schalter 11 spezifiziert ist, unter zwei oder mehr Spannungsschwellenwerten, die durch die Spannungsschwellenwert-Erzeugungsschaltung 10a erzeugt werden, und gibt diese an die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 10c aus. Die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 10c vergleicht einen Spannungswert, der durch die Spannungserfassungsschaltung 5 erfasst wird, mit einem Spannungsschwellenwert von der Auswahlschaltung 10b, und bestimmt im Fall von (Spannungswert) > (Spannungsschwellenwert), dass ein Stromausfall nicht auftritt, und stellt die Ausgabe z. B. auf einen hohen Pegel ein, und bestimmt in dem Fall von (Spannungswert) < (Spannungsschwellenwert), dass ein Stromausfall auftritt, und stellt die Ausgabe in diesem Beispiel auf einen geringen Pegel ein.
Die Steuerschaltung 6 überwacht Änderungen in der Ausgabe der Stromausfall-Erfassungsverarbeitungseinheit 10, d. h., Änderungen der Ausgabe der Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 10c, parallel mit der Berechnung einer Ausgangssteuerung eines Steuersignals an die Motorantriebsschaltung 4, einem Einstellen der Steuerspannung, die durch die Steuerspannungs-Erzeugungsschaltung 9 erzeugt wird, auf eine Betriebsspannung, sowie bestimmt, dass das Auftreten eines Stromausfalls erfasst wird, wenn erfasst wird, dass der Ausgangspegel ein geringer Pegel wird, und führt den Anomalie-Endprozess zum Berechnen und Erzeugen eines Steuersignals durch, welches den Motor 3 zu einem Stopp bringt, und gibt dieses an die Antriebsschaltung in der Motorantriebsschaltung 4 aus.
Es wird zur Klarstellung zusätzlich beschrieben, dass selbst dann, wenn eine Wechselstrom-Energiequellen-Eingabe unterbrochen wird, in der Motorantriebsschaltung 4, die Ausgabe der Vollwellen-Gleichrichterschaltung verschwindet und die Bus-Spannung ebenfalls verschwindet, sodass der Antriebsstrom von den Schaltelementen an den Motor 3 verschwindet, der Motor 3 einen Stromerzeugungsbetrieb durchführt, indem die Rotation aufgrund der Massenträgheit für eine kurze Zeit fortgesetzt wird, sodass die Bus-Spannung erzeugt wird und die Schaltelemente in einen steuerbaren Zustand gelangen. In der Periode, in der die Steuerspannungs-Erzeugungsschaltung 9 die Steuerspannung erzeugen kann, kann daher, wenn ein Steuersignal an die Antriebsschaltung in der Motorantriebsschaltung 4 von der Steuerschaltung 6 bereitgestellt wird, das den Motor 3 zu einem Stopp zwingt, der Motor 3 zu einem Stopp gezwungen werden.
Als nächstes wird ein Betrieb zum Zeitpunkt des Auftretens eines Stromausfalls erläutert, in dem die 3 und die 4 verwendet werden, mit einem Verweis auf die 1 und die 2. 3 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung einer Operation zum Zeitpunkt des Auftretens eines Stromausfalls, wenn ein kleinerer von zwei Spannungs-Schwellenwerten ausgewählt wird. 4 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Betriebsbeispiels zum Zeitpunkt des Auftretens eines Stromausfalls, wenn ein größerer von zwei Spannungs-Schwellenwerten ausgewählt wird. 3 und 4 stellen den Betrieb in dem Fall dar, wenn die Spannungsschwellenwert-Erzeugungsschaltung 10a zwei Spannungs-Schwellenwerte A und B erzeugt. Unter den zwei Spannungs-Schwellenwerten A und B hängt der Spannungs-Schwellenwert A mit dem ersten Spannungs-Schwellenwert zusammen und der Spannungs-Schwellenwert B hängt mit dem zweiten Spannungs-Schwellenwert zusammen.
In dem Fall, wenn die externe Ausrüstung 12 nicht verbunden ist, oder wenn, obwohl die externe Ausrüstung 12 verbunden ist, die Regenerationsfähigkeit eines darin verwendeten Motors ignoriert werden kann, wie in 3 (1) gezeigt, fällt gemäß 3, wenn ein Stromausfall auftritt, der Spannungspegel der Wechselstrom-Energiequelle 2, der in die Motorantriebsvorrichtung 2 eingegeben wird, schnell auf einen Nullpegel ab. In einer derartigen Installationsumgebung ist der Schalter 11 eingestellt, um den Spannungs-Schwellenwert A mit einem kleineren Spannungswert zu spezifizieren.
Die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 10c vergleicht die Größe zwischen dem Spannungswert der Wechselstrom-Energiequelle 2, der durch die Spannungserfassungsschaltung 5 erfasst wird, und den Spannungs-Schwellenwert A, der durch die Auswahlschaltung 10b ausgewählt wird, sodass bevor ein Stromausfall auftritt, die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 10c die Ausgabe auf einen hohen Pegel einstellt. Wenn ein Stromausfall auftritt, fällt, obwohl der Spannungs-Schwellenwert A ein geringerer Spannungspegel ist, die erfasste Spannung der Spannungserfassungsschaltung 5 unter den Spannungs-Schwellenwert A, in einer kurzen Zeit nach dem Auftreten des Stromausfalls, sodass die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 10c bewirkt, dass die Ausgabe in einer kurzen Zeit nach dem Auftreten des Stromausfalls auf einen geringen Pegel fällt (3 (2)) und gibt eine Stromausfall-Erfassung a an die Steuerschaltung 6 aus. Die Steuerschaltung 6 startet, ansprechend auf die Stromausfall-Erfassung a, einen Anomalie-Endprozess 15 (3 (4)).
Zu diesem Zeitpunkt verbleibt, wie in den 3 (3) und (4) gezeigt, eine relativ große gespeichert Energie in der Glättungsschaltung 8, sodass eine Periode 16 bis zu einem Zeitpunkt b, bei dem die Steuerspannungs-Erzeugungsschaltung 9 die Steuerspannung von der Ladespannung der Glättungsschaltung 8 nicht erzeugen kann, länger als die Periode, die zum Durchführen des Anomalie-Endprozesses 15 notwendig ist.
Die Art und Weise des Betriebs, der in 3 gezeigt ist, wird als Standard-Betrieb bezeichnet. Der Kapazitätswert der Glättungsschaltung 8 ist typischer Weise so bestimmt, dass die Periode 16, die länger als die Periode ist, die zum Durchführen des Anomalie-Endprozesses 15 notwendig ist, in dem Standard-Betrieb in der Art und Weise des Betriebs, der in 3 gezeigt ist, sichergestellt werden kann. Der Spannungs-Schwellenwert A wird auf einen geringen Spannungswert eingestellt, mit einem Offset, der bezüglich des Bereichs der Steuerspannung garantiert wird, die durch die Steuerspannungs-Erzeugungsschaltung 9 erzeugt wird, um eine fehlerhafte Erfassung aufgrund von Rauschen oder Dergleichen zu verhindern.
Wenn gemäß 4, zum Beispiel in dem Fall, wenn die äußere Ausrüstung 12 verbunden ist und die Regenerationsfähigkeit eines darin verwendeten Motors nicht ignoriert werden kann, wie in 4 (1) gezeigt, als nächstes ein Stromausfall auftritt, fällt der Spannungspegel der Wechselstrom-Energiequelle 2, der in die Motorantriebsvorrichtung 1 eingegeben wird, moderat auf einen Nullpegel ab, aufgrund des Effekts der regenerativen Leistung. In einer solchen Installationsumgebung wird der Schalter 11 eingestellt, um den Spannungs-Schwellenwert B mit einem großen Spannungswert zu spezifizieren.
Die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 10c stellt die Ausgabe auf einen hohen Pegel ein, bevor ein Stromausfall auftritt. Wenn ein Stromausfall auftritt, da der Spannungs-Schwellenwert B ein großer Spannungspegel ist, fällt die erfasste Spannung der Spannungserfassungsschaltung 5 unter den Spannungs-Schwellenwert B, zu einem frühen Zeitpunkt nach dem Auftreten des Stromausfalls, und die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 10c bewirkt, dass die Ausgabe auf einen geringen Pegel fällt (4 (2)) und gibt die Stromausfallerfassung a an die Steuerschaltung 6 aus. Die Steuerschaltung 6 startet einen Anomalie-Endprozess 17, ansprechend auf die Stromausfallerfassung a (4 (4)).
Zu diesem Zeitpunkt verbleibt wie in 4 (3) und (4) gezeigt, eine relativ große gespeicherte Energiemenge in der Glättungsschaltung 8, so dass eine Periode 18 bis zu dem Zeitpunkt b, bei dem die Steuerspannungs-Erzeugungsschaltung 9 die Steuerspannung von der geladenen Spannung der Glättungsschaltung 8 nicht erzeugen kann, länger wird, als die Periode, die zum Durchführen des Anomalie-Endprozesses 17 notwendig ist. Wenn in diesem Fall der Spannungs-Schwellenwert A ausgewählt wird, wird der Zeitpunkt der Erfassung eines Stromausfalls durch den Spannungs-Schwellenwert A verzögert, von dem Zeitpunkt der Erfassung eines Stromausfalls durch den Spannungs-Schwellenwert B, so dass die gespeicherte Energiemenge, die in der Glättungsschaltung 8 verbleibt, signifikant gefallen ist. Daher wird die Periode 18 kürzer als die Periode, die zum Durchführen des Anomalie-Endprozesses 17 notwendig ist, und die Steuerschaltung 6 wird vor Beendigung des Anomalie-Endprozesses 17 funktionsunfähig. Die Steuerschaltung 6 kann den Anomalie-Endprozess 17 abschließen, bevor diese funktionsunfähig wird, da diese zum Zeitpunkt der Installation eingestellt ist, den Spannungs-Schwellenwert B auszuwählen.
2 stellt die Spannungsschwellenwert-Erzeugungsschaltung 10a dar, die zwei oder mehr Spannungs-Schwellenwerte erzeugt, durch die Kombination eines Widerstand-Spannungsteilers und einer Zehnerdiode, es ist jedoch auch eine Spannungsschwellenwert-Speicherschaltung anwendbar, die zwei oder mehr Spannungs-Schwellenwerte in der Form von digitalen Werten speichert, die anstelle der Spannungsschwellenwert-Erzeugungsschaltung 10a verwendet wird, und die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 10c enthält einen D/A-Wandler und führt einen Vergleich und eine Bestimmung nach Wandlung des Spannungs-Schwellenwerts in der Form eines digitalen Werts durch, der von der Auswahlschaltung 10b eingegeben wird, in einen analogen Wert. Ferner kann die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 10c einen A/D-Wandler umfassen und einen Vergleich und eine Bestimmung in der Form eines digitalen Werts durchführen, durch einen Mikrocomputer oder dergleichen.
Wie oben erläutert, kann gemäß der ersten Ausführungsform der Spannungs-Schwellenwert, der die Erfassungsreferenz eines Stromausfalls aufgrund der Unterbrechung einer Wechselstromeingabe bestimmt, gemäß der Installationsumgebung ausgewählt werden, so dass der Anomalie-Endprozess im Fall des Auftretens eines Stromausfalls in jeder Installationsumgebung sicher durchgeführt werden kann.
Zweite Ausführungsform
5 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines anderen Konfigurationsbeispiels der Stromausfall-Erfassungsverarbeitungseinheit, die in 1 gezeigt ist, als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 gezeigt, ist eine Motorantriebsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform derart ausgelegt, dass in der Konfiguration der Motorantriebsvorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, eine Stromausfall-Erfassungsverarbeitungseinheit 20 eine Zeitperioden-Schwellenwert-Speicherschaltung 20a, eine Auswahlschaltung 20b und eine Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 20c mit einem geänderten Bezugszeichen enthält.
3 (1) und 4 (1), die oben gezeigt sind, zeigen Spannungs-Wellenformen einer Wechselstromeingabe in die Spannungserfassungsschaltung 5. Die eingegebene Spannung zum Zeitpunkt des Auftretens eines Stromausfalls fällt in 3 (1) schnell ab und fällt in 4 (1) moderat ab. Die Stromversorgungsspannung, die durch die Spannungserfassungsschaltung 5 erfasst wird, ist eine Gleichstromspannung, die durch eine Vollwellen-Gleichrichtungsschaltung gleichgerichtet ist, und wobei eine Welligkeitskomponente der Gleichstromspannung überlagert ist. Der Zyklus dieser Welligkeitskomponente zum Zeitpunkt des Auftretens eines Stromausfalls wird kurz, wenn die eingegebene Spannung an die Spannungserfassungsschaltung 5 die Wellenform annimmt, die in 3 (1) gezeigt ist, und wird lang, wenn die eingegebene Spannung in die Spannungserfassungsschaltung 5 die Wellenform ist, die in 4 (1) gezeigt ist.
Daher werden in der Zeitperioden-Schwellenwert-Speicherschaltung 20a zwei oder mehr Zeitperioden-Schwellenwerte gespeichert, als Stromausfall-Erfassungsschwellenwerte gemäß der Installationsumgebung. In einer ähnlichen Art und Weise zur ersten Ausführungsform wie in 1 gezeigt, wird der Zeitperioden-Schwellenwert danach bestimmt, ob die externe Ausrüstung 12, wie zum Beispiel ein Ventilator und eine Pumpe, auch mit der Wechselstrom-Energiequelle 2 verbunden ist, die verwendet wird, gemäß dem Vorhandensein oder Fehlen der Regenerationsfähigkeit der Motoren des Ventilators und der Pumpe in dem Fall, dass diese verbunden sind, dem Ausmaß der Regenerationsfähigkeit usw.
Bezüglich der Anzahl von Arten der Zeitperioden-Schwellenwerte sind, vergleichbar mit der ersten Ausführungsform, im Wesentlichen zwei Arten ausreichend, d. h., ein erster Zeitperioden-Schwellenwert und ein zweiter Zeitperioden-Schwellenwert. Der erste Zeitperioden-Schwellenwert wird zum Beispiel angewendet, wenn die externe Ausrüstung 12 nicht verbunden ist, oder wenn, obwohl die externe Ausrüstung 12 verbunden ist, die Regenerationsfähigkeit eines darin verwendeten Motors ignoriert werden kann. Der zweite Zeitperioden-Schwellenwert wird zum Beispiel verwendet, wenn die externe Ausrüstung 12 verbunden ist, und die Regenerationsfähigkeit eines darin verwendeten Motors nicht ignoriert werden kann. Die Größenbeziehung in diesem Fall ist (erster Zeitperioden-Schwellenwert) < (zweiter Zeitperioden-Schwellenwert).
Wenn jedoch die externe Ausrüstung 12 verbunden ist und die Regenerationsfähigkeit eines darin verwendeten Motors nicht ignoriert werden kann, kann der Zeitperioden-Schwellenwert genau bestimmt werden, gemäß einem Kompromiss zwischen der Kapazität der Glättungsschaltung 8 und dem Ausmaß der Regenerationsfähigkeit eines Motors, den die externe Ausrüstung 12 verwendet. Mit anderen Worten ist der zweite Zeitperioden-Schwellenwert in eine Vielzahl von Werten unterteilt, während der obige erste Zeitperioden-Schwellenwert als der geringste Wert eingestellt wird. Folglich wird es in der Umgebung, in der die externe Ausrüstung 12 verbunden ist, möglich, einen entsprechenden Zeitpunkt des Anomalie-Endprozesses zuverlässiger zu verlassen.
In dem Schalter 11 in der zweiten Ausführungsform wird zum Zeitpunkt der Installation der Vorrichtung voreingestellt, dass der Zeitperioden-Schwellenwert spezifiziert wird, der zur Verwendung gemäß der Installationsumgebung der Motorantriebsvorrichtung 1 bestimmt wird. Die Auswahlschaltung 20b liest einen Zeitperioden-Schwellenwert aus, der durch den Schalter 11 spezifiziert wird, unter zwei oder mehr Zeitperioden-Schwellenwerten, die in der Zeitperioden-Schwellenwert-Erzeugungsschaltung 20a gespeichert sind, und gibt diesen an die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 20c aus.
Die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 20c führt eine Stromausfallerfassung durch zum Beispiel durch die Konfiguration und die Verarbeitung, die in 6 gezeigt ist. 6 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Konfiguration des Betriebs des Vergleichs- und Bestimmungsschaltung, die in 5 gezeigt ist. Zuerst wird die Konfiguration dargestellt. Die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung 20c umfasst gemäß 6 eine Abtast- und Halteschaltung, die die Stromversorgungsspannung abtastet, die durch die Spannungserfassungsschaltung 5 erfasst wird, in vorbestimmten Intervallen, und diese hält, sowie eine Vergleichsschaltung, die die Größe zwischen einem abgetasteten Wert, der in der Abtast- und Halteschaltung gehalten wird, und einen vorbestimmten Bestimmungsschwellenwert Punkt für Punkt vergleicht, einen Zeitgeber, in dem der Zeitperioden-Schwellenwert, der von der Auswahlschaltung 20b eingegeben wird, eingestellt wird, einen Zähler, der die Anzahl abgetasteter Werte zählt, die unter den Bestimmungsschwellenwert fällt und eine Erfassungsverarbeitungseinheit (ST1 bis ST8), die einen Erfassungsprozess des Auftretens eines Stromausfalls unter Verwendung dieser Elemente durchführt.
Im Folgenden wird der Betrieb der Erfassungsverarbeitungseinheit (ST1 bis ST8) spezifisch erläutert. Im Schritt ST1 wird überwacht, dass das Vergleichsresultat in der Vergleichsschaltung (abgetasteter Wert) < (Bestimmungs-Schwellenwert) annimmt. Wenn erfasst wird, dass (abgetasteter Wert) < (Bestimmungs-Schwellenwert) ist (ST1: JA), wird, synchron mit diesem Zeitpunkt, der Zeitperioden-Schwellenwert, der von der Auswahlschaltung 20b eingegeben wird, an dem Zeitgeber eingestellt und der Zeitgeber wird gestartet, der Zähler wird inkrementiert (ST2) und das Vergleichsresultat für den nächsten abgetasteten Wert wird überwacht (ST3).
Wenn (abgetasteter Wert) < (Bestimmungs-Schwellenwert) als ein Resultat der Überwachung im Schritt ST3 nicht erfüllt ist (ST3: NEIN), werden der Zeitgeber und der Zähler zurückgestellt (ST4) und der Prozess geht zu dem obigen Überwachungsprozess im Schritt ST1. Wenn darüber hinaus (abgetasteter Wert) < (Bestimmungs-Schwellenwert) erfüllt ist, als ein Resultat der Überwachung im Schritt ST3 (ST3: JA), wird der Zeitgeberwert überprüft, um zu bestimmen, ob der Zeitgeberwert in der Zeitperiode des Zeitperioden-Schwellenwerts liegt (ST5). Wenn der Zeitgeberwert nicht in der Zeitperiode des Zeitperioden-Schwellenwerts liegt (ST5: NEIN), werden der Zeitgeber und der Zähler zurückgestellt (ST4) und der Prozess geht zu dem obigen Überwachungsprozess im Schritt ST1.
Wenn andererseits (abgetasteter Wert) < (Bestimmungs-Schwellenwert) erfüllt ist (ST3: JA) und der Zeitgeberwert in der Zeitperiode des Zeitperioden-Schwellenwerts liegt (ST5: JA), wird der Zähler um 1 inkrementiert (ST6) und es wird bestimmt, ob der Zählwert einen vorbestimmten Wert annimmt (ST7). Wenn der Zählwert nicht gleich dem vorbestimmten Wert ist (ST7: NEIN), geht der Prozess zu dem Schritt ST3 zurück. Wenn der Wiederholungsprozess von ST3 bis ST7 an fortlaufend abgetasteten Werten durchgeführt wird, wird der Zählwert zu dem vorbestimmten Wert (ST7: JA), so dass die Stromausfall-Erfassung zu diesem Zeitpunkt (ST8) ausgegeben wird und diese Verarbeitung endet. Der „vorbestimmte Wert” ist notwendigerweise eine Anzahl von zwei oder mehr, dass die Abtastung durchgeführt wird, und wird auf Grundlage der „Installationsumgebung”, des „Abtastintervalls”, des „Zeitperioden-Schwellenwerts” usw. bestimmt. Ferner wird der „Zeitperioden-Schwellenwert” zum Beispiel auf Grundlage der Beziehung zwischen der erfassten Spannung und dem Welligkeitszyklus bestimmt, wie in 7 und 8 gezeigt.
Als nächstes wird der Stromausfall-Erfassungsbetrieb durch die in 6 gezeigte Verarbeitung detailliert mit Bezug auf 7 und 8 erläutert. 7 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels des Stromausfall-Erfassungsbetriebs, wenn der Zeitperioden-Schwellenwert ausgewählt wird, der länger als der Welligkeitszyklus der erfassten Spannung zum Zeitpunkt des Stromausfalls ist. 8 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels des Stromausfall-Erfassungsbetriebs, wenn der Zeitperioden-Schwellenwert ausgewählt wird, der kürzer als der Welligkeitszyklus der erfassten Spannung zum Zeitpunkt des Stromausfalls ist. 7 und 8 stellen die Beziehung zwischen einem bestimmten Schwellenwert 30, eines bestimmten Spannungswerts und einer erfassten Spannung 31 dar, die durch eine Rippel- bzw. Welligkeitswellenform dargestellt ist.
In 7 wird zu einem Zeitpunkt 33, bei dem die erfasste Spannung 31 zum ersten Mal unter den bestimmten Schwellenwert 30 fällt, ein Zeitperioden-Schwellenwert 34 eingestellt, wird länger als der Welligkeitszyklus der erfassten Spannung 31 ist, an dem Zeitgeber, und der Zeitgeber wird gestartet, und ein Wert 1 wird in dem Zähler eingestellt. Die erfasste Spannung 31 beginnt in der Zeitperiode des Zeitperioden-Schwellenwerts 34 mit einem Anwachsen, überschreitet den bestimmten Schwellenwert 30 zu einem Zeitpunkt 35, und fällt zu einem Zeitpunkt 36 in der Nähe des Endes des Zeitperioden-Schwellenwerts 34 unter den bestimmten Schwellenwert 30. In diesem Fall werden der Zeitgeber und der Zähler zu dem Zeitpunkt 35 zurückgestellt, so dass der Zeitperioden-Schwellenwert 34 gelöscht wird. Daher wird die Stromausfall-Erfassung zum Zeitpunkt 36 nicht durchgeführt, und ein längerer Zeitperioden-Schwellenwert 37 wird an dem Zeitgeber neu eingestellt und der Zeitgeber wird gestartet, und ein Wert 1 wird in dem Zähler eingestellt.
In der Zeitperiode dieses neu eingestellten längeren Zeitperioden-Schwellenwerts 37, variiert die erfasste Spannung 31 in einem Bereich, der gleich oder geringer als der Bestimmungs-Schwellenwert 30 ist, so dass der Zähler ein Hochzählen bis zu einem bestimmten Wert wiederholt. Selbst an einem Endzeitpunkt 38 des Zeitperioden-Schwellenwerts 37, wenn die erfasste Spannung 31 mit einem Anwachsen beginnt, ist die erfasste Spannung 31 gleich oder geringer als der Bestimmungs-Schwellenwert 30, und der Zählwert des Zähler überschreitet den vorbestimmten Wert, so dass ein Auftreten eines Stromausfalls erfasst wird.
In 8 wird zu einem Zeitpunkt 40, bei dem die erfasste Spannung 31 zum ersten Mal unter den Bestimmungs-Schwellenwert 30 fällt, ein Zeitperioden-Schwellenwert 41 eingestellt, der kürzer als der Welligkeitszyklus der erfassten Spannung 31 ist, in dem Zeitgeber und der Zeitgeber wird gestartet, und ein Wert 1 wird in dem Zähler eingestellt. Die erfasste Spannung 31 beginnt in der Zeitperiode des Zeitperioden-Schwellenwerts 41 mit einem Anwachsen, ist jedoch unter dem Bestimmungs-Schwellenwert 30, selbst zu einem Endzeitpunkt 42 des Zeitperioden-Schwellenwerts 41. In dieser Periode wiederholt der Zähler ein Hochzählen zu dem vorbestimmten Wert. In diesem Fall überschreitet der Zählwert des Zählers den vorbestimmten Wert an dem Endzeitpunkt 42 des Zeitperioden-Schwellenwerts 41, so dass ein Auftreten eines Stromausfalls erfasst wird.
Wenn auf diese Art und Weise der Zeitperioden-Schwellenwert ausgewählt wird, der länger als der Welligkeitszyklus ist, tritt ein Fall auf, bei dem die Spitze der Welligkeit den Bestimmungs-Schwellenwert in der Zeitperiode des Zeitperioden-Schwellenwerts überschreitet, so dass ein Auftreten eines Stromausfalls in einigen Fällen nicht erfasst werden kann. Wenn andererseits der Zeitperioden-Schwellenwert ausgewählt wird, der kürzer als der Welligkeitszyklus ist, kann die Stromausfall-Erfassung durchgeführt werden, selbst wenn es einen Fall gibt, bei dem die Spitze der Welligkeit den Bestimmungs-Schwellenwert überschreitet, wenn die erfasste Spannung unter dem Bestimmungs-Schwellenwert in der Zeitperiode des Zeitperioden-Schwellenwerts ist, so dass es möglich wird, einen Erfassungszeitpunkt des Stromausfalls früher als die Differenz zwischen den Zeitperioden-Schwellenwerten durchzuführen.
Da gemäß der zweiten Ausführungsform der Zeitperioden-Schwellenwert als eine Alternative zu dem Spannungs-Schwellenwert gemäß der Installationsumgebung ausgewählt werden kann, so dass, vergleichbar zur ersten Ausführungsform, der Anomalie-Endprozess im Fall eines Auftretens eines Stromausfalls in jeder Installationsumgebung sicher durchgeführt werden kann.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben ist die Motorantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Motorantriebsvorrichtung nützlich, die einen Anomalie-Endprozess im Fall des Auftretens eines Stromausfalls sicher durchführen kann, bei dem eine Wechselstromeingabe in einer Installationsumgebung unterbrochen ist.
Bezugszeichenliste

1: Motorantriebsvorrichtung
2: Wechselstrom-Energiequelle
3: Motor (M)
4: Motorantriebsschaltung
5: Spannungserfassungsschaltung
6: Steuerschaltung
7: Gleichrichterschaltung
8: Glättungsschaltung
9: Steuerspannungs-Erzeugungsschaltung
10, 20: Stromausfall-Erfassungsverarbeitungseinheit
10a: Schwellenwert-Erzeugungsschaltung
10b, 20b: Auswahlschaltung
10c, 20c: Vergleichs- und Bestimmungsschaltung
11: Schalter
12: Externe Ausrüstung, wie zum Beispiel ein Ventilator und eine Pumpe
20a: Zeitperioden-Schwellenwert-Speicherschaltung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-296154 [0004]

Claims

Motorantriebsvorrichtung, mit: einer Vielzahl von Stromausfall-Erfassungsschwellenwerten, die gemäß einer Installationsumgebung der Motorantriebsvorrichtung bestimmt werden; einer Auswahlschaltung zum Auswählen eines bestimmten Stromausfall-Schwellenwerts von den Stromausfall-Erfassungsschwellenwerten; und einer Vergleichs- und Bestimmungsschaltung zum Bestimmen eines Vorliegen oder Fehlens eines Auftretens eines Stromausfalls, durch einen Vergleich einer erfassten Spannung einer Wechselstrom-Eingangenergie in eine Motorantriebsleistung und dem ausgewählten Stromausfall-Erfassungsschwellenwert.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stromausfall-Erfassungsschwellenwert ein Spannungs-Schwellenwert ist, und die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung, wenn die erfasste Spannung unter den Spannungs-Schwellenwert fällt, bestimmt, dass ein Stromausfall aufgetreten ist.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Stromausfall-Erfassungsschwellenwert ein Zeitperioden-Schwellenwert ist, und die Vergleichs- und Bestimmungsschaltung, wenn die erfasste Spannung fortlaufend in einer Zeitperiode des Zeitperioden-Schwellenwerts unter einen Bestimmungsschwellenwert fällt, bestimmt, dass ein Stromausfall aufgetreten ist.