DE112014006371T5

DE112014006371T5 - Stromunterbrechungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112014006371T5
Application number: DE112014006371.1T
Authority: DE
Inventors: Masataka Ieda; Shuya Sano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2016-11-03
Also published as: WO2015145610A1; TWI550297B; KR20160104080A; TW201537199A; CN106104950B; JPWO2015145610A1; US9640980B2; CN106104950A; JP5840325B1; US20160336735A1; KR101775302B1

Abstract

Eine Stromunterbrechungsvorrichtung umfasst: einen Ausgangsanschluss, der mit einem Verbraucher verbunden ist; Unterbrechungskreise, die zwischen einer Stromquelle und dem Ausgangsanschluss parallel geschaltet sind; und eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern jedes Unterbrechungskreises. Jeder Unterbrechungskreis weist Folgendes auf: ein Schaltelement, das zwischen der Stromquelle und einem Zwischenknoten verbunden ist und durch ein von der Steuerungsvorrichtung ausgegebenes Unterbrechungssignal EIN/AUS-gesteuert wird; und einen Gleichrichter, der so verbunden ist, dass seine Durchlassrichtung vom Zwischenknoten zu dem Ausgangsanschluss verläuft. Die Steuerungsvorrichtung stellt der Reihe nach die Unterbrechungskreise als einen Diagnose-Zielkreis ein. Die Steuerungsvorrichtung stellt das an jeden Unterbrechungskreis ausgegebene Unterbrechungssignal so ein, dass das Schaltelement des Diagnose-Zielkreises AUS ist. Darüber hinaus bestimmt die Steuerungsvorrichtung, auf der Basis einer Spannung des Zwischenknotens des Diagnose-Zielkreises, ob eine Anomalie in dem Diagnose-Zielkreis eintritt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromunterbrechungsvorrichtung.
Allgemeiner Stand der Technik
In den vergangenen Jahren ist es, entsprechend der zunehmenden Verbreitung von elektrischen Geräten, wie zum Beispiel Motoren, immer wahrscheinlicher geworden, dass ein abnormaler Betrieb der elektrischen Geräte zu schwerwiegenden Unfällen führt, weshalb es erforderlich ist, das Unfallrisiko so weit wie möglich zu reduzieren. Es werden internationale Normen eingeführt, um die Risiken auf einen zulässigen Bereich zu beschränken. IEC61508 ist als eine Norm für elektrische Geräte eingeführt worden, und IEC61800-5-2 ist als eine Norm für Antriebssysteme, wie zum Beispiel Motoren, eingeführt worden.
Eine Drehmoment-Abschaltsicherheitsfunktion (Safe Torque-Off, STO) ist als eine Sicherheitsfunktion bekannt, die in der Norm IEC61800-5-2 beschrieben ist. Wenn von außen eine Unterbrechungsanweisung empfangen wird, so unterbricht die Drehmoment-Abschaltsicherheitsfunktion die Stromversorgung eines Motors, um den Betrieb des Motors zu stoppen. Die Stromversorgung bei Bedarf mit Sicherheit unterbrechen zu können, ist eine wichtige Funktion im Hinblick auf die Sicherheit, die nicht auf den Fall des Motors beschränkt ist. Zu diesem Zweck ist es wichtig, periodisch zu „diagnostizieren”, ob eine Stromunterbrechungsvorrichtung zum Unterbrechen der Stromversorgung normal arbeitet oder nicht.
Patentliteratur 1 offenbart eine Technik, die überwacht, ob es in einem Betriebszustand eine Anomalie in einer Unterbrechungsvorrichtung gibt oder nicht. Genauer gesagt verwendet die Unterbrechungsvorrichtung Gate-Signale, um PWM-Signale zu unterbrechen, die von einer Steuerungsvorrichtung zu einer Brückenschaltung gesendet werden. Eine Überwachungsvorrichtung generiert ein Testsignal zum Diagnostizieren der Unterbrechungsvorrichtung. Eine Verknüpfungsschaltung schaltet das Testsignal und ein externes Unterbrechungssignal. Ein Verzögerungskreis erlaubt den Durchgang eines Ausgangssignals von der Verknüpfungsschaltung, nachdem eine eingestellte Zeit ab einem Änderungspunkt des Ausgangssignals verstrichen ist. Ein Eingangssignal in den Verzögerungskreis wird als ein Rückkopplungssignal zu der Überwachungsvorrichtung zurückgekoppelt. Die Überwachungsvorrichtung gibt das Testsignal an die Unterbrechungsvorrichtung in einem Intervall aus, das kürzer als die Verzögerungszeit ist, und bestimmt, ob das Rückkopplungssignal mit dem Testsignal übereinstimmt oder nicht.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2011-182535

Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Wie dies oben beschrieben wird, ist es vom Standpunkt der Gewährleistung der Sicherheit wichtig, periodisch zu diagnostizieren, ob eine Stromunterbrechungsvorrichtung zum Unterbrechen der Stromversorgung normal arbeitet oder nicht. Wenn jedoch die Stromunterbrechungsvorrichtung zum Zeitpunkt der Diagnose normal funktioniert, so wird die Stromversorgung eines Verbrauchers unterbrochen, wodurch der Betrieb des Verbrauchers stoppt. Das heißt, die Diagnose geht zu Lasten der Produktivität.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Technik, die ohne Unterbrechung der Stromversorgung eines Verbrauchers diagnostizieren kann, ob eine Stromunterbrechungsvorrichtung normal arbeitet oder nicht.
Lösung des Problems
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Stromunterbrechungsvorrichtung bereitgestellt. Die Stromunterbrechungsvorrichtung weist Folgendes auf: einen Ausgangsanschluss, der mit einem Verbraucher verbunden ist; mehrere Unterbrechungskreise, die zwischen einer Energiequelle und dem Ausgangsanschluss parallel geschaltet sind; und eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern eines jeden der Unterbrechungskreise. Jeder der Unterbrechungskreise weist Folgendes auf: ein Schaltelement, das zwischen der Energiequelle und einem Zwischenknoten verbunden ist und durch ein von der Steuerungsvorrichtung ausgegebenes Unterbrechungssignal EIN/AUS-gesteuert wird; und einen Gleichrichter, der so verbunden ist, dass seine Durchlassrichtung vom Zwischenknoten zu dem Ausgangsanschluss verläuft. Die Steuerungsvorrichtung stellt der Reihe nach die Unterbrechungskreise als einen Diagnose-Zielkreis ein. Die Steuerungsvorrichtung stellt das an jeden der Unterbrechungskreise ausgegebene Unterbrechungssignal so ein, dass das Schaltelement des Diagnose-Zielkreises AUS ist. Des Weiteren bestimmt die Steuerungsvorrichtung, auf der Basis einer Spannung des Zwischenknotens des Diagnose-Zielkreises, ob eine Anomalie in dem Diagnose-Zielkreis vorliegt oder nicht.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ohne Unterbrechung der Stromversorgung eines Verbrauchers zu diagnostizieren, ob eine Stromunterbrechungsvorrichtung normal arbeitet oder nicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaubild, das ein Ausführungsbeispiel einer Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebes der Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel des Betriebes der Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zum Diagnostizieren der Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Blockschaubild, das ein Ausführungsbeispiel einer Steuerungsvorrichtung einer Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Betriebes der Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Blockschaubild, das ein Beispiel eines Verbrauchers in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform.
1 ist ein Blockschaubild, das ein Ausführungsbeispiel einer Stromunterbrechungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 1 wird zwischen einer Energiequelle und einem Verbraucher 30 bereitgestellt und hat eine Funktion des Steuerns der Stromversorgung der Energiequelle zu dem Verbraucher 30. Insbesondere hat die Stromunterbrechungsvorrichtung 1 eine Funktion des Unterbrechens der Stromversorgung zu dem Verbraucher 30, wenn dies erforderlich sein sollte.
Genauer gesagt hat die Stromunterbrechungsvorrichtung 1 einen Ausgangsanschluss OUT, mehrere Unterbrechungskreise 10 und eine Steuerungsvorrichtung 20. Der Ausgangsanschluss OUT ist mit dem Verbraucher 30 verbunden.
Die mehreren Unterbrechungskreise 10 sind zwischen der Energiequelle und dem Ausgangsanschluss OUT parallel geschaltet. In dem in 1 gezeigten Beispiel sind zwei Unterbrechungskreise 10 gezeigt, das heißt ein erster Unterbrechungskreis 10-1 und ein zweiter Unterbrechungskreis 10-2. Jeder der Unterbrechungskreise 10 erlaubt oder verbietet (unterbricht) den Durchgang von elektrischem Strom von der Energiequelle zu dem Ausgangsanschluss OUT gemäß einem Unterbrechungssignal von der Steuerungsvorrichtung 20, wie dies unten erläutert wird.
Genauer gesagt hat jeder Unterbrechungskreis 10 ein Schaltelement 11 und einen Gleichrichter 12, die zwischen der Energiequelle und dem Ausgangsanschluss OUT in Reihe geschaltet sind.
Zum Beispiel ist in dem ersten Unterbrechungskreis 10-1 ein erstes Schaltelement 11-1 zwischen der Energiequelle und einem ersten Zwischenknoten N1 verbunden, und ein erster Gleichrichter 12-1 ist zwischen dem ersten Zwischenknoten N1 und dem Ausgangsanschluss OUT verbunden. Das erste Schaltelement 11-1 wird durch ein erstes Unterbrechungssignal SW1, das von der Steuerungsvorrichtung 20 ausgegeben wird, EIN/AUS-gesteuert. Wenn das erste Unterbrechungssignal SW1 EIN ist, so ist das erste Schaltelement 11-1 EIN und erlaubt den Durchgang von elektrischem Strom. Wenn andererseits das erste Unterbrechungssignal SW1 AUS ist, so ist das erste Schaltelement 11-1 AUS und unterbricht den Durchgang von elektrischem Strom. Der erste Gleichrichter 12-1 ist so verbunden, dass seine Durchlassrichtung eine Richtung von dem ersten Zwischenknoten N1 zu dem Ausgangsanschluss OUT ist.
Gleichermaßen ist in dem zweiten Unterbrechungskreis 102 ein zweites Schaltelement 11-2 zwischen der Energiequelle und einem zweiten Zwischenknoten N2 verbunden, und ein zweiter Gleichrichter 12-2 ist zwischen dem zweiten Zwischenknoten N2 und dem Ausgangsanschluss OUT verbunden. Das zweite Schaltelement 11-2 wird durch ein zweites Unterbrechungssignal SW2, das von der Steuerungsvorrichtung 20 ausgegeben wird, EIN/AUS-gesteuert. Wenn das zweite Unterbrechungssignal SW2 EIN ist, so ist das zweite Schaltelement 11-2 EIN und erlaubt den Durchgang von elektrischem Strom. Wenn andererseits das zweite Unterbrechungssignal SW2 AUS ist, so ist das zweite Schaltelement 11-2 AUS und unterbricht den Durchgang von elektrischem Strom. Der zweite Gleichrichter 12-2 ist so verbunden, dass seine Durchlassrichtung eine Richtung von dem zweiten Zwischenknoten N2 zu dem Ausgangsanschluss OUT ist.
Die Steuerungsvorrichtung 20 wird zum Beispiel durch einen Mikrocomputer realisiert. Die Steuerungsvorrichtung 20 steuert jeden der Unterbrechungskreise 10 separat. Genauer gesagt verwendet die Steuerungsvorrichtung 20 das oben erwähnte erste Unterbrechungssignal SW1 zum Steuern eines Betriebes des ersten Unterbrechungskreises 10-1. Außerdem verwendet die Steuerungsvorrichtung 20 das oben erwähnte zweite Unterbrechungssignal SW2 zum Steuern eines Betriebes des zweiten Unterbrechungskreises 10-2.
Darüber hinaus werden ein erstes Rückkopplungssignal FB1, das eine Spannung des ersten Zwischenknotens N1 anzeigt, und ein zweites Rückkopplungssignal FB2, das eine Spannung des zweiten Zwischenknotens N2 anzeigt, in die Steuerungsvorrichtung 20 eingespeist. Wie dies unten noch beschrieben wird, kann die Steuerungsvorrichtung 20 eine Anomalie in jedem Unterbrechungskreis 10 durch Überwachen des ersten Rückkopplungssignals FB1 und des zweiten Rückkopplungssignals FB2 detektieren. Wenn eine Anomalie detektiert wird, so gibt die Steuerungsvorrichtung 20 ein Fehlersignal ERR aus.
Während eines normalen Betriebes veranlasst die Steuerungsvorrichtung 20 alle Unterbrechungskreise 10, elektrischen Strom durchzulassen. Wenn es gewünscht wird, die Stromversorgung zu dem Verbraucher 30 zu stoppen, zum Beispiel in einem Notfall, so veranlasst die Steuerungsvorrichtung 20 alle Unterbrechungskreise 10, den Durchgang von elektrischem Strom zu unterbrechen. Wenn in diesem Moment einer der Unterbrechungskreise 10 ausfällt, so wird die Stromversorgung zu dem Verbraucher 30 nicht gestoppt, sondern fortgesetzt. Um die Sicherheit zu gewährleisten, ist es bevorzugt, zu willkürlich gewählten Zeiten zu „diagnostizieren”, ob jeder Unterbrechungskreis 10 normal arbeitet.
Die Diagnose des ersten Unterbrechungskreises 10-1 und des zweiten Unterbrechungskreises 10-2, die in 1 gezeigt sind, wird mit Bezug auf 2 erläutert. In 2 sind das erste Unterbrechungssignal SW1, das zweite Unterbrechungssignal SW2, das erste Rückkopplungssignal FB1, das zweite Rückkopplungssignal FB2, eine Ausgangsspannung VOUT, die eine Spannung des Ausgangsanschlusses OUT ist, und das Fehlersignal ERR gezeigt.
In einem Zeitraum P0 ist die Stromunterbrechungsvorrichtung 1 in einem Strom-AUS-Zustand, und jeder Schaltkreis stoppt den Betrieb. Danach wird die Stromunterbrechungsvorrichtung 1 EIN-geschaltet.
Ein Zeitraum P1 ist ein normaler Betriebzeitraum. Die Steuerungsvorrichtung 20 schaltet sowohl das erste Unterbrechungssignal SW1 als auch das zweite Unterbrechungssignal SW2 EIN (SW1 = High, SW2 = High). Infolge dessen werden sowohl das erste Schaltelement 11-1 als auch das zweite Schaltelement 11-2 EIN-geschaltet, und sowohl das erste Rückkopplungssignal FB1 als auch das zweite Rückkopplungssignal FB2 werden zu einem Stromquellenspannungspegel (FB1 = High, FB2 = High). Elektrischer Strom wird dem Verbraucher 30 zugeführt (VOUT = High), und der Verbraucher 30 arbeitet.
Der anschließende Zeitraum P2 ist ein Zeitraum zum Diagnostizieren des ersten Unterbrechungskreises 10-1. Die Steuerungsvorrichtung 20 stellt den ersten Unterbrechungskreis 10-1 als einen „Diagnose-Zielkreis” ein. Genauer gesagt schaltet die Steuerungsvorrichtung 20 das erste Unterbrechungssignal SW1 AUS (SW1 = Low), um das erste Schaltelement 11-1 des ersten Unterbrechungskreises 10-1 AUS-zuschalten.
Wenn das erste Schaltelement 11-1 normal AUS-geschaltet wird, so werden der erste Zwischenknoten N1 und die Stromquelle elektrisch voneinander getrennt, und es wird erwartet, dass das erste Rückkopplungssignal FB1 ein Low-Pegel ist, wie dies in 2 gezeigt wird. Daher kann die Steuerungsvorrichtung 20 durch Überwachen des ersten Rückkopplungssignals FB1 in dem Zeitraum P2 bestimmen, ob der erste Unterbrechungskreis 10-1 normal arbeitet oder nicht (oder anders ausgedrückt: ob in dem ersten Unterbrechungskreis 10-1 eine Anomalie vorliegt oder nicht).
Es ist hier anzumerken, dass ein Zustand des zweiten Unterbrechungskreises 10-2 in dem Zeitraum P2 der gleiche bleibt wie in dem normalen Betriebzeitraum. Das heißt, die Stromversorgung der Stromquelle zu dem Verbraucher 30 wird durch den zweiten Unterbrechungskreis 10-2 hindurch fortgesetzt (VOUT = High). Das bedeutet, dass das Diagnostizieren des ersten Unterbrechungskreises 10-1 ohne Unterbrechung der Stromversorgung zu dem Verbraucher 30 möglich ist. Zu diesem Zeitpunkt hat der erste Gleichrichter 12-1 die Aufgabe zu verhindern, dass elektrischer Strom von dem Ausgangsanschluss OUT zurück zu dem ersten Zwischenknoten N1 zugeführt wird, was die Diagnose des ersten Unterbrechungskreises 10-1 stören würde.
Wenn sich das erste Rückkopplungssignal FB1 auf einen Low-Pegel ändert, welcher der erwartete Wert ist, so bestimmt die Steuerungsvorrichtung 20, dass der erste Unterbrechungskreis 10-1 normal ist. Wenn hingegen das erste Rückkopplungssignal FB1 auf dem High-Pegel bleibt, so bestimmt die Steuerungsvorrichtung 20, dass eine Anomalie in dem ersten Unterbrechungskreis 10-1 vorliegt. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist der erste Unterbrechungskreis 10-1 normal. In diesem Fall führt die Steuerungsvorrichtung 20 den ersten Unterbrechungskreis 10-1 zum normalen Betrieb zurück, um die Stromversorgung wiederaufzunehmen.
Der anschließende Zeitraum P3 ist ein normaler Betriebzeitraum und ist der gleiche wie der oben erwähnte Zeitraum P1.
Der anschließende Zeitraum P4 ist ein Zeitraum zum Diagnostizieren des zweiten Unterbrechungskreises 10-2. Die Steuerungsvorrichtung 20 stellt den zweiten Unterbrechungskreis 10-2 als einen „Diagnose-Zielkreis” ein. Genauer gesagt schaltet die Steuerungsvorrichtung 20 das zweite Unterbrechungssignal SW2 AUS (SW = Low), um das zweite Schaltelement 11-2 des zweiten Unterbrechungskreises 10-2 AUS-zuschalten.
Wenn das zweite Schaltelement 11-2 normal AUS-geschaltet wird, so werden der zweite Zwischenknoten N2 und die Stromquelle elektrisch voneinander getrennt, und es wird erwartet, dass das zweite Rückkopplungssignal FB2 auf dem Low-Pegel ist, wie dies in 2 gezeigt wird. Daher kann die Steuerungsvorrichtung 20 durch Überwachen des zweiten Rückkopplungssignals FB2 im Zeitraum P4 bestimmen, ob der zweite Unterbrechungskreis 10-2 normal arbeitet oder nicht (oder anders ausgedrückt: ob eine Anomalie in dem zweiten Unterbrechungskreis 10-2 vorliegt oder nicht).
Es ist hier anzumerken, dass ein Zustand des ersten Unterbrechungskreises 10-1 im Zeitraum P4 der gleiche bleibt wie in dem normalen Betriebzeitraum. Das heißt, die Stromversorgung der Stromquelle zu dem Verbraucher 30 wird durch den ersten Unterbrechungskreis 10-1 hindurch fortgesetzt (VOUT = High). Das bedeutet, dass die Diagnose des zweiten Unterbrechungskreises 10-2 ohne Unterbrechung der Stromversorgung zu dem Verbraucher 30 möglich ist. Zu diesem Zeitpunkt hat der zweite Gleichrichter 12-2 die Aufgabe zu verhindern, dass elektrischer Strom von dem Ausgangsanschluss OUT zurück zu dem zweiten Zwischenknoten N2 geleitet wird, was das Diagnostizieren des zweiten Unterbrechungskreises 10-2 beeinträchtigen würde.
Wenn sich das zweite Rückkopplungssignal FB2 zu einem Low-Pegel ändert, was der erwartete Wert ist, so bestimmt die Steuerungsvorrichtung 20, dass der zweite Unterbrechungskreis 10-2 normal ist. Wenn hingegen das zweite Rückkopplungssignal FB2 auf dem High-Pegel bleibt, so bestimmt die Steuerungsvorrichtung 20, dass in dem zweiten Unterbrechungskreis 10-2 eine Anomalie vorliegt. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist der zweite Unterbrechungskreis 10-2 normal. In diesem Fall führt die Steuerungsvorrichtung 20 den zweiten Unterbrechungskreis 10-2 zum normalen Betrieb zurück, um die Stromversorgung wiederaufzunehmen.
Der anschließende Zeitraum P5 ist ein normaler Betriebzeitraum und ist der gleiche wie der oben erwähnte Zeitraum P1. Der anschließende Zeitraum P6 ist ein Zeitraum zum Diagnostizieren des ersten Unterbrechungskreises 10-1 und ist der gleiche wie der oben erwähnte Zeitraum P2. Der anschließende Zeitraum P7 ist ein normaler Betriebzeitraum und ist der gleiche wie der oben erwähnte Zeitraum P1. Der anschließende Zeitraum P8 ist ein Zeitraum zum Diagnostizieren des zweiten Unterbrechungskreises 10-2 und ist der gleiche wie der oben erwähnte Zeitraum P4. Der anschließende Zeitraum P9 ist ein normaler Betriebzeitraum und ist der gleiche wie der oben erwähnte Zeitraum 21.
Auf diese Weise schaltet die Steuerungsvorrichtung 20 das erste Unterbrechungssignal SW1 und das zweite Unterbrechungssignal SW2 abwechselnd EIN/AUS, um den ersten Unterbrechungskreis 10-1 und den zweiten Unterbrechungskreis 10-2 abwechselnd als den Diagnose-Zielkreis einzustellen. Das heißt, die Steuerungsvorrichtung 20 stellt die mehreren Unterbrechungskreise 10 abwechselnd als den Diagnose-Zielkreis ein. Infolge dessen ist es möglich, das Diagnostizieren des Diagnose-Zielkreises ohne Unterbrechung der Stromversorgung zu dem Verbraucher 30 auszuführen.
Als Nächstes wird der Fall erläutert, dass eine Anomalie in dem Diagnose-Zielkreis vorliegt. 3 zeigt, als ein Beispiel, den Fall, dass eine Anomalie in dem zweiten Unterbrechungskreis 10-2 eingetreten ist. Ein Zeitraum P10 ist ein normaler Betriebzeitraum und ist der gleiche wie der oben angesprochene Zeitraum P1. Der anschließende Zeitraum P11 ist ein Zeitraum zum Diagnostizieren des ersten Unterbrechungskreises 10-1 und ist der gleiche wie der oben erwähnte Zeitraum P2. Der anschließende Zeitraum P12 ist ein normaler Betriebzeitraum und ist der gleiche wie der oben erwähnte Zeitraum P1.
Der anschließende Zeitraum P13 ist ein Zeitraum zum Diagnostizieren des zweiten Unterbrechungskreises 10-2. Die Steuerungsvorrichtung 20 stellt den zweiten Unterbrechungskreis 10-2 als den „Diagnose-Zielkreis” ein und schaltet das zweite Unterbrechungssignal SW2 AUS (SW2 = Low). Jedoch bleibt das zweite Rückkopplungssignal FB2 auf einem High-Pegel. Daher bestimmt die Steuerungsvorrichtung 20, dass in dem zweiten Unterbrechungskreis 10-2 eine Anomalie vorliegt. In diesem Fall gibt die Steuerungsvorrichtung 20 das Fehlersignal ERR (ERR = High) aus, um einen Schweißer über die Detektion der Anomalie zu benachrichtigen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, ist es möglich, jeden der Unterbrechungskreise 10 individuell zu diagnostizieren. Während einer der Unterbrechungskreise 10 als der Diagnose-Zielkreis eingestellt wird, arbeiten die anderen Unterbrechungskreise 10 wie gewöhnlich. Es ist daher möglich, das Diagnostizieren des Diagnose-Zielkreises ohne Unterbrechung der Stromversorgung zu dem Verbraucher 30 auszuführen.
Es ist zu beachten, dass es bevorzugt ist, das Diagnostizieren periodisch auszuführen, um durchgängig die Zuverlässigkeit der Stromunterbrechungsvorrichtung 1 sicherzustellen. Das heißt, ist es bevorzugt, dass die Steuerungsvorrichtung 20 periodisch jeden der Unterbrechungskreise 10 als den Diagnose-Zielkreis einstellt.
4 ist ein Flussdiagramm, das schematisch das Diagnoseverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die Steuerungsvorrichtung 20 setzt einen normalen Betrieb bis zum Diagnosezeitpunkt fort (Schritt S1; Nein). Wenn der Diagnosezeitpunkt kommt (Schritt S1; Ja), wählt die Steuerungsvorrichtung 20 einen Diagnose-Zielkreis unter den Unterbrechungskreisen 10 aus (Schritt S2). Zum Beispiel wählt die Steuerungsvorrichtung 20 die Unterbrechungskreise 10 abwechselnd als den Diagnose-Zielkreis aus.
Anschließend stoppt die Steuerungsvorrichtung 20 den Durchgang von elektrischem Strom in dem Diagnose-Zielkreis. Genauer gesagt schaltet die Steuerungsvorrichtung 20 das Schaltelement 11 des Diagnose-Zielkreises AUS (Schritt S3). Dann bestimmt die Steuerungsvorrichtung 20, auf der Basis einer Spannung des Zwischenknotens des Diagnose-Zielkreises, ob eine Anomalie in dem Diagnose-Zielkreis vorliegt oder nicht (Schritt S4).
Wenn keine Anomalie in dem Diagnose-Zielkreis detektiert wird (Schritt S4; Nein), so führt die Steuerungsvorrichtung 20 den Diagnose-Zielkreis zum normalen Betrieb zurück, um den Durchgang von elektrischem Strom wiederaufzunehmen (Schritt S5). Wenn andererseits in dem Diagnose-Zielkreis eine Anomalie detektiert wird (Schritt S4; Ja), so gibt die Steuerungsvorrichtung 20 ein Fehlersignal ERR aus (Schritt S6).
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie diese oben beschrieben wird, sind die Unterbrechungskreise 10 parallel angeordnet. Es ist möglich, jeden der Unterbrechungskreise 10 individuell zu diagnostizieren. Während einer der Unterbrechungskreise 10 als der Diagnose-Zielkreis eingestellt wird, arbeiten die anderen Unterbrechungskreise 10 wie gewöhnlich. Daher ist es möglich, das Diagnostizieren des Diagnose-Zielkreises ohne Unterbrechung der Stromversorgung zu dem Verbraucher 30 auszuführen. Das heißt, es ist möglich, die Zuverlässigkeit der Stromunterbrechungsvorrichtung 1 zu gewährleisten, während elektrischer Strom stabil in den Verbraucher 30 eingespeist wird.
Des Weiteren reicht es gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus, die Unterbrechungskreise 10 abwechselnd AUS-zuschalten, und es ist nicht notwendig, den AUS-Zeitraum präzise zu steuern. Das heißt, es ist nicht notwendig, dass die Diagnose präzise die AUS-Zeiträume der Unterbrechungssignale SW1 und SW2 steuert. Das ist im Hinblick auf die Einfachheit des Schaltungsdesigns und die Senkung der Fertigungskosten bevorzugt.
Zweite Ausführungsform.
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein konkretes Beispiel der Steuerungsvorrichtung 20 erläutert. 5 ist ein Blockschaubild, das ein Ausführungsbeispiel der Steuerungsvorrichtung 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 6 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Stromunterbrechungsvorrichtung 1 in der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Die Steuerungsvorrichtung 20 hat Funktionsblöcke wie zum Beispiel eine Unterbrechungssignalgenerierungssektion 21, eine Impulsgenerierungssektion 22, eine erste Kombinierungssektion 23-1, eine zweite Kombinierungssektion 23-2 und eine Überwachungssektion 24. Diese Funktionsblöcke werden zum Beispiel durch einen Mikrocomputer realisiert, der ein Programm ausführt. Alternativ können diese Funktionsblöcke durch elektrische Stromkreise realisiert werden.
Die Unterbrechungssignalgenerierungssektion 21 generiert ein gemeinsames Unterbrechungssignal SW gemäß einer externen Eingabe (nicht gezeigt). Wie dies in 6 gezeigt wird, wird das gemeinsame Unterbrechungssignal SW während eines Ansteuerungsbetriebes des Verbrauchers 30 auf High eingestellt. Andererseits wird das gemeinsame Unterbrechungssignal SW auf Low eingestellt, wenn die Stromversorgung zu dem Verbraucher 30 unterbrochen wird.
Die Impulsgenerierungssektion 22 gibt ein erstes Signal SP1 an die erste Kombinierungssektion 23-1 aus und gibt ein zweites Signal SP2 an die zweite Kombinierungssektion 23-2 aus. In einem normalen Betriebzeitraum befinden sich sowohl das erste Signal SP1 als auch das zweite Signal SP2 auf einem High-Pegel.
Wenn der erste Unterbrechungskreis 10-1 als ein „Diagnose-Zielkreis” eingestellt wird, so stellt die Impulsgenerierungssektion 22 das erste Signal SP1 über einen festen Zeitraum auf einen Low-Pegel ein, wie dies in 6 gezeigt wird. Das heißt, die Impulsgenerierungssektion 22 generiert ein erstes Impulssignal PL1 auf einem Low-Pegel und gibt das erste Impulssignal PL1 als das erste Signal SP1 aus. Es lässt sich sagen, dass das erste Impulssignal PL1 ein Testimpuls für die Einstellung des ersten Unterbrechungskreises 10-1 als der „Diagnose-Zielkreis” ist.
Gleichermaßen stellt die Impulsgenerierungssektion 22, wenn der zweite Unterbrechungskreis 10-2 als ein „Diagnose-Zielkreis” eingestellt wird, das zweite Signal SP2 für eine festen Zeitraum auf einen Low-Pegel ein, wie dies in 6 gezeigt wird. Das heißt, die Impulsgenerierungssektion 22 generiert ein zweites Impulssignal PL2 mit einem Low-Pegel und gibt das zweite Impulssignal PL2 als das zweite Signal SP2 aus. Es lässt sich sagen, dass das zweite Impulssignal PL2 ein Testimpuls für die Einstellung des zweiten Unterbrechungskreises 10-2 als der „Diagnose-Zielkreis” ist.
Es ist anzumerken, dass, wie dies in 6 gezeigt wird, die Impulsgenerierungssektion 22 abwechselnd das erste Impulssignal PL1 und das zweite Impulssignal PL2 zu voneinander verschiedenen Zeitpunkten generiert.
Die erste Kombinierungssektion 23-1 empfängt das von der Unterbrechungssignalgenerierungssektion 21 ausgegebene gemeinsame Unterbrechungssignal SW und das von der Impulsgenerierungssektion 22 ausgegebene erste Signal SP1. Die erste Kombinierungssektion 23-1 generiert, auf der Basis des gemeinsamen Unterbrechungssignals SW und des ersten Signals SP1, das erste Unterbrechungssignal SW1 zum Steuern des ersten Unterbrechungskreises 10-1.
Genauer gesagt, während das oben erwähnte erste Impulssignal PL1 nicht eingespeist wird, das heißt, während das erste Signal SP1 auf einem High-Pegel ist, gibt die erste Kombinierungssektion 23-1 das gemeinsame Unterbrechungssignal SW als das erste Unterbrechungssignal SW1 aus. Andererseits, während das erste Impulssignal PL1 eingegeben wird, das heißt, während das erste Signal SP1 auf einem Low-Pegel ist, stellt die erste Kombinierungssektion 23-1 das erste Unterbrechungssignal SW1 – ungeachtet des gemeinsamen Unterbrechungssignals SW – auf AUS ein (SW1 = Low).
Eine solche Funktion der ersten Kombinierungssektion 23-1 kann zum Beispiel durch ein UND-Gatter realisiert werden. In diesem Fall gibt die erste Kombinierungssektion 23-1 ein UND des gemeinsamen Unterbrechungssignals SW und des ersten Signals SP1 als das erste Unterbrechungssignal SW1 aus. Die erste Kombinierungssektion 23-1 kann durch eine einfache Ausgestaltung realisiert werden, was bevorzugt ist.
Die zweite Kombinierungssektion 23-2 empfängt das von der Unterbrechungssignalgenerierungssektion 21 ausgegebene gemeinsame Unterbrechungssignal SW und das von der Impulsgenerierungssektion 22 ausgegebene zweite Signal SP2. Die zweite Kombinierungssektion 23-2 generiert, auf der Basis des gemeinsamen Unterbrechungssignals SW und des zweiten Signals SP2, das zweite Unterbrechungssignal SW2 zum Steuern des zweiten Unterbrechungskreises 10-2.
Genauer gesagt, während das oben erwähnte zweite Impulssignal PL2 nicht eingespeist wird, das heißt, während das zweite Signal SP2 auf einem High-Pegel ist, gibt die zweite Kombinierungssektion 23-2 das gemeinsame Unterbrechungssignal SW als das zweite Unterbrechungssignal SW2 aus. Andererseits stellt die zweite Kombinierungssektion 23-2, während das zweite Impulssignal PL2 eingegeben wird, das heißt, während das zweite Signal SP2 auf einem Low-Pegel ist, das zweite Unterbrechungssignal SW2, ungeachtet des gemeinsamen Unterbrechungssignals SW, auf AUS ein (SW2 = Low).
Eine solche Funktion der zweiten Kombinierungssektion 23-2 kann zum Beispiel durch ein UND-Gatter realisiert werden. In diesem Fall gibt die zweite Kombinierungssektion 23-2 ein UND des gemeinsamen Unterbrechungssignals SW und des zweiten Signals SP2 als das zweite Unterbrechungssignal SW2 aus. Die zweite Kombinierungssektion 23-2 kann durch eine einfache Ausgestaltung realisiert werden, was bevorzugt ist.
Die Überwachungssektion 24 empfängt das von der Unterbrechungssignalgenerierungssektion 21 ausgegebene gemeinsame Unterbrechungssignal SW, das erste und das zweite von der Impulsgenerierungssektion 22 ausgegebene Signal SP2 bzw. Signal SP1, das erste Rückkopplungssignal FB1 des ersten Unterbrechungskreises 10-1 und das zweite Rückkopplungssignal FB2 des zweiten Unterbrechungskreises 10-2. Die Überwachungssektion 24 überwacht, auf der Basis der empfangenen Signale, ob die Stromunterbrechungsvorrichtung 1 normal arbeitet oder nicht.
Zum Beispiel wird für den Fall, dass der erste Unterbrechungskreis 10-1 der Diagnose-Zielkreis ist, das erste Impulssignal PL1 als das erste Signal SP1 ausgegeben, weshalb das erste Signal SP1 auf einem Low-Pegel ist. In diesem Fall ist das erste Unterbrechungssignal SW1 auch auf einem Low-Pegel. Wenn der erste Unterbrechungskreis 10-1 normal ist, so ist das erste Rückkopplungssignal FB1 auch auf einem Low-Pegel. Daher kann die Überwachungssektion 24 bestimmen, ob eine Anomalie in dem ersten Unterbrechungskreis 10-1 vorliegt oder nicht, indem sie das erste Signal SP1 (d. h. das erste Impulssignal PL1) und das erste Rückkopplungssignal FB1 vergleicht. Wenn in dem ersten Unterbrechungskreis 10-1 eine Anomalie vorliegt, so gibt die Überwachungssektion 24 ein Fehlersignal ERR aus.
Gleichermaßen wird für den Fall, dass der zweite Unterbrechungskreis 10-2 der Diagnose-Zielkreis ist, das zweite Impulssignal PL2 als das zweite Signal SP2 ausgegeben, weshalb das zweite Signal SP2 auf einem Low-Pegel ist. In diesem Fall ist das zweite Unterbrechungssignal SW2 auch auf einem Low-Pegel. Wenn der zweite Unterbrechungskreis 10-2 normal ist, so ist das zweite Rückkopplungssignal FB2 auch auf einem Low-Pegel. Daher kann die Überwachungssektion 24 bestimmen, ob eine Anomalie in dem zweiten Unterbrechungskreis 10-2 vorliegt oder nicht, indem sie das zweite Signal SP2 (d. h. das zweite Impulssignal PL2) und das zweite Rückkopplungssignal FB2 vergleicht. Wenn eine Anomalie in dem zweiten Unterbrechungskreis 10-2 vorliegt, so gibt die Überwachungssektion 24 ein Fehlersignal ERR aus.
Auf diese Weise werden die Funktionen der Steuerungsvorrichtung 20 realisiert.
7 ist ein Blockschaubild, das ein Beispiel des Verbrauchers 30 in der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In diesem Beispiel ist der Verbraucher 30 eine Motoransteuerungsvorrichtung und hat eine Steuerungsvorrichtung 31, eine Brückenschaltung 32 und einen Motor 33. Die Steuerungsvorrichtung 31 gibt sechs PWM-Signale aus. Die sechs PWM-Signale werden in die Brückenschaltung 32 (eine Motoransteuerungsschaltung) eingespeist. Die Brückenschaltung 32 wandelt die PWM-Signale in Wechselspannungen zum Ansteuern des Motors 33 um. Es ist zu beachten, dass die Brückenschaltung 32 so ausgebildet ist, dass sie nicht arbeitet, wenn die Ausgangsspannung VOUT auf einem Low-Pegel ist.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann je nach Zweckmäßigkeit durch den Fachmann modifiziert werden, ohne vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Liste der Bezugszeichen

1 Stromunterbrechungsvorrichtung, 10 Unterbrechungskreis, 10-1 erster Unterbrechungskreis, 10-2 zweiter Unterbrechungskreis, 11 Schaltelement, 11-1 erstes Schaltelement, 11-2 zweites Schaltelement, 12 Gleichrichter, 12-1 erster Gleichrichter, 12-2 zweiter Gleichrichter, 20 Steuerungsvorrichtung, 21 Unterbrechungssignalgenerierungssektion, 22 Impulsgenerierungssektion, 23-1 erste Kombinierungssektion, 23-2 zweite Kombinierungssektion, 24 Überwachungssektion, 30 Verbraucher, 31 Steuerungsvorrichtung, 32 Brückenschaltung, 33 Motor, ERR Fehlersignal, FB1 erstes Rückkopplungssignal, EB2 zweites Rückkopplungssignal, N1 erster Zwischenknoten, N2 zweiter Zwischenknoten, OUT Ausgangsanschluss, PL1 erstes Impulssignal, PL2 zweites Impulssignal, SP1 erstes Signal, SP2 zweites Signal, SW gemeinsames Unterbrechungssignal, SW1 erstes Unterbrechungssignal, SW2 zweites Unterbrechungssignal, VOUT Ausgangsspannung.

Claims

Stromunterbrechungsvorrichtung, umfassend: einen Ausgangsanschluss, der mit einem Verbraucher verbunden ist; mehrere Unterbrechungskreise, die zwischen einer Stromquelle und dem Ausgangsanschluss parallel geschaltet sind; und eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern jedes der Unterbrechungskreise, wobei jeder der Unterbrechungskreise umfasst: ein Schaltelement, das zwischen der Stromquelle und einem Zwischenknoten verbunden ist und durch ein von der Steuerungsvorrichtung ausgegebenes Unterbrechungssignal EIN/AUS-gesteuert wird; und einen Gleichrichter, der so verbunden ist, dass seine Durchlassrichtung vom Zwischenknoten zu dem Ausgangsanschluss verläuft, wobei die Steuerungsvorrichtung der Reihe nach die Unterbrechungskreise als einen Diagnose-Zielkreis einstellt, die Steuerungsvorrichtung das an jeden der Unterbrechungskreise ausgegebene Unterbrechungssignal so einstellt, dass das Schaltelement des Diagnose-Zielkreises AUS ist, und die Steuerungsvorrichtung, auf der Basis einer Spannung des Zwischenknotens des Diagnose-Zielkreises, bestimmt, ob eine Anomalie in dem Diagnose-Zielkreis vorliegt oder nicht.
Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Unterbrechungskreise umfassen: einen ersten Unterbrechungskreis; und einen zweiten Unterbrechungskreis, wobei die Steuerungsvorrichtung, als das Unterbrechungssignal, ein erstes Unterbrechungssignal und ein zweites Unterbrechungssignal ausgibt, wobei das Schaltelement des ersten Unterbrechungskreises EIN ist, wenn das erste Unterbrechungssignal EIN ist, und AUS ist, wenn das erste Unterbrechungssignal AUS ist, wobei das Schaltelement des zweiten Unterbrechungskreises EIN ist, wenn das zweite Unterbrechungssignal EIN ist, und AUS ist, wenn das zweite Unterbrechungssignal AUS ist, und die Steuerungsvorrichtung das erste Unterbrechungssignal und das zweite Unterbrechungssignal abwechselnd EIN/AUS schaltet, um den ersten Unterbrechungskreis und den zweiten Unterbrechungskreis abwechselnd als den Diagnose-Zielkreis einzustellen.
Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst: eine Unterbrechungssignalgenerierungssektion zum Generieren eines gemeinsamen Unterbrechungssignals; eine Impulsgenerierungssektion zum Generieren eines ersten Impulssignals, wenn der erste Unterbrechungskreis als den Diagnose-Zielkreis eingestellt wird, und zum Generieren eines zweiten Impulssignals, wenn der zweite Unterbrechungskreis als der Diagnose-Zielkreis eingestellt wird; eine erste Kombinierungssektion zum Generieren des ersten Unterbrechungssignals auf der Basis des gemeinsamen Unterbrechungssignals und des ersten Impulssignals; und eine zweite Kombinierungssektion zum Generieren des zweiten Unterbrechungssignals auf der Basis des gemeinsamen Unterbrechungssignals und des zweiten Impulssignals, wobei die erste Kombinierungssektion das gemeinsame Unterbrechungssignal als das erste Unterbrechungssignal ausgibt, während das erste Impulssignal nicht eingespeist wird, und das erste Unterbrechungssignal auf AUS einstellt, während das erste Impulssignal eingespeist wird, und die zweite Kombinierungssektion das gemeinsame Unterbrechungssignal als das zweite Unterbrechungssignal ausgibt, während das zweite Impulssignal nicht eingespeist wird, und das zweite Unterbrechungssignal auf AUS einstellt, während das zweite Impulssignal eingespeist wird.
Stromunterbrechungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerungsvorrichtung ferner eine Überwachungssektion umfasst, wobei die Überwachungssektion das erste Impulssignal und eine Spannung des Zwischenknotens des ersten Unterbrechungskreises vergleicht, um zu bestimmen, ob eine Anomalie in dem ersten Unterbrechungskreis eingetreten ist oder nicht, und die Überwachungssektion das zweite Impulssignal und eine Spannung des Zwischenknotens des zweiten Unterbrechungskreises vergleicht, um zu bestimmen, ob eine Anomalie in dem zweiten Unterbrechungskreis eingetreten ist oder nicht.