DE19509827A1

DE19509827A1 - Invertervorrichtung

Info

Publication number: DE19509827A1
Application number: DE19509827A
Authority: DE
Inventors: Wataru Ikeshita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-08-24
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-02-29
Also published as: CN1042080C; KR960009367A; GB2292846B; US5631813A; CN1118951A; KR0169174B1; HK1008452A1; TW266346B; GB2292846A; JPH0866056A; GB9505057D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Invertervorrichtung zur Steuerung eines Induktionsmotors und insbesondere eine Invertervorrichtung, die bei Anwendungen wie einem automa tisierten Lager-/Wiedergewinnungssystem, das unabhängig gesteuerte Gegenstände zum Transport und Anheben handhabt, eine Nutzbremsung ermöglicht.

Fig. 4 ist ein Diagramm zur Systemkonfiguration, bei dem eine wahlweise verfügbare Stromregenerierungsvorrichtung mit einer herkömmlichen Allzweckinvertervorrichtung verbun den ist. In dieser Zeichnung gibt die Bezugsziffer 1 eine Wechselstromversorgung mit einer üblichen Frequenz an, 52 stellt eine Allzweckinvertervorrichtung dar, die eine Wechselspannung mit erforderlichen Spannungs- und Frequenz werten abgibt, 3 bezeichnet einen Induktionsmotor, der als Last der Allzweckinvertervorrichtung 52 wirkt, und 54 be zeichnet eine Stromregenerierungsvorrichtung, die beim Bremsen des Induktionsmotors 3 erzeugte Bremsenergie an die Wechselstromversorgung 1 zurückliefert. Die Stromregenerie rungsvorrichtung 54 ist unabhängig von der Allzweckinver tervorrichtung 52 in einem Gehäuse enthalten und mit dem Gleichstromkreis der Allzweckinvertervorrichtung 52 und der Wechselstromversorgung 1 verbunden.

In der Allzweckinvertervorrichtung 52 gibt 5 eine Dioden brücke an, die als Umformer dient, der eine von der Wech selstromversorgung 1 gelieferte Wechselspannung mit einer üblichen Frequenz in eine Gleichspannung umwandelt, 6 be zeichnet einen Strombegrenzungswiderstand, 7 stellt einen Elektrolytglättungskondensator dar, und 8 bezeichnet Schal terkontakte, die zum Anfangsladezeitpunkt des Elek trolytglättungskondensators geöffnet sind, um den Elektro lytglättungskondensator 7 über den Widerstand 6 zu laden, und die nach dem Abschluß des Ladens geschlossen werden, um den Widerstand 6 kurzuschließen. Eine Rückumformschaltung 9, die aus sechs Armen besteht, die jeweils eine Parallel schaltung eines Transistors als Schaltelement und einer Stromrückleitungsdiode sind, wandelt den Gleichstromeingang in eine Wechselspannung mit vorbestimmter Spannung und Frequenz um und versorgt den Induktionsmotor 3 mit dieser Wechselspannung. Ferner bezeichnet 15 eine Transistorsteu erschaltung und 40 stellt eine Arithmetikschaltung dar. Die Rückumformschaltung 9 wird durch die Transistorsteuer schaltung 15 in Abhängigkeit von der durch die Arithmetik schaltung 40 berechneten Frequenz und Spannung gesteuert. Die Invertervorrichtung 52 umfaßt Ausgangsanschlüsse 19 zur Ausgabe eines Anomaliesignals bei Auftreten einer Anomalie sowie Eingangsanschlüsse 20 zur Eingabe eines Rückstel lungssignals.

In der Stromregenerierungsvorrichtung 54 bezeichnet 60 Strombegrenzungswiderstände, 11 bezeichnet Wechselstrom drosseln, und 12 stellt eine Transistorbrücke dar, die aus sechs Sätzen von Armen gebildet ist, in denen Transistoren 12a, die als Schalteinrichtungen wirken, und Dioden 12b zum Rückleiten von Strom parallelgeschaltet sind. Eine Phasen erfassungsschaltung 63 wird zum Erfassen der Phase der Wechselstromversorgung 1 verwendet, eine Beurteilungs schaltung 14 für den regenerativen Modus wird zur Beurtei lung verwendet, ob sich die Allzweckinvertervorrichtung 52 in einem regenerativen Modus befindet oder nicht, und eine Transistorsteuerschaltung 70 wird zum Steuern der Transi storbrücke 12 in Abhängigkeit von dem Ausgang der Beurtei lungsschaltung 14 für den regenerativen Modus in Reaktion auf Signale von einer Arithmetikschaltung 80 verwendet. Zum Betrieb der Transistorbrücke 12 als Umformer schaltet die Transistorsteuerschaltung 70 die Transistoren 12a synchron zur Wechselstromversorgung 1 an und aus, wodurch eine regenerative Operation mit der Phase durchgeführt wird, wo der Leistungsfaktor etwa 1 beträgt.

Die Stromregenerierungsvorrichtung 54 besitzt auch einen mit einer Gleichstromschiene verbundenen Stromdetektor 16 und eine Überstrombeurteilungsschaltung 17, die einen Über strom nach dem Ausgang von dem Stromdetektor 16 beurteilt und deren Ausgang mit der Transistorsteuerschaltung 15 ver bunden ist, um den Steuerausgang anzuhalten, wenn ein Über strom auftritt. Es ist auch eine Wechselstromanwesenheits-/ab wesenheits-Erfassungsschaltung 18 vorgesehen, die die Anwesenheit/Abwesenheit der Wechselspannung 1 isoliert erfaßt. Schließlich besitzt die Stromregenerierungsvorrich tung Ausgangsanschlüsse 19′ zur Ausgabe eines Anomaliesi gnals bei Auftreten einer Anomalie in der Stromregenerie rungsvorrichtung 54 sowie Eingangsanschlüsse 20′ zur Ein gabe eines Rückstellsignals für die Stromregenerierungsvor richtung 54.

Fig. 5 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm, bei dem zwei Sätze von herkömmlichen Allzweckinvertervorrichtungen und Stromregenerierungsvorrichtungen vorgesehen sind. In dieser Zeichnung geben 3A und 3B Induktionsmotoren an, 52A und 52B stellen Allzweckinvertervorrichtungen dar, und 54A und 54B bezeichnen Stromregenerierungsvorrichtungen.

Als nächstes wird unter Bezug auf Fig. 4 der Betrieb der Allzweckinvertervorrichtung 52 beschrieben. Die von der Wechselstromversorgung 1 gelieferte Wechselspannung wird durch die Diodenbrücke 5 in die Gleichspannung umgeformt, die zunächst über den Begrenzungswiderstand 6 den Elektro lytkondensator 7 lädt. Nach Beendigung des Ladens werden die Kontakte 8 geschlossen, um den Begrenzungswiderstand 6 durch einen Strom umgehen zu lassen. Die durch den Elek trolytkondensator 7 geglättete Gleichspannung wird durch die Rückumformschaltung 9 wieder in eine Wechselspannung mit einer vorgeschriebenen Spannung und Frequenz umgeformt, die an den als Last dienenden Induktionsmotor 3 geliefert wird.

Die Wechselspannung wird über die Stromregenerierungsvor richtung 54, d. h. durch die Widerstände 60 und die Wechselstromdrosseln 11 von der Wechselstromversorgung 1 auch zu der Transistorbrücke 12 geliefert. Diese Wechsel spannung wird durch die Stromrückleitungsdioden 12b der Transistorbrücke 12 in eine Gleichspannung umgeformt und lädt den Kondensator 7 der Allzweckinvertervorrichtung 52. D.h., die Transistorbrücke 12 der Stromregenerierungsvor richtung 54 dient zusammen mit der Diodenbrücke 5 als Vorwärtsumformer, während der Induktionsmotor 3 von der Allzweckinvertervorrichtung 52 betrieben wird.

Wird andererseits der Induktionsmotor 3 durch Energierück leitung gebremst, dann arbeitet die Rückumformschaltung 9 als Vorwärtsumformer, und der regenerative Strom lädt den Elektrolytkondensator 7. Der Anstieg der Anschlußspannung des Elektrolytkondensators 7 wird durch die Beurteilungs schaltung 14 für den regenerativen Modus erfaßt, und die Transistorbrücke 12 wird als Rückumformer verwendet, um den Strom zu der Wechselstromversorgung 1 zurückzuleiten. In diesem Fall werden die Wechselstromdrosseln 11 zur Begren zung eines Stromänderungsverhältnisses verwendet, wenn die Transistorbrücke 12 phasengesteuert ist, d. h. einen Ver hinderungseffekt für einen Überstrom aufgrund einer plötzlichen Änderung oder ähnlichem in der Wechselstrom versorgung 1 erzeugt. Die Widerstände 60 werden zur Begrenzung des Spitzenwerts des Stroms verwendet.

Während der Regenerierung wird der Strom durch den Strom detektor 16 erfaßt. Falls in der Stromregenerierungsvor richtung 54, die einen Überstromschutz bereitstellt, eine Schutzfunktion wie ein Überstromschutz aktiviert wird, wird von den Ausgangsanschlüssen 19′ ein Anomaliesignal abgege ben. Zum Rückstellen wird ein Rückstellsignal an die Ein gangsanschlüsse 20′ geliefert.

Fig. 6 ist ein Anordnungsdiagramm der Beurteilungsschaltung 14 für den regenerativen Modus in der herkömmlichen Strom regenerierungsvorrichtung 54. Unter Bezug auf diese Zeich nung wird eine Gleichspannungserfassungsschaltung 21 iso liert zum Erfassen der Ausgangsspannung des Gleichstrom kreises der Allzweckinvertervorrichtung 52 verwendet, und eine Phasen-/Spannungserfassungsschaltung 22 wird isoliert zum Erfassen des Ganzwellengleichrichtungsausgangs der Wechselstromversorgungsspannung verwendet. Ein Mittelwert filter 29 dient zum Mitteln des Ausgangs der Phasen-/ Spannungserfassungsschaltung 22. Eine Isolierschaltung 61 wird in jeder der Erfassungsschaltungen 21 und 22 verwen det. Die Addierschaltung 23 erstellt eine Differenz zwischen dem Ausgang der Gleichspannungserfassungsschaltung 21 und demjenigen des Mittelwertfilters 29, und das Differenzsignal wird an die Vergleichsschaltung 26 gelie fert, die den Ausgang der Addierschaltung 23 mit einem gegebenen Bezugswert vergleicht. Die Verstärker 27 und 28 liefern Verstärkungswerte, die zum Abgleich der Ausgangs pegel der Gleichspannungserfassungsschaltung 21 und der Phasen-/Spannungserfassungsschaltung 22 verwendet werden.

Im folgenden wird der Betrieb der Beurteilungsschaltung 14 für den regenerativen Modus beschrieben. Der Ausgang V_DC der Gleichspannungserfassungsschaltung 21, die die Aus gangsspannung der Gleichstromschaltung der Allzweckinver tervorrichtung 52 isoliert erfaßt, wird mit dem Ausgang V_AC der Phasen-/Spannungserfassungsschaltung 22 abgeglichen, die den Ganzwellengleichrichtungsausgang der Wechselstrom versorgungsspannung erfaßt. Wird von der Vergleichsschal tung 26 der folgende Ausdruck erstellt:
V_DC < V_AC + Konstante, (*1)
*1: Gleichstrom 20 V für 200 Volt-Systeme
Gleichstrom 40 V für 400 Volt-Systeme,
dann wird beurteilt, daß sich die Allzweckinvertervorrich tung 52 im regenerativen Modus befindet.

Es sei bemerkt, daß der Ganzwellengleichrichtungsausgang der Wechselstromversorgungsspannung, der die Schwankungen der Stromversorgungsspannung (Senkung, Verzerrung, momen taner Stromausfall, momentaner Abfall) in Echtzeit wieder gibt, durch das Mittelwertfilter 29 gefiltert wird, das einen Filter zur Verhinderung eines Fehlbetriebs umfaßt, und die Verstärkungswerte werden durch die Verstärker schaltungen 27, 28 eingestellt, um den Versatz der Gleich spannungserfassungsschaltung 21 und der Phasen-/Spannungs erfassungsschaltung 22 einzuregeln.

Fig. 8 ist ein Anordnungsdiagramm der Stromanwesenheits-/ab wesenheitserfassungsschaltung 18, die isoliert die Anwe senheit/Abwesenheit der Wechselspannung in der herkömmli chen Stromregenerierungsvorrichtung 54 erfaßt. In dieser Zeichnung gibt 31 einen Spannungserfassungswiderstand an, 32 bezeichnet eine Isolierschaltung, 33 bezeichnet Wider stände zur Bearbeitung der Spannung eines Steuersystems, und 34 gibt einen Filterkondensator an.

Im folgenden wird der Betrieb der Stromanwesenheits-/abwe senheitserfassungsschaltung 18 beschrieben. Die Wechsel spannung wird über den Erfassungswiderstand 31 angelegt, und der Wechselstrom flieht in den Primärkreis der Isolier einrichtung 32. Als Ergebnis wird der Sekundärkreis lei tend, wodurch die Anwesenheit/Abwesenheit der Stromversor gungsspannung über die Widerstände 33, die die Spannung des Steuersystems bearbeiten, und den Filterkondensator 34 in den L-/H-Pegel des Steuerspannungssignals umgeformt wird.

Zur Verwendung des herkömmlichen Allzweckinverters bei An wendungen, bei denen Verfahrungs- und Anhebeoperationen in einer Gruppe durchgeführt werden, also z. B. bei einem automatisierten Lager-/Wiedergewinnungssystem, sind zwei Gruppen aus Invertervorrichtungen 52 und Stromregenerie rungsvorrichtungen 54 erforderlich. Da diese zwei Gruppen unabhängig voneinander arbeiten, sind auch insgesamt vier Gruppen von Vorrichtungen erforderlich.

Allerdings befinden sich bei der Anwendung des automati sierten Lager-/Rückgewinnungssystems, wo die Verfahrung und das Anheben als ein Satz von Operationen durchgeführt wer den, sowohl die Verfahrinvertervorrichtung als auch die An hebeinvertervorrichtung nicht immer in einem regenerativen Modus, oder sie befinden sich nicht immer gleichzeitig im Antriebsmodus. Deshalb werden die Diodenbrücken 5 der Invertervorrichtungen bzw. die Transistorbrücken 12 der Stromregenerierungsvorrichtungen auf der Basis des gesamten Systems nicht mit hohem Wirkungsgrad verwendet.

Ebenso ist die Hauptschaltungsverdrahtung kompliziert, da die herkömmliche Stromregenerierungsvorrichtung 54 drei Widerstände 60 für die Phasen R, S und T erfordert, um den Spitzenwert des regenerativen Strom zu begrenzen, und diese Widerstände Wärme erzeugen.

Bei der oben beschriebenen Anordnung der Invertervorrich tungen 52 und der Stromregenerierungsvorrichtungen 54 wird auch der Gleichstromschienenstrom der Invertervorrichtung 52A im Antriebsmodus niedriger als derjenige der Inverter vorrichtung 52B im regenerativen Modus, wenn sich die In vertervorrichtung 52A und die Stromregenerierungsvorrich tung 54A an einer Seite im Antriebsmodus befinden, wobei die Spannung des Kondensators 7 niedrig ist, und sich die Invertervorrichtung 52B und die Stromregenerierungsvor richtung 54B auf der anderen Seite im regenerativen Modus befinden, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Demnach wird der Kondensator 7 der Invertervorrichtung 52A im Antriebsmodus durch einen steilen regenerativen Strom im Pfad A zu der Wechselstromversorgung 1 geladen, der durch den Pfeil ange deutet ist, wodurch die Überstrombeurteilungsschaltung 17 der Stromregenerierungsvorrichtung 54B im regenerativen Mo dus beurteilt wird.

Ändert sich der Strom abrupt, oder fällt die Spannung des Kondensators 7 ab und wird die Leistung wiederhergestellt, dann tritt ein Überstrom auf, da ein Stoßstrom im Pfad B fließt, um den Kondensator 7 zu laden.

Da die herkömmliche Stromregenerierungsvorrichtung 54 als Option für die Invertervorrichtung 52 verwendet wird, kön nen die Anomalieausgangsanschlüsse 19 der Stromregenerie rungsvorrichtung 54 nicht auch als Ausgangsanschlüsse der Invertervorrichtung 52 dienen. Deshalb müssen zum Zwecke der Systemsteuerung insgesamt vier Anomalieausgangsan schlüsse verarbeitet werden. Aus dem gleichen Grund können die Rückstelleingangsanschlüsse 20 der Stromregenerierungs vorrichtung 54 nicht auch als Eingangsanschlüsse 20 der In vertervorrichtung 52 dienen. Deshalb müssen zum Zwecke der Systemsteuerung insgesamt vier Rückstelleingangsanschlüsse verarbeitet werden.

In der Regenerierungsbeurteilungsschaltung 14 der herkömm lichen Stromregenerierungsvorrichtung 54 werden die Aus gangsspannung der Gleichstromschaltung der Invertervor richtung 52 und der Ganzwellengleichrichtungsausgang der Wechselstromversorgungsspannung isoliert durch die Isolierschaltung 51 vorgesehen und auf Gerätebasis verglichen. Wird also der Strom nach dem Einschalten in einem Anhaltezustand abgeschaltet, dann ist die Spannung des Kondensators 7 konstant, da die Invertervorrichtung 52 nicht auf Last liegt, aber der Ausgang des Mittelwertfil ters 29 einschließlich des Filters verringert sich steil nach Null, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Ist demnach der Ausgang um mehr als der gegebene Wert in der Vergleichs einrichtung 26 unter die Spannung des Kondensators 7 gefallen, dann beurteilt die Beurteilungseinrichtung 14 dies fälschlich als regenerativen Modus.

Ebenso wird die Schaltung durch die Konfiguration der Ge räte bezüglich ihrer Beschaffenheit kompliziert.

Tritt bei der herkömmlichen Stromregenerierungsvorrichtung 54 mit der Stromanwesenheits-/abwesenheitserfassungsschal tung lag die die Anwesenheit/Abwesenheit der Wechsel stromversorgungsspannung isoliert erfaßt, eine offene Phase oder eine Kabelunterbrechung in der Stromversorgung auf, dann fließt der regenerative Strom in die Erfas sungsschaltung selbst (vgl. Fig. 9), woraus sich eine Fehlerfassung ergibt und damit eine offene Phase oder eine Kabelunterbrechung nicht richtig erfaßt werden können.

Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der oben ange sprochenen Probleme durchgeführt, und ihre Aufgabe liegt darin, eine Allzweckinvertervorrichtung vorzusehen, die nicht nur den Nutzwirkungsgrad der Diodenbrücke der Inver tervorrichtung und der Transistorbrücke einer Stromregene rierungsvorrichtung verbessert, sondern auch die Verdrah tung des Strombegrenzungswiderstandes der Stromregenerie rungsvorrichtung vereinfacht, wenn die Invertervorrichtung bei Anwendungen verwendet wird, bei denen eine Verfahrung und ein Anheben in einem Satz bearbeitet werden, also z. B. bei einem automatisierten Lager-/Wiedergewinnungssystem.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Allzweckinverter vorrichtung vorzusehen, bei der nicht eine Überstromopera tion durch einen Ladestrom durchgeführt wird, der im Anhaltezustand oder im Antriebsmodus von der Stromregene rierungsvorrichtung im regenerativen Modus zu dem Konden sator der Invertervorrichtung und der Energieregenerie rungsvorrichtung fließt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Allzweckin vertervorrichtung vorzusehen, bei der der Anomalieausgang der Stromregenerierungsvorrichtung am Anomalieausgang der Invertervorrichtung zentralisiert ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Allzweck invertervorrichtung vorzusehen, bei der die Rückstellein richtung der Stromregenerierungsvorrichtung an der Rück stelleinrichtung der Invertervorrichtung zentralisiert ist.

Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine All zweckinvertervorrichtung vorzusehen, bei der die Beurtei lungseinrichtung für den regenerativen Modus der Stromrege nerierungsvorrichtung auf das Stromabschalten abgestimmt ausgelegt ist.

Außerdem liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, eine All zweckinvertervorrichtung vorzusehen, die die offene Phase der Stromregenerierungsvorrichtung erfassen kann.

Die Invertervorrichtung nach der Erfindung weist eine rege nerative Stromumformeinrichtung auf, bei der die Arme, die jeweils eine Parallelschaltung aus einem Schaltelement und einer Diode sind, überbrückt sind, so daß eine Gleich spannung, die von einer Gleichstromausgangsseite einer Vorwärtsumformeinrichtung rückwärts ausgegeben wird, die einen Eingang von einer Wechselstromversorgung in eine Gleichspannung umformt und die Gleichspannung ausgibt, in eine Wechselspannung rückumgeformt wird und die Wechsel spannung zu der Wechselstromversorgung zurückgeleitet wird; sowie eine Vielzahl von Rückumformeinrichtungen, die an der Gleichstromausgangsseite der Vorwärtsumformeinrichtung vorgesehen sind, und in denen jeweils Arme, die eine Parallelschaltung eines Schaltelements und einer Diode sind, überbrückt sind.

Die regenerative Stromumformeinrichtung nach der Erfindung weist einen Begrenzungswiderstand zum Begrenzen eines regenerativen Stromspitzenwerts sowie eine Stromrücklei tungsdiode auf, die zueinander parallelgeschaltet sind; sowie eine Erfassungseinrichtung, die zwischen eine Gleich stromschiene der regenerativen Stromumformeinrichtung und eine Gleichstromschiene geschaltet ist, die mit der Rückumformeinrichtung verbunden ist, und die an der Seite der Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, um einen Gleichstromschienenstrom zu erfassen.

Bei der Invertervorrichtung der Erfindung wird ein Anoma lieausgang von der regenerativen Stromumformeinrichtung jeweils in eine Steuereinrichtung der Vielzahl der Rückumformeinrichtungen eingegeben.

Bei der Invertervorrichtung der Erfindung läßt man ein Rückstellsignal für die jeweilige Steuereinrichtung der Vielzahl von Rückumformeinrichtungen in ein ODER-Gatter einer Rückstelleinrichtung der regenerativen Stromumform einrichtung eingeben.

Die regenerative Stromumformeinrichtung nach der Erfindung weist eine Erfassungseinrichtung zum isolierten Erfassen des Gleichstromausgangs der Vorwärtsumformeinrichtung auf, eine Spannungserfassungseinrichtung zum isolierten Erfassen eines Ganzwellengleichrichtungsausgangs der Wechselstrom versorgungsspannung, eine Erfassungseinrichtung zum iso lierten Erfassen der Anwesenheit/Abwesenheit der Wechsel stromversorgungsspannung sowie eine Arithmetikeinrichtung zum Empfang der drei Erfassungsausgänge und zur Durchfüh rung von Arithmetikoperationen.

Die regenerative Stromumformeinrichtung ist so aufgebaut, daß die Spannungserfassungseinrichtung zum isolierten Er fassen eines Ganzwellengleichrichtungsausgangs der Wechsel stromversorgungsspannung und die Arithmetikeinrichtung zum Empfang des Erfassungsausgangs und zur Durchführung von Arithmetikoperationen direkt miteinander verbunden sind, ohne daß ein Filter dazwischen angeordnet ist.

Bei der Umformeinrichtung der Erfindung arbeitet die rege nerative Stromumformeinrichtung, die diejenige Gleichspan nung in die Wechselspannung rückumformt, die von der Gleichstromausgangsseite der Vorwärtsumformeinrichtung eingegeben wird, die den Eingang von der Wechselstrom versorgung zur Gleichspannung ausgibt, sowohl als Vorwärtsumformeinrichtung als auch als regenerative Stromumformeinrichtung, die der Vielzahl von Rückumform einrichtungen gemeinsam sind, die jeweils eine beliebige Spannung und Frequenz ausgeben. Indem der Widerstandswert des Begrenzungswiderstandes zum Begrenzen des in der Gleichstromschiene vorgesehenen regenerativen Strom spitzenwerts zweimal so groß wie der Widerstandswert gemacht wird, der in dem Fall gebraucht würde, wo er für jede Phase der Wechselstromversorgung vorgesehen ist, kann die regenerative Stromumformeinrichtung die gleichen Funktionen wie im letztgenannten Fall haben.

Bei der regenerativen Stromumformeinrichtung der Erfindung ist der Detektor zum Erfassen des Gleichstromschienenstroms an der Seite des Begrenzungswiderstandes für den regenera tiven Stromspitzenwert vorgesehen, und die Stromrücklei tungsdiode ist damit parallelgeschaltet. Als Ergebnis um geht der Ladestrom eines Kondensators eines weiteren In verters die Stromrückleitungsdiode, so daß ein Überstrom betrieb verhindert wird.

Bei der Invertervorrichtung der Erfindung wird der Anoma lieausgang der regenerativen Stromumformeinrichtung in die jeweilige Steuereinrichtung der Vielzahl von Rückumform einrichtungen eingegeben. Das die Anomalie der regene rativen Stromumformeinrichtung angebende Signal wird von der jeweiligen Stromeinrichtung der Vielzahl von Rückum formeinrichtungen ausgegeben.

Bei der Invertervorrichtung der Erfindung läßt man das Rückstellsignal für die jeweilige Steuereinrichtung der Vielzahl von Rückumformeinrichtungen in das ODER-Gatter der Rückstelleinrichtung der regenerativen Stromumformeinrich tung eintreten. Als Ergebnis kann eine Anomalie der rege nerativen Stromumformeinrichtung extern von jeder der Steuereinrichtungen der Vielzahl von Rückumformein richtungen zurückgestellt werden.

Bei der regenerativen Stromumformeinrichtung der Erfindung werden der Gleichstromausgang der Vorwärtsumformeinrichtung und der Ganzwellengleichrichtungsausgang der Wechselstrom versorgungsspannung und die Anwesenheit/Abwesenheit der Wechselstromversorgungsspannung isoliert erfaßt und in die Arithmetikeinrichtung eingegeben, die den regenerativen Modus beurteilt.

Ferner wird bei der regenerativen Stromumformeinrichtung der Erfindung der Ganzwellengleichrichtungsausgang der Wechselstromversorgungsspannung isoliert erfaßt und direkt in die Arithmetikeinrichtung eingegeben, die eine offene Stromphase erfaßt.

Fig. 1 ist ein Anordnungsdiagramm einer Invertervor richtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 2 ist ein Anordnungsdiagramm von Schaltungen zur Beurteilung des regenerativen Modus und zur Erfassung der offenen Phase der Stromversorgung in der Invertervorrich tung von Fig. 1;

Fig. 3 sind Diagramme, die Beziehungen zwischen einem Ausgang V_PN einer Gleichspannungserfassungsschaltung 21 und einem Ausgang V_AC einer Phasen-/Spannungserfassungs schaltung 22 bei der Ausführungsform der Erfindung zeigen;

Fig. 4 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm, bei dem eine herkömmliche Allzweckinvertervorrichtung mit einer wahlweise verfügbaren Stromregenerierungsvorrichtung ver bunden ist;

Fig. 5 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm, bei dem zwei Gruppen von herkömmlichen Allzweckinvertervorrichtun gen und wahlweise verbundenen Stromrückgewinnungsvorrich tungen vorliegen;

Fig. 6 ist ein Anordnungsdiagramm einer Beurteilungs schaltung für den regenerativen Modus 14 bei der herkömm lichen Stromregenerierungsvorrichtung 4;

Fig. 7 zeigt Diagramme zu Beziehungen zwischen einem Ausgang V_DC einer Gleichspannungserfassungsschaltung 21 und einem Ausgang V_AC einer Phasen-/Spannungserfassungsschal tung 22 in einer Beurteilungsschaltung 14 für den regene rativen Modus;

Fig. 8 zeigt die Anordnung einer Erfassungsschaltung für die Anwesenheit/Abwesenheit einer Wechselspannung in der herkömmlichen Stromregenerierungsvorrichtung 4;

Fig. 9 ist ein Diagramm, das zeigt, wie ein regenera ver Strom in eine Erfassungsschaltung selbst fließt, wenn eine offene Phase oder eine Kabelunterbrechung bei der Er fassungsschaltung 18 für die Anwesenheit/Abwesenheit auf tritt.

Fig. 1 ist ein Anordnungsdiagramm einer Invertervorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Zeichnung gibt 2 eine Invertervorrichtung an, 4 be zeichnet eine regenerative Stromumformschaltung, 9A und 9B bezeichnen Rückumformschaltungen, 10 stellt einen rege nerativen Strombegrenzungswiderstand dar, 71 gibt eine Stromrückleitungsdiode an, die einen von den Wechselstrom drosseln erzeugten Erholungsstrom durchfließen läßt, und 72 bezeichnet ein ODER-Gatter zur Eingabe von Rückstellsigna len. In dieser Zeichnung bezeichnen Bezugszeichen, die mit denjenigen in dem herkömmlichen Beispiel identisch sind, identische oder gleichwertige Teile.

Im folgenden wird der Betrieb der Vorrichtung beschrieben. Die grundlegenden Operationen der Rückumformschaltungen 9A und 9B und der regenerativen Stromumformschaltung 4 der In vertervorrichtung 2 sind völlig die gleichen wie bei dem herkömmlichen Beispiel.

Es ist zu bemerken, daß die Diodenbrücke 5 so ausgewählt sein sollte, daß die Rückumformschaltungen 9A und 9B unter Vollast standhalten können, und die Transistorbrücke 12 der regenerativen Stromumformschaltung 4 sollte so ausgewählt sein, daß sie selbst dann Strom zurückleitet, wenn sich die Induktionsmotoren 3A und 3B, die die Lasten der Rückumform schaltungen 9A und 9B darstellen, im Zustand der regenera tiven Last von 100% befinden. Bei der oben beschriebenen Anordnung arbeiten die Diodenbrücke 5 und die regenerative Stromumformschaltung 4 als den Rückumformschaltungen 9A und 9B gemeinsamer Umformer. Mit anderen Worten, eine einzige Invertervorrichtung kann nicht nur zwei oder mehr Motoren steuern, sondern auch ein regeneratives Bremsvermögen be sitzen.

Ebenso ist für die Gleichstromschiene bei der Erfindung im Gegensatz zu den drei regenerativen Strombegrenzungswider ständen 60, die bei der herkömmlichen Stromregenerierungs vorrichtung 54 für die Phasen R, S und T vorgesehen sind, ein regenerativer Strombegrenzungswiderstand 10 vorgesehen. Deshalb ist die Verdrahtung der Hauptschaltung vereinfacht, obwohl ihr Widerstand zweimal so groß und ihre zulässige Wattleistung dreimal so groß wie bei der herkömmlichen ist.

Der Stromdetektor 16 ist an der Seite des regenerativen Strombegrenzungswiderstandes 10 eingebaut, und die Strom rückleitungsdiode 71 ist dazu parallelgeschaltet, wodurch die Stromrückleitungsdiode 71 den regenerativen Strom nicht durchläßt und ihn durch den regenerativen Strombegrenzungs widerstand 10 fließen läßt. Die Stromrückleitungsdiode 71 läßt ferner einen Erholungsstrom zum Laden des Kondensators 7, der von den Wechselstromdrosseln 11 erzeugt wird, sowie einen Antriebsstrom durch, der von den Antriebslasten der Rückumformschaltungen 9A und 9B erzeugt wird. Deshalb wird vom Stromdetektor 16 kein anderer Strom als der rege nerative Strom erfaßt.

Ebenso fließt selbst dann, wenn die Spannung des Kondensa tors 7 abfällt und bei einer plötzlichen Stromänderung wie derhergestellt wird, ein Strom zum Laden des Kondensators 7 und durchquert die Stromrückleitungsdiode, wodurch kein Überstrom auftritt.

Durch die Lieferung eines Anomalieausgangs von der Arithme tikschaltung 80 der regenerativen Stromumformschaltung 4 zu den Arithmetikschaltungen 40 der Rückumformschaltung 9A bzw. 9B wird der Anomalieausgang von den Arithmetikschal tungen 40 der Rückumformschaltungen 9A bzw. 9B ausgegeben. Ebenso ermöglicht die Eingabe eines Rückstellsignals in jede der Arithmetikschaltungen 40 der Rückumformschaltungen 9A und 9B, daß das System gleichzeitig mit der regenerati ven Stromumformeinrichtung 4 zurückgestellt wird.

Fig. 2 zeigt die Erfassungsschaltung für die Beurteilung des regenerativen Modus und die offene Phase der Stromver sorgung bei der regenerativen Stromumformschaltung 4 in der Invertervorrichtung nach der zweiten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Zeichnung bezeichnen Bezugszeichen, die mit denjenigen beim herkömmlichen Beispiel identisch sind, identische oder gleichwertige Teile.

Der Gleichstromausgang des Vorwärtsumformabschnitts, der Ganzwellengleichrichtungsausgang der Wechselstromversor gungsspannung und die Anwesenheit/Abwesenheit des Wechsel stroms werden erfaßt und in die Arithmetikschaltung 80 ein gegeben. Unter der Bedingung, daß die Stromversorgungsspan nung vorhanden ist, wird der folgende Ausdruck berechnet:

ΔV = (V_PN - V_AC) × 100/V_AC;

worin V_PN der Ausgang der Gleichspannungserfassungsschal tung 21 und V_AC der Ausgang der Erfassungsschaltung 22 für die Wechselstromversorgungsspannung ist. Als Ergebnis kann der regenerative Zustand ohne die gerätebasierende Ver gleichseinrichtung beurteilt werden.

Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung bewirkt, daß der Ganzwel lengleichrichtungsausgang in Echtzeit in V_AC eingegeben wird. Auf der Grundlage dessen, daß der Mittelwert von V_AC im Antriebsmodus oder in einem normalen Zustand V_AC = V_PN beträgt, während er in einem Zustand mit offener Phase nicht mehr als V_AC/√2 beträgt, läßt sich eine offene Phase erfassen, die durch die Stromanwesenheits-/abwesenheits erfassungsschaltung 18 nicht erfaßbar ist.

Da nach der oben beschriebenen Invertervorrichtung der Er findung die Vorwärtsumformeinrichtung und die regenerative Stromumformeinrichtung so ausgewählt sind, daß die Lasten zweier Rückumformeinrichtungen kompensiert werden, arbeiten sie als gemeinsamer Umformer. Deshalb läßt sich das Ausnutzungsverhältnis des Umformers verbessern und ein preisgünstiges System erreichen. Nach der regenerativen Stromumformeinrichtung der vorliegenden Erfindung ist der strombegrenzende Widerstand auch mit der Gleichstromschiene verbunden, wodurch nur ein Widerstand erforderlich ist und die Hauptschaltungsverdrahtung vereinfacht werden kann.

Nach der regenerativen Stromumformeinrichtung der Inverter vorrichtung nach der Erfindung ist der strombegrenzende Wi derstand an der Gleichstromschiene angeordnet und liefert einen Strom zu dem Stromdetektor, und die Stromrücklei tungsdiode ist mit dem Widerstand parallelgeschaltet, wo durch nur der regenerative Strom von dem Stromdetektor er faßt werden kann.

Bei der Invertervorrichtung der Erfindung wird der Anoma lieausgang von der regenerativen Stromumformeinrichtung in eine Vielzahl von Steuereinrichtungen der beiden Rückum formeinrichtungen eingegeben, wodurch der Ausgang der rege nerativen Rückumformeinrichtung von der Steuereinrichtung der Rückumformeinrichtung zurückgestellt werden kann.

Bei der Invertervorrichtung der Erfindung wird das in die Steuereinrichtung der Rückumformeinrichtung eingegebene Rückstellsignal in ein ODER-Gatter eingegeben, wodurch die Rückstellung von jeder Steuereinrichtung der Vielzahl von Rückumformeinrichtungen durchgeführt werden kann.

Bei der regenerativen Stromumformeinrichtung der Inver tervorrichtung der Erfindung werden der Gleichstromausgang der Umformeinrichtung, der Ganzwellengleichrichtungsausgang der Wechselstromversorgungsspannung und die Anwesenheit/ Abwesenheit des Wechselstroms isoliert erfaßt und in die Arithmetikeinrichtung eingegeben, wodurch der regenerative Modus beurteilt werden kann, die Erfassungseinrichtung kom pakt gestaltet ist und sich eine Fehlerfassung beim Aus schalten vermeiden läßt.

Bei der Invertervorrichtung der Erfindung werden die Wech selstromversorgungsspannung oder der Ganzwellengleichrich tungsausgang isoliert erfaßt und in die Arithmetikeinrich tung eingegeben, um die Erfassung einer offenen Phase zu ermöglichen.

Die gesamte Offenbarung sämtlicher ausländischer Patentan meldungen, aus denen in der vorliegenden Anmeldung eine ausländische Priorität beansprucht wird, ist hier bezugs weise aufgenommen, als ob sie vollständig dargelegt wäre.

Diese Erfindung wurde zwar mittels wenigstens einer bevor zugten Ausführungsform beschrieben, der ein bestimmter Grad von Besonderheit anhaftet, es versteht sich aber, daß die vorliegende Offenbarung der bevorzugten Ausführungsform nur beispielhaft gegeben wurde, und daß zahlreiche Änderungen in den Einzelheiten und der Anordnung der Bauteile vor genommen werden können, ohne den Geist und Umfang der Er findung zu verlassen, wie er im folgenden beansprucht wird.

Bezugszeichenliste

1 Wechselstromversorgung
3 Induktionsmotor
5 Diodenbrücke
6 Strombegrenzungswiderstand
7 Elektrolytglättungskondensator
8 Schalterkontakte
9 Rückumformschaltung
11 Wechselstromdrossel
12 Transistorbrücke
14 Beurteilungsschaltung für regenerativen Modus
15 Transistorsteuerschaltung
17 Überstrombeurteilungsschaltung
18 Stromanwesenheits-/abwesenheitsschaltung
19, 19′ Ausgangsanschluß
20, 20′ Eingangsanschluß
21 Gleichspannungserfassungsschaltung
22 Gleichspannungserfassungsschaltung
23 Addierschaltung
27, 28 Verstärker/Verstärkungsschaltung
29 Mittelwertfilter
31 Spannungserfassungswiderstand
32 Isolierschaltung
33 Widerstände
34 Filterkondensator
40 Arithmetikschaltung
52, 52A, B Allzweckinvertervorrichtung
54, 54A, B Stromregenerierungsvorrichtung
60 Strombegrenzungswiderstand
61 Isolierschaltung
63 Phasenerfassungsschaltung
70 Transistorsteuerschaltung
71 Stromrückleitungsdiode
72 ODER-Gatter
80 Arithmetikschaltung

Claims

1. Invertervorrichtung, die mit einer Vielzahl von Motoren wirksam ist und folgendes aufweist:

- eine Vorwärtsumformeinrichtung zum Umformen eines Ein gangs von einer Wechelstromversorgung an einer Wechsel stromeingangsseite in eine Gleichspannung und zur Ausgabe der Gleichspannung an einer Gleichstromausgangsseite;
- eine regenerative Stromumformeinrichtung, die mit der Vorwärtsumformeinrichtung gekoppelt ist und eine Vielzahl von ersten Schaltungsarmen besitzt, die jeweils eine Parallelschaltung aus einem Schaltelement und einer Diode aufweisen, die überbrückt sind, so daß der Gleichspan nungsausgang von der Vorwärtsumformeinrichtung in eine Wechselspannung rückumgeformt wird und die Wechselspannung zu der Wechselstromversorgung zurückgeleitet wird; sowie
- eine Vielzahl von Rückumformeinrichtungen, von denen jede mit der Gleichstromausgangsseite der Vorwärtsumformeinrichtung gekoppelt ist und jeweils eine Vielzahl von zweiten Schaltungsarmen aufweist, die jeweils eine Parallelschal tung aus einem Schaltelement und einer Diode aufweisen, die überbrückt sind;

wobei die Vielzahl von Rückumformeinrichtungen wirksam sind, um unabhängig beliebige Spannungen und Frequenzen zum Steuern einer Vielzahl von Motoren auszugeben.

2. Invertervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die regenerative Stromumformeinrichtung folgendes aufweist:

- eine mit den ersten Schaltungsarmen gekoppelte Gleichstromschiene;
- einen Begrenzungswiderstand zum Begrenzen eines rege nerativen Stromspitzenwerts sowie eine Stromrückleitungs diode, wobei der Widerstand und die Diode miteinander parallelgeschaltet sind; sowie
- eine Erfassungseinrichtung, die mit dem Widerstand und der Diode und der ersten Gleichstromschiene verbunden ist, und die mit der zweiten Gleichstromschiene verbunden ist, die mit der Rückumformeinrichtung verbunden ist, um einen Gleichstromschienenstrom zu erfassen.

3. Invertervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die regenerative Stromumformeinrichtung wirksam ist, um einen Anomalieausgang zu erzeugen, und jede der Rückumformeinrichtungen eine Steuereinrichtung aufweist, wobei der Anomalieausgang jeweils in eine Steuereinrichtung der Vielzahl von Rückumformeinrichtungen eingegeben wird, wobei der Anomalieausgang der regenerativen Stromumform einrichtung von der Steuereinrichtung der Vielzahl von Rückumformeinrichtungen ausgegeben wird, wobei der Ausgang der Steuereinrichtung extrem zugänglich ist.

4. Invertervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher jede der Rückumformeinrichtungen eine Steuer einrichtung aufweist, die durch ein Rückstellsignal zu rückgestellt werden kann, und die regenerative Stromum formeinrichtung eine Rückstelleinrichtung mit einem ODER- Gatter besitzt, und ein Rückstellsignal für die Steuerein richtung der Vielzahl von Rückumformeinrichtungen in das ODER-Gatter der Rückstelleinrichtung der regenerativen Stromumformeinrichtung eingegeben wird, wodurch eine Anomalie der regenerativen Stromumformeinrichtung extern von jeder der Steuereinrichtungen der Vielzahl von Rückumformeinrichtungen zurückgestellt werden kann.

5. Invertervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die regenerative Stromumformeinrichtung zur Beurteilung eines regenerativen Modus wirksam ist und eine Spannungserfassungsinrichtung zum isolierten Erfassen des Gleichstromausgangs der Vorwärtsumformeinrichtung und zum Erzeugen eines ersten Ausgangs, eine Spannungserfassungs einrichtung zum isolierten Erfassen eines Ganzwellen gleichrichtungsausgangs der Wechselstromversorgungsspannung und zum Erzeugen eines zweiten Ausgangs, eine Erfassungs einrichtung zum isolierten Erfassen der Anwesenheit/Abwe senheit der Wechselstromversorgungsspannung und zum Erzeugen eines dritten Ausgangs sowie eine Arithmetikein richtung aufweist, um den ersten, zweiten und dritten Erfassungsausgang zu empfangen und daran eine arithmetische Verarbeitung durchzuführen.

6. Invertervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die regenerative Stromumformeinrichtung eine Spannungserfassungseinrichtung zum isolierten Erfassen eines Ganzwellengleichrichtungsausgangs der Gleichstrom versorgungsspannung und zum Erzeugen eines Erfassungs ausgangs sowie eine Arithmetikeinrichtung aufweist, um den Erfassungsausgang zu empfangen und eine arithmetische Verarbeitung durchzuführen, wobei die Erfassungseinrichtung und die Arithmetikeinrichtung direkt miteinander verbunden sind, ohne daß ein Filter dazwischen angeordnet ist, wodurch die regenerative Stromumformeinrichtung eine offene Stromphase erfassen kann.