DE19825972A1

DE19825972A1 - Safety device for electric motor group supplied by drive regulator

Info

Publication number: DE19825972A1
Application number: DE19825972A
Authority: DE
Inventors: Guenther Boesche; Rupert Weber; Alfred Punzet
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 1999-12-23
Also published as: ITMI991273A0; ITMI991273A1

Abstract

The safety device provides rapid discharge of the common intermediate DC circuit (Z) for the motor group, using control devices (S1,S2,..Sn) for controlling the DC/AC converters between the intermediate circuit and the motors (M1,M2,..Mn), upon disconnection of the network voltage supply, for allowing the energy in the intermediate circuit to be dissipated via the electric motors.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für umrichtergespeiste Elektromotoren zum schnellen Entladen eines dem Motor oder den Motoren gemeinsamen Zwischenkreises.The invention relates to a safety device for converter-fed Electric motors for quickly discharging a motor or motors common DC link.

Bei umrichtergesteuerten Motoren erfordert es häufig die Sicherheit, daß jeder Motor angehalten werden kann und danach sicher steht, d. h. die Motorwelle kann nicht infolge eines Fehlers anrucken. Die dafür geltende Sicherheitsnorm ist 1 prEN 954-1. U-Umrichter stehen mit nur einem Netzschütz in Verbindung. Eine sichere Unterbrechung der Energieversorgung erfordert eine zusätzliche Abschaltmöglichkeit, z. B. Motorschütze in den Motorzuleitungen.With converter-controlled motors, it often requires the certainty that everyone Engine can be stopped and then stands safely, d. H. the motor shaft cannot move due to an error. The applicable safety standard is 1 prEN 954-1. U inverters are connected to only one line contactor. A safe interruption of the energy supply requires an additional one Switch-off option, e.g. B. Motor contactors in the motor supply lines.

Bekannt sind Sicherheitsvorrichtungen für umrichtergespeiste Elektromotoren, die über zusätzliche Kontakte des Netzschützers und zusätzliche Widerstände den zwischen einem Netzgleichrichter und dem oder den Wechselrichtern liegenden Zwischenkreis entladen. Diese zusätzlichen Kontakte sind nur als Hilfskontakte ausführbar und können gegenüber den Hauptkontakten geringere Ströme schalten. Der Widerstandswert der Entladeströme und somit auch die Entladezeit ist durch diese geringeren Ströme festgelegt. Durch unvermeidbares Prellen der Schützkontakte beim Ausschalten entsteht erhöhter Kontaktverschleiß, so daß die Hilfskontakte nach einigen Schaltzyklen ausfallen oder auch zusammenschweißen. Safety devices for converter-fed electric motors are known, the via additional contacts of the line contactor and additional resistors between a line rectifier and the inverter or inverters unload the intermediate circuit. These additional contacts are only as Auxiliary contacts can be executed and can be lower than the main contacts Switch currents. The resistance value of the discharge currents and thus also the Discharge time is determined by these lower currents. By unavoidable bouncing of the contactor contacts occurs when switching off increased contact wear, so that the auxiliary contacts after a few switching cycles fail or weld together.

Advantages and objects of the invention

Angesichts dieser Probleme ist es Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitsvorrichtung für umrichtergespeiste Elektromotoren anzugeben, welche im wesentlichen keine zusätzlichen Bauteile benötigt, verschleißfrei arbeitet und dennoch in der Lage ist, nach dem Ausschalten der Spannungsversorgung schnell die Energie des Zwischenkreises über die Motor wicklungen zu entladen.In view of these problems, it is an object of the invention to provide a To specify the safety device for converter-fed electric motors, which essentially does not require any additional components, is wear-free works and is still able after turning off the Power supply quickly the energy of the intermediate circuit via the motor unload windings.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Steuermittel zur Ansteuerung eines dem Zwischenkreis nachgeschalteten Wechselrichters vorgesehen sind, die unmittelbar nach dem Ausschalten der Netzspannungs versorgung den Wechselrichter so ansteuern, daß die Energie des Zwischenkreises schnell über die Motorwicklung des Motors entladen wird.This object is achieved in that control means for Control of an inverter connected to the DC link are provided immediately after switching off the mains voltage Supply control the inverter so that the energy of the DC link is quickly discharged via the motor winding of the motor.

Unmittelbar nach dem Ausschalten der Spannungsversorgung, d. h. bei abgefallenem Netzschütz oder abgefallenen Netzschützen wird der Wechselrichter zur schnellen Entladung der Energie des Zwischenkreises über die Motorwicklung oder die Motorwicklungen durch die Steuermittel bevorzugt so angesteuert, daß die momentane Position der Motorwelle nicht verändert wird. Arbeiten mehrere Wechselrichter an einem gemeinsamen Zwischenkreis, so entlädt jeder Wechselrichter den Zwischenkreis. Somit ist auch bei Ausfall eines Wechselrichters eine sichere Entladung des Zwischenkreises durch die restlichen Wechselrichter gegeben.Immediately after switching off the power supply, i. H. at dropped contactor or dropped contactors Inverter for rapid discharge of the energy of the intermediate circuit via the motor winding or the motor windings are preferred by the control means controlled so that the current position of the motor shaft does not change becomes. If several inverters work on a common DC link, this way, each inverter discharges the DC link. So even in the event of failure a safe discharge of the DC link through the remaining inverters.

Zusätzlich können bei U-Umrichtern Motorschütze in den Motorzuleitungen liegen, die einen sicheren Halt gewährleisten. Soll das gleiche Sicherheitsniveau nur mit Netzschützen erreicht werden, muß der Zwischenkreis schnell entladen werden, um ein mögliches Anrucken der Motorwelle im Fehlerfall zu vermeiden. In the case of U inverters, motor contactors can also be inserted in the motor supply lines lying, which ensure a secure hold. Should be the same Security level can only be achieved with network contactors Intermediate circuit can be quickly discharged in order to prevent the Avoid motor shaft in the event of a fault.

Das mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sicherheitsvorrichtung ausgeführte Verfahren arbeitet verschleißfrei und benötigt keine zusätzlichen Bauteile.That with the safety device proposed according to the invention Executed process works wear-free and requires no additional Components.

Nachstehend werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung anhand zweier in der Zeichnung gezeigter Schaltungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigenFurther advantageous features of the invention are described below two circuit examples shown in the drawing described in more detail. It demonstrate

Fig. 1 ein erstes Schaltungsbeispiel, das ein Anrucken der Motorwelle im Fehlerfall mit nur einem Netzschütz durch eine schnelle Entladung des Zwischenkreises erzielt; und Figure 1 shows a first circuit example, the motor shaft in the event of a fault with only one line contactor achieved by rapid discharge of the intermediate circuit. and

Fig. 2 ein zweites Schaltungsbeispiel mit zusätzlicher Abschaltung der Elektromotoren über Motorschütze in der Motorzuleitung, die einen sicheren Halt gewährleisten. Fig. 2 shows a second circuit example with additional shutdown of the electric motors via motor contactors in the motor feeder, which ensure a secure hold.

Embodiments

Bei dem ersten in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden mehrere Elektromotoren M1, M2, Mn, deren Wicklungen mit 10, 11, . . . 1n bezeichnet sind, jeweils von einem Wechselrichter 1, 2, . . . n angesteuert. Die Wechsel richter 1, 2, . . . n sind eingangsseitig unter Bildung eines Zwischenkreises Z mit einem gemeinsamen Netzgleichrichter NG verbunden. Der Netzgleichrichter NG steht über einen Netzschütz NS mit einem Speisenetz in Verbindung. Jeder Wechselrichter 1, 2, . . . n steht mit einem Steuermittel S1, S2, . . . Sn in Verbindung, welches den jeweils zugeordneten Wechselrichter so ansteuert, daß dieser unmittelbar nach Ausschalten der Netzspannungsversorgung die Energie des Zwischenkreises Z schnell über die Motorwicklung 10, 11, . . . 1n des jeweiligen Motors M1, M2, . . . Mn entlädt.In the first exemplary embodiment shown in FIG. 1, a plurality of electric motors M1, M2, Mn, the windings of which are 10 , 11,. . . 1 n are designated, in each case by an inverter 1 , 2 ,. . . n controlled. The exchange judges 1 , 2 ,. . . n are connected on the input side to form a DC link Z with a common mains rectifier NG. The line rectifier NG is connected to a supply network via a line contactor NS. Each inverter 1 , 2 ,. . . n stands with a control means S1, S2,. . . Sn in connection, which controls the respectively assigned inverter so that it immediately after switching off the mains voltage supply the energy of the intermediate circuit Z quickly via the motor winding 10 , 11 ,. . . 1 n of the respective motor M1, M2,. . . Mn discharges.

Wenn, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, mehrere Wechselrichter 1, 2, . . . n an einem gemeinsamen Zwischenkreis Z arbeiten, so entlädt jeder Wechselrichter 1, 2, . . . n den Zwischenkreis Z. Somit ist auch bei Ausfall eines Wechselrichters 1, 2, . . . n eine sichere Entladung des Zwischenkreises Z durch die restlichen Wechselrichter erreicht. Die Steuermittel S1, S2, . . . Sn können über in Fig. 1 nicht gezeigte Sensoren die Information erhalten, ob die Spannungsversorgung ausgeschaltet ist oder der Netzschütz NS abgefallen ist. Ein solcher Sensor kann z. B. ein Hilfskontakt des Netzschützes NS sein. Die Steuermittel S1, S2, . . . Sn können entweder durch Hardware- oder durch Softwarekomponenten realisiert sein. Insbesondere bevorzugt sind in einem Mikroprozessor realisierte Softwaresteuerkomponenten.If, as shown in FIG. 1, a plurality of inverters 1 , 2 ,. . . n work on a common DC link Z, each inverter 1 , 2 ,. . . n the intermediate circuit Z. Thus, even if one inverter 1 , 2 ,. . . n The intermediate circuit Z is safely discharged by the remaining inverters. The control means S1, S2,. . . Sn can receive information via sensors (not shown in FIG. 1) as to whether the voltage supply is switched off or the line contactor NS has dropped out. Such a sensor can e.g. B. an auxiliary contact of the line contactor NS. The control means S1, S2,. . . Sn can be realized either by hardware or by software components. Software control components implemented in a microprocessor are particularly preferred.

Das in Fig. 2 dargestellte Schaltungsbeispiel gewährleistet über Motorschütze MS1, MS2, . . . MSn in der Motorzuleitung vom U-Umrichter 1, 2, . . . n zum jeweiligen Motor einen sicheren Halt nach dem Stillsetzen durch ein Haltesignal H. Selbstverständlich kann auch nur ein U-Umrichter mit nur einem Motor vorhanden sein.The circuit example shown in Fig. 2 ensures via motor contactors MS1, MS2,. . . MSn in the motor supply line from the U-converter 1 , 2 ,. . . n a safe stop to the respective motor after stopping by means of a stop signal H. Of course, there can also be only one U-converter with only one motor.

Der Vorteil der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ist, daß sie verschleißfrei arbeitet und keine zusätzlichen Bauteile benötigt und daß sie dennoch beim Ausschalten der Spannungsversorgung die Zwischenkreisenergie über die Motorwicklungen M1, M2, Mn schnell entladen kann. Auch beim Ausfall eines Wechselrichters ist eine sichere Entladung des Zwischenkreises durch die restlichen Wechselrichter aufgrund der erfindungsgemäßen Merkmale der Steuermittel erreicht.The advantage of the safety device according to the invention described above is that it works without wear and requires no additional components and that they still the when switching off the power supply Discharge the intermediate circuit energy quickly via the motor windings M1, M2, Mn can. Even in the event of an inverter failure, safe discharge of the DC link through the remaining inverters due to the Features of the control means achieved.

Claims

1. Safety device for converter-fed electric motors (M1, M2,... Mn) for quickly discharging a common intermediate circuit (Z) to the motor or the motors, characterized in that control means (S1, S2,... Sn) for controlling a the intermediate circuit (Z) downstream inverter ( 1 , 2 ,... n) are provided which control the inverter ( 1 , 2 ,... n) immediately after switching off the mains voltage so that the energy of the intermediate circuit (Z ) is quickly discharged via the motor winding ( 10 , 11 ,... 1 n) of the motor (M1, M2,... Mn).

2. Safety device according to claim 1, characterized in that the control means (S1, S2,... Sn) are set up in such a way that if there are several inverters ( 1 , 2 , n) working on a common intermediate circuit (Z), the are each connected to a motor (M1, M2,... Mn), control each inverter ( 1 , 2 ,... n) to discharge the intermediate circuit (Z).

3. Safety device according to claim 1 or 2, characterized in that the control means (S1, S2, ... Sn) are set up so that they the inverter or inverters ( 1 , 2 , ... n) for discharging the intermediate circuit Activate (Z) so that the current position of the motor shaft of the respective motor is not changed.

4. Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the mains voltage via a mains contactor (NS) a common mains rectifier upstream of the intermediate circuit (NG) is fed.

5. Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that in addition a motor contactor (MS1, MS2,... MSn) in each case from the inverter ( 1 , 2 ,... N) to the motor winding ( 10 , 11 ,. . 1 n) leading motor supply line is provided, in the case of U inverters the motor (M1, M2,... Mn) is stopped by opening the motor contactor (MS1, MS2,... MSn) in the motor supply line.