DE202015009737U1 - Drive unit with a control unit for safety monitoring - Google Patents
Drive unit with a control unit for safety monitoring Download PDFInfo
- Publication number
- DE202015009737U1 DE202015009737U1 DE202015009737.5U DE202015009737U DE202015009737U1 DE 202015009737 U1 DE202015009737 U1 DE 202015009737U1 DE 202015009737 U DE202015009737 U DE 202015009737U DE 202015009737 U1 DE202015009737 U1 DE 202015009737U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electric motor
- speed
- determined
- drive unit
- safe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A46—BRUSHWARE
- A46B—BRUSHES
- A46B15/00—Other brushes; Brushes with additional arrangements
- A46B15/0055—Brushes combined with other articles normally separate from the brushing process, e.g. combs, razors, mirrors
- A46B15/0081—Brushes with a scraper, e.g. tongue scraper
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/24—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for use in the oral cavity, larynx, bronchial passages or nose; Tongue scrapers
- A61B17/244—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for use in the oral cavity, larynx, bronchial passages or nose; Tongue scrapers for cleaning of the tongue
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/42—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating of an organic material and at least one non-metal coating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
- F24C15/00—Details
- F24C15/10—Tops, e.g. hot plates; Rings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
- F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
- F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24C7/082—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination
- F24C7/083—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination on tops, hot plates
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
- H02P1/02—Details
- H02P1/022—Security devices, e.g. correct phase sequencing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/10—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors for preventing overspeed or under speed
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
- H05B6/12—Cooking devices
- H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/0042—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets with special provisions for gripping
- A61B2017/00424—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets with special provisions for gripping ergonomic, e.g. fitting in fist
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/32—Surgical cutting instruments
- A61B2017/320004—Surgical cutting instruments abrasive
- A61B2017/320012—Brushes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2218/00—Methods for coating glass
- C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
- C03C2218/36—Underside coating of a glass sheet
Abstract
Antriebseinheit (2) mit einem Umrichter (6), und/oder mit einem Elektromotor (4), sowie mit einer Kontrolleinheit (24) zur Sicherheitsüberwachung, die gemäß dem Verfahren (26) betrieben ist, bei dem
- ein Flussraumzeiger
- eine zeitliche Änderung des Winkels (α) bestimmt und als Drehzahl (n) herangezogen wird, und
- wobei eine sichere Funktion (SLS) mit der Drehzahl (n) als Eingabewert ausgeführt wird.
Drive unit (2) with an inverter (6), and / or with an electric motor (4), as well as with a safety monitoring control unit (24), which is operated according to the method (26), in which
- a river space pointer
a temporal change of the angle (α) is determined and used as the speed (n), and
- where a safe function (SLS) with the speed (n) is performed as an input value.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit mit einer Kontrolleinheit zur Sicherheitsüberwachung. Die Antriebseinheit umfasst bevorzugt einen Umrichter und einen Elektromotor.The invention relates to a drive unit with a control unit for security monitoring. The drive unit preferably comprises a converter and an electric motor.
Industrieanlagen weisen üblicherweise eine Vielzahl an rotierenden elektrischen Maschinen auf, mittels derer beispielsweise Werkzeuge oder Förderbänder angetrieben werden. Die hierfür benötigte elektrische Energie wird mittels Umrichtern bereitgestellt, die signaltechnisch mit einer Prozesssteuerung gekoppelt sind. Mittels der Prozesssteuerung wird eine Soll-Drehzahl vorgegeben, auf die die jeweilige elektrische Maschine mittels des zugeordneten Umrichters geregelt wird. Der Umrichter ist elektrisch mit einem Versorgernetzwerk gekoppelt und weist einen Halbleiterschalter auf, der in Reihe zwischen dem Versorgernetzwerk und der elektrischen Maschine geschaltet ist. Die Ansteuerung des Halbleiterschalters erfolgt derart, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine der von der Prozesssteuerung vorgegebenen Soll-Drehzahl entspricht. Die mittels des Halbleiterschalters geschalteten elektrischen Spannungen betragen üblicherweise über 800 Volt. Die geschalteten elektrischen Ströme weisen eine Stromstärke oberhalb von 1 A oder 10 A auf.Industrial plants usually have a large number of rotating electrical machines, by means of which, for example, tools or conveyor belts are driven. The electrical energy required for this purpose is provided by means of converters which are signal-technically coupled to a process controller. By means of the process control, a target speed is predetermined, to which the respective electrical machine is regulated by means of the associated converter. The inverter is electrically coupled to a utility network and includes a semiconductor switch connected in series between the utility network and the electrical machine. The control of the semiconductor switch is performed such that the speed of the electric machine corresponds to the predetermined by the process control target speed. The switched by means of the semiconductor switch electrical voltages are usually over 800 volts. The switched electrical currents have a current above 1 A or 10 A.
Um eine Verletzung von Bedienpersonal der elektrischen Maschine auszuschließen oder derartige Folgen zu vermindern, sind sogenannte „Not-Aus“-Schalter bekannt. Bei einer unbefugten oder ungewollten Annäherung einer Person an die elektrische Maschine wird dieser Schalter manuell betätigt, um einen Betrieb der elektrischen Maschine im Wesentlichen unverzüglich zu beenden. Hierfür ist der Schalter meist signaltechnisch mit der Prozesssteuerung gekoppelt. Mittels der Prozesssteuerung wird bei Betätigung des Schalters ein Signal an das Regelteil übermittelt, und infolgedessen wird die Bestromung der elektrischen Maschine unterbunden. Hierfür wird der Leistungshalbleiterschalter meist in einen elektrisch nicht leitenden Zustand versetzt.In order to exclude a violation of operating personnel of the electric machine or to reduce such consequences, so-called "emergency stop" switches are known. In an unauthorized or unwanted approach of a person to the electric machine, this switch is manually operated to substantially terminate an operation of the electric machine immediately. For this purpose, the switch is usually signal technology coupled with the process control. By means of the process control, a signal is transmitted to the control part upon actuation of the switch, and as a result the energization of the electric machine is prevented. For this purpose, the power semiconductor switch is usually placed in an electrically non-conductive state.
Soll jedoch die elektrische Maschine oder aber das mittels der elektrischen Maschine angetriebene Werkzeug eingestellt oder kalibriert werden, ist eine derartige Sicherheitsfunktion nicht geeignet, da auf diese Weise nicht der vollständige mittels des Werkzeugs abgefahrene Bereich kontrolliert werden kann. Daher ist es üblich, die elektrische Maschine mit einer begrenzten Drehzahl zu betreiben, bei der eine Verletzung einer das Werkzeug bzw. die elektrische Maschine einstellenden Person ausgeschlossen ist. Hierfür wird üblicherweise die tatsächliche Drehzahl der elektrischen Maschine mittels eines sogenannten sicheren Gebers erfasst, und bei einem ungewollten Überschreiten der begrenzten Drehzahl wird der Umrichter stromlos geschaltet. Mittels des sicheren Gebers ist hierbei sichergestellt, dass die tatsächliche Drehzahl der elektrischen Maschine fehlerfrei, zumindest jedoch mit lediglich einem vergleichsweise geringen Fehler auch unter widrigen Umständen erfasst wird.However, if the electric machine or else the tool driven by the electric machine is to be set or calibrated, such a safety function is not suitable, since in this way it is not possible to control the entire area traveled by the tool. Therefore, it is common practice to operate the electric machine at a limited speed at which injury to a person adjusting the tool or electrical machine is ruled out. For this purpose, the actual speed of the electric machine is usually detected by means of a so-called safe encoder, and in case of an unwanted exceeding of the limited speed, the inverter is de-energized. By means of the safe encoder in this case it is ensured that the actual speed of the electric machine is detected error-free, or at least with only a relatively small error even under adverse circumstances.
Ein sicherer Geber ist jedoch vergleichsweise kostenintensiv. Auch weist ein derartiger sicherer Geber, insbesondere dessen Überwachungselektronik, bei Betrieb einen vergleichsweise hohen Energiebedarf auf. Zudem ist es dennoch möglich, wenn auch unwahrscheinlich, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine nicht korrekt ermittelt, oder aber nicht korrekt mittels der Überwachungselektronik ausgewertet wird, was zu einer sogenannten eingefrorenen Lageinformation führt. In diesem Fall wird ein Überschreiten der begrenzten Drehzahl nicht oder zumindest nicht rechtzeitig erkannt, sodass dennoch eine Verletzung von Personen erfolgen kann.However, a secure donor is comparatively expensive. Such a safe encoder, in particular its monitoring electronics, also has a comparatively high energy requirement during operation. In addition, it is still possible, although unlikely, that the rotational speed of the electric machine is not correctly determined, or is not evaluated correctly by means of the monitoring electronics, which leads to a so-called frozen position information. In this case, exceeding the limited speed is not or at least not detected in time, so still injury to persons can take place.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Antriebseinheit mit einer Kontrolleinheit zur Sicherheitsüberwachung anzugeben, bei der zweckmäßigerweise eine Sicherheit erhöht und vorzugsweise Kosten gesenkt sind.The invention has for its object to provide a particularly suitable drive unit with a control unit for security monitoring, in which expediently increased security and preferably costs are reduced.
Hinsichtlich der Antriebseinheit wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.With regard to the drive unit, this object is achieved by the features of claim 1 according to the invention. Advantageous developments and refinements are the subject of the respective subclaims.
Die Antriebseinheit weist einen Umrichter oder einen Elektromotor auf. Besonders bevorzugt umfasst die Antriebseinheit sowohl den Umrichter als auch den Elektromotor, der mittels des Umrichters betrieben ist. Insbesondere weist der Umrichter zumindest einen Halbleiterschalter zur Steuerung eines Energieflusses zu dem Elektromotor auf. Die Antriebseinheit umfasst ferner eine Kontrolleinheit, die der Sicherheitsüberwachung dient. Die Sicherheitsüberwachung ist eine sichere Funktion und insbesondere sichere begrenzte Geschwindigkeit („Safely-Limited Speed“, SLS). Mit anderen Worten wird mittels der Kontrolleinheit die sichere Funktion sichere begrenzte Geschwindigkeit ausgeführt.The drive unit has an inverter or an electric motor. Particularly preferably, the drive unit comprises both the converter and the electric motor which is operated by means of the converter. In particular, the converter has at least one semiconductor switch for controlling an energy flow to the electric motor. The drive unit further comprises a control unit which serves to monitor safety. Safety monitoring is a safe function and in particular safe limited speed ("safe Limited Speed ", SLS). In other words, the safe limited-speed safe function is executed by the control unit.
Die Kontrolleinheit ist gemäß einem Verfahren betrieben. Bei Betrieb wird zunächst ein Flussraumzeiger mit einem Winkel bestimmt. In einem weiteren Arbeitsschritt wird eine zeitliche Änderung des Winkels bestimmt. Die zeitliche Änderung des Winkels wird als Drehzahl herangezogen und als Eingabewert der sicheren Funktion herangezogen. Vorzugsweise wird hierbei die Drehzahl mit einem Grenzwert verglichen. Der Grenzwert ist geeigneterweise eine fest eingestellte Geschwindigkeits-/Drehzahlgrenze. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit des Vergleichs eine zweite sichere Funktion ausgeführt, insbesondere sicher abgeschaltetes Moment. Beispielsweise wird die zweite sichere Funktion ausgeführt, wenn die Drehzahl kleiner als der Grenzwert ist. Bevorzugt jedoch wird die zweite sichere Funktion ausgeführt, falls die Drehzahl größer als der Grenzwert ist. Auf diese Weise ist die Ermittlung der Drehzahl vergleichsweise sicher, sodass die sichere Funktion stets dann und nur dann ausgeführt wird, wenn die tatsächliche Drehzahl des Elektromotors die vorgegebene Abhängigkeit bezüglich des Grenzwerts erfüllt.The control unit is operated according to a procedure. In operation, a flow space pointer is first determined at an angle. In a further step, a temporal change of the angle is determined. The temporal change of the angle is used as speed and used as input value of the safe function. Preferably, the speed is compared with a limit. The limit is suitably a fixed speed limit. Preferably, a second safe function is performed depending on the comparison, in particular safe torque off. For example, the second safe function is performed when the speed is less than the limit. Preferably, however, the second safe function is performed if the speed is greater than the limit. In this way, the determination of the speed is relatively safe, so that the safe function is always performed and only if the actual speed of the electric motor meets the predetermined dependence on the limit.
Die Kontrolleinheit umfasst beispielsweise eine Anzahl an elektrischer und/oder elektronischer Bauteile, die dem Ausführen des Verfahrens dienen. Insbesondere weist die Kontrolleinheit einen programmierbaren Prozessor/Mikrochip auf, mittels dessen das Verfahren ausgeführt wird. Auf diese Weise ist eine Anpassung des Verfahrens auf unterschiedliche Anforderungen ermöglicht. Alternativ ist das Verfahren mittels einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (applicationspecific integrated circuit, ASIC) realisiert, was zu verringerten Ausführungszeiten führt.The control unit comprises, for example, a number of electrical and / or electronic components which serve to carry out the method. In particular, the control unit has a programmable processor / microchip, by means of which the method is carried out. In this way it is possible to adapt the method to different requirements. Alternatively, the method is implemented by means of an application-specific integrated circuit (ASIC), which leads to reduced execution times.
Das Verfahren dient somit der Sicherheitsüberwachung des mittels des Umrichters betriebenen Elektromotors, wobei der Elektromotor insbesondere mittels des Umrichters bestromt wird. Der Elektromotor ist beispielsweise ein Asynchronmotor, jedoch bevorzugt ein Synchronmotor, wie z.B. ein Synchron-Reluktanzmotor, oder ein permanenterregter Synchronmotor. Der permanenterregte Synchronmotor umfasst beispielsweise asymmetrische Induktivitäten, insbesondere ist die Querinduktivität (Ld) kleiner als die Längsinduktivität (Lq). Beispielsweise weist der permanenterregte Synchronmotor vergleichsweise tief eingebettete/vergrabene Magneten auf, bei denen bei Betrieb geeigneterweise zusätzlich ein Reluktanzmoment genutzt wird. Alternativ oder in Kombination hierzu wird der permanenterregte Synchronmotor im Feldschwächungsbereich betrieben. In einer weiteren Alternative ist der Elektromotor ein fremderregter Synchronmotor, der vorzugsweise vergleichsweise ausgeprägte Pole aufweist. Insbesondere ist die Querinduktivität (Ld) größer als die Längsinduktivität (Lq)The method thus serves to monitor the safety of the electric motor operated by means of the converter, wherein the electric motor is energized in particular by means of the converter. The electric motor is, for example, an asynchronous motor, but preferably a synchronous motor, such as a synchronous reluctance motor, or a permanent-magnet synchronous motor. The permanent-magnet synchronous motor comprises, for example, asymmetrical inductances, in particular the transverse inductance (L d ) is smaller than the longitudinal inductance (L q ). For example, the permanent-magnet synchronous motor has comparatively deep embedded / buried magnets, in which a reluctance torque is suitably additionally used during operation. Alternatively or in combination with this, the permanent-magnet synchronous motor is operated in the field weakening area. In a further alternative, the electric motor is a separately excited synchronous motor, which preferably has comparatively pronounced poles. In particular, the transverse inductance (L d ) is greater than the longitudinal inductance (L q )
Beispielsweise ist der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) oder besonders bevorzugt ein Servomotor. Geeigneterweise weist der Elektromotor zwei oder drei elektrische Phasen auf, die zueinander um insbesondere 120° versetzt sind. Der Umrichter weist vorzugsweise einen Halbleiterschalter, beispielsweise vier oder sechs Halbleiterschalter auf, die zweckmäßigerweise in einer Brückenschaltung miteinander verschaltet sind. Mit anderen Worten weist der Umrichter eine B4- oder B6-Schaltung auf. Vorzugsweise umfasst der Umrichter einen Zwischenkreis der gegen die Brückenschaltung geführt ist. Insbesondere umfasst der Umrichter eine Gleichrichterseite, die mit einem Versorgungsnetz gekoppelt ist, die beispielsweise einen Drehstrom mit einer Frequenz von 50 Hz oder 60 Hz aufweist.For example, the electric motor is a brushless DC motor (BLDC), or more preferably a servomotor. Conveniently, the electric motor has two or three electrical phases, which are offset from each other by 120 ° in particular. The converter preferably has a semiconductor switch, for example four or six semiconductor switches, which are expediently interconnected in a bridge circuit. In other words, the inverter has a B4 or B6 circuit. Preferably, the inverter comprises an intermediate circuit which is guided against the bridge circuit. In particular, the converter comprises a rectifier side, which is coupled to a supply network having, for example, a three-phase current with a frequency of 50 Hz or 60 Hz.
Das Verfahren sieht vor, dass ein Flussraumzeiger bestimmt wird. Der Flussraumzeiger ist ein Vektor und weist folglich einen Winkel gegenüber einem definierten weiteren Vektor oder einer Geraden auf. Der weitere Vektor bzw. die Gerade ist während des Verfahrens insbesondere konstant. In einem weiteren Arbeitsschritt wird eine zeitliche Änderung des Winkels bestimmt. Hierfür wird beispielsweise zunächst erneut der Flussraumzeiger bestimmt, also erneut der Winkel ermittelt. Anhand der beiden ermittelten Winkel wird unter Heranziehung der zwischen diesen beiden Zeitpunkten liegenden Zeitspanne die zeitliche Änderung bestimmt. Mit anderen Worten wird der Zeitpunkt zur Ermittlung jedes Winkels erfasst und die Veränderung des Winkels bei erneuter Ermittlung des Winkels ins Verhältnis zur zwischen diesen beiden Zeitpunkten liegenden Zeitspanne gesetzt. Insbesondere wird der Winkel im Wesentlichen kontinuierlich bestimmt, wobei die Zeitspanne vorzugsweise konstant ist. In einer Alternative hierzu wird aus der zeitlichen Änderung des Flussraumzeigers die zeitliche Änderung des Winkels abgeleitet.The method provides that a flow space pointer is determined. The flow space pointer is a vector and thus has an angle with respect to a defined further vector or a straight line. The further vector or the straight line is in particular constant during the method. In a further step, a temporal change of the angle is determined. For this purpose, for example, the flow space pointer is first determined again, that is, the angle is determined again. On the basis of the two determined angles, the time change is determined by taking the time interval between these two times. In other words, the time for detecting each angle is detected, and the change of the angle when the angle is detected again is set in relation to the time period between these two times. In particular, the angle is determined substantially continuously, wherein the time period is preferably constant. In an alternative to this, the temporal change of the angle is derived from the temporal change of the flow space vector.
Die zeitliche Änderung des Winkels wird als Drehzahl herangezogen. Mit anderen Worten wird die Änderung des Winkels als Drehzahl verwendet. Die Drehzahl wird als Eingabewert einer sicheren Funktion herangezogen. Die Drehzahl wird somit als der Eingabewert der sicheren Funktion verwendet, wobei die sichere Funktion einen einzigen Eingabewert oder eine Anzahl an Eingabewerten aufweist. Mit anderen Worten wird die sichere Funktion mit der Drehzahl als Eingabewert ausgeführt. Unter Eingabewert wird insbesondere ein Parameter der sicheren Funktion, aber auch besonders bevorzugt die Variable der sicheren Funktion verstanden. Mittels der sicheren Funktion werden der Umrichter und/oder der Elektromotor in einen sicheren Zustand überführt und/oder in einem sicheren Zustand belassen, sodass im Wesentlichen keine Verletzung von Personen oder eine Beschädigung einer Umgebung dieser zu erwarten ist. Zusammenfassend sieht das Verfahren vor, dass die sichere Funktion ausgeführt wird, wobei als Eingabewert die Drehzahl herangezogen wird, die mittels der zeitliche Änderung des Winkels bestimmt wird, den der Flussraumzeiger aufweist.The temporal change of the angle is used as the speed. In other words, the change of the angle is used as the speed. The speed is used as the input value of a safe function. The speed is thus used as the input value of the safe function, where the safe function has a single input value or a number of input values. In other words, the safe function is performed with the speed as the input value. Under input value is understood in particular a parameter of the safe function, but also particularly preferably the variable of the safe function. By means of the safe function, the inverter and / or the Electric motor in a safe state transferred and / or left in a safe state, so that essentially no injury to persons or damage to an environment is expected this. In summary, the method provides that the safe function is performed, using as input value the speed which is determined by means of the temporal change of the angle, which has the Flußraumzeiger.
Aufgrund der Verwendung des Flussraumzeigers ist eine zuverlässige Ausführung der sicheren Funktion gewährleistet, wobei die hierfür verwendete Drehzahlermittlung vergleichsweise stabil ist. Mit anderen Worten führt deren Ermittlung einerseits zu keinen Singularitäten und andererseits zu einem vergleichsweise geringen Fehler. Auch ist hierfür keine Auswertung von Messwerten eines Drehzahlgebers erforderlich. Die Drehzahlermittlung und somit auch die zuverlässige Ausführung der sicheren Funktion sind zudem auch bei einer etwaigen Drehzahländerung des Elektromotors gesichert, also einer Beschleunigung oder Abbremsung.Due to the use of the flow space hand, a reliable execution of the safe function is ensured, with the speed determination used for this purpose being relatively stable. In other words, their determination leads on the one hand to no singularities and on the other to a comparatively small error. Also, no evaluation of measured values of a speed sensor is required for this purpose. The speed determination and thus the reliable execution of the safe function are also secured at a possible speed change of the electric motor, so acceleration or deceleration.
Geeigneterweise ist der Umrichter und/oder der Elektromotor Bestandteil einer Industrieanlage. Insbesondere weist der Umrichter eine maximale Leistungsabgabe und/oder der Elektromotor eine maximale Leistungsaufnahme zwischen 700 W und 500 kW auf. Zweckmäßigerweise ist die Leistungsabgabe/Leistungsaufnahme größer oder gleich 1 kW, 5 kW, 10 kW, 50 kW, 100 kW oder 200 kW. Zum Beispiel ist die Leistungsabgabe/Leistungsaufnahme kleiner oder gleich 400 kW, 250 kW, 100 kW, 50 kW, 15 kW oder 2 kW.Suitably, the inverter and / or the electric motor is part of an industrial plant. In particular, the converter has a maximum power output and / or the electric motor has a maximum power consumption between 700 W and 500 kW. Conveniently, the power output / power consumption is greater than or equal to 1 kW, 5 kW, 10 kW, 50 kW, 100 kW or 200 kW. For example, the power output / power consumption is less than or equal to 400 kW, 250 kW, 100 kW, 50 kW, 15 kW or 2 kW.
Zweckmäßigerweise wird der Flussraumzeiger mittels eines elektrischen Motorstroms (Statorstrom) bestimmt. Mit andern Worten wird der elektrische Motorstrom zur Ermittlung des Flussraumzeigers herangezogen. Folglich wird der mit Hilfe des Umrichters bereitgestellte elektrische Strom bestimmt, insbesondere erfasst, mittels dessen der Elektromotor bestromt wird. Dies erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines Sensors zum Strommessen, also mittels direkter Messung. Folglich wird der Motorstrom gemessen. Vorzugsweise wird der elektrische Stromfluss einer Leitung erfasst, mittels derer der Umrichter und der Elektromotor elektrisch verbunden sind. Beispielsweise umfasst der Stromsensor einen Hall-Sensor, der geeigneterweise innerhalb eines Schlitzes eines geschlitzten Rings aus einem weichmagnetischen Material positioniert ist. Hierbei umgibt der Ring zweckmäßigerweise die Leitung, mittels derer der Elektromotor bestromt wird. Insbesondere wird ein Stromraumzeiger (Raumzeiger des elektrischen Motorstroms; Statorstromzeiger) ermittelt. Mit anderen Worten wird der elektrische Motorstrom als Vektor mit einem drehmomentbildenden Anteil, nämlich
Alternativ oder in Kombination hierzu wird der Flussraumzeiger mittels einer elektrischen Motorspannung bestimmt. Folglich wird die elektrische Motorspannung zur Ermittlung des Flussraumzeigers herangezogen. Vorzugsweise wird hierfür ein Raumzeiger der elektrischen Motorspannung bestimmt. Mit anderen Worten wird die elektrische Motorspannung vektoriell bestimmt. Es wird also ein d- und ein q-Anteil der elektrische Motorspannung bestimmt. Insbesondere wird die elektrische Motorspannung gemessen, was zu einer vergleichsweise hohen Sicherheit führt. Hierfür weist der Elektromotor geeigneterweise einen Spannungssensor auf.Alternatively or in combination, the flux space pointer is determined by means of an electric motor voltage. Consequently, the electric motor voltage is used to determine the Flußraumze. Preferably, a space vector of the electrical motor voltage is determined for this purpose. In other words, the electric motor voltage is determined vectorially. Thus, a d and a q component of the electrical motor voltage are determined. In particular, the electric motor voltage is measured, resulting in a relatively high safety. For this purpose, the electric motor suitably has a voltage sensor.
Alternativ hierzu wird die elektrische Motorspannung anhand einer Zwischenkreisspannung des Umrichters ermittelt, was zu einer verringerten Anzahl an Bauteilen führt, sodass der Elektromotor vergleichsweise kostengünstig erstellt werden kann. Die Zwischenkreisspannung ist insbesondere diejenige elektrische Spannung, die zwischen einer Gleichrichterseite und einer Wechselrichterseite des Umrichters herrscht. Zwischen den Zwischenkreis und den Elektromotor ist ein Halbleiterschalter der Wechselrichterseite geschaltet. Je nach Schaltzustand des Halbleiterschalters wird der Elektromotor in eine Rotationsbewegung versetzt. Beispielsweise wird der Halbleiterschalter mittels Pulsen (Steuerungssignalen) von einem elektrisch leitenden in einen elektrisch nicht leitenden Zustand versetzt. Insbesondere ist die Wechselrichterseite mittels einer Brückenschaltung realisiert, die den Halbleiterschalter aufweist, insbesondere mehrere Halbleiterschalter, der bzw. die bei Ausführen einer sicheren Funktion zweckmäßigerweise gesperrt ist. Zweckmäßigerweise weist der Halbleiterschalter eine Freilaufdiode auf. Geeigneterweise weist die Gleichrichterseite eine Anzahl an Dioden auf, die in einer Brückenschaltung miteinander verschaltet sind, wobei die Gleichrichterseite elektrisch zwischen einem elektrischen Versorgernetz und dem Zwischenkreis geschaltet ist.Alternatively, the electric motor voltage is determined based on an intermediate circuit voltage of the inverter, which leads to a reduced number of components, so that the electric motor can be created relatively inexpensively. The DC link voltage is in particular that electrical voltage which prevails between a rectifier side and an inverter side of the converter. Between the DC link and the electric motor, a semiconductor switch of the inverter side is connected. Depending on the switching state of the semiconductor switch, the electric motor is set in a rotational movement. For example, the semiconductor switch is switched by means of pulses (control signals) from an electrically conductive to an electrically non-conductive state. In particular, the inverter side is realized by means of a bridge circuit having the semiconductor switch, in particular a plurality of semiconductor switches, which is expediently locked when executing a safe function. The semiconductor switch expediently has a freewheeling diode. Suitably, the rectifier side has a number of diodes connected in a bridge circuit, the rectifier side being electrically connected between an electrical utility network and the intermediate circuit.
Zweckmäßigerweise wird zur Ermittlung der elektrischen Motorspannung der Zustand des Halbleiterschalters herangezogen, der insbesondere Bestandteil der Brückenschaltung ist, sofern diese vorhanden ist. Vorzugsweise wird eine Frequenz der Steuerungssignale des Halbleiterschalters ermittelt. Hierfür werden zweckmäßigerweise die Steuerungssignale des Halbleiterschalters gefiltert, oder aber die Zeitabstände zwischen einzelnen Flanken der Steuerungssignale werden ermittelt. Die Frequenz kann auch beispielsweise mittels Zeiterfassung zwischen Nulldurchgängen oder einer Fourier-Transformation der Phasenwerte ermittelt werden. Zur Ermittlung der elektrischen Motorspannung werden somit die bekannten Schaltzustände des Halbleiterschalters herangezogen, sowie die bekannte Zwischenkreisspannung. Folglich ist eine Ermittlung der elektrischen Motorspannung ohne Zuhilfenahme von zusätzlichen Sensoren ermöglicht, wobei die Schaltsignale des Halbleiterschalters insbesondere mittels einer Elektronik des Umrichters erstellt werden.Advantageously, the state of the semiconductor switch is used to determine the electrical motor voltage, which is in particular part of the bridge circuit, if it is present. Preferably, a frequency of the control signals of the semiconductor switch is determined. For this purpose, the control signals of the semiconductor switch are advantageously filtered, or the time intervals between individual edges of the control signals are determined. The frequency may also be, for example, by time detection between zero crossings or a Fourier transform the phase values are determined. To determine the electric motor voltage thus the known switching states of the semiconductor switch are used, as well as the known DC link voltage. Consequently, a determination of the electric motor voltage without the aid of additional sensors is made possible, wherein the switching signals of the semiconductor switch are created in particular by means of an electronics of the inverter.
Beispielsweise wird zur Bestimmung des Flussraumzeigers ein, insbesondere elektrischer, Statorwiderstand herangezogen. Dieser wird beispielsweise bei Fertigung des Elektromotors bestimmt, beispielsweise mittels Messung oder aber mittels Berechnung anhand der verwendeten Materialien. Insbesondere wird bei Bestimmung des Flussraumzeigers davon ausgegangen, dass der Statorwiderstand konstant ist. Mit anderen Worten wird ein konstanter Statorwiderstand zur Berechnung des Flussraumzeigers herangezogen.For example, a determination is made for determining the flow space vector, in particular electrical, stator resistance. This is determined, for example, during manufacture of the electric motor, for example by means of measurement or else by calculation based on the materials used. In particular, when determining the Flußraumze assumed that the stator resistance is constant. In other words, a constant stator resistance is used to calculate the flow space vector.
In einer Alternative hierzu wird zur Bestimmung des Flussraumzeigers ein temperaturabhängiger Statorwiderstand herangezogen. Mit anderen Worten wird der Statorwiderstand, der zur Bestimmung des Flussraumzeigers herangezogen wird, in Abhängigkeit der Temperatur nachgeführt. Auf diese Weise ist die Ermittlung des Flussraumzeigers vergleichsweise exakt, sodass ein etwaiger Fehler bei der Ermittlung der Drehzahl vergleichsweise gering ist, unabhängig vom aktuellen Zustand oder Umgebungsparametern des Elektromotors. So ist sowohl bei einem Anlaufen des Elektromotors und einer folglich geringen Temperatur, als auch bei dem Elektromotor, der aufgrund einer erhöhten Belastung oder einer erhöhten Betriebsdauer eine vergleichsweise hohe Temperatur aufweist, eine sichere Drehzahlermittlung ermöglicht.In an alternative to this, a temperature-dependent stator resistance is used to determine the flow space vector. In other words, the stator resistance, which is used to determine the Flußraumze, tracked as a function of temperature. In this way, the determination of the Flußraumzeer is relatively accurate, so that any error in the determination of the speed is relatively low, regardless of the current state or environmental parameters of the electric motor. Thus, both at a start of the electric motor and consequently a low temperature, as well as in the electric motor, which has a comparatively high temperature due to an increased load or an increased operating time, a reliable speed detection allows.
Beispielsweise wird zur Ermittlung des temperaturabhängigen Statorwiderstands die Temperatur des Stators gemessen. Insbesondere umfasst der Elektromotor hierfür einen Temperatursensor. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise präzise Ermittlung der Temperatur des Stators und somit auch des aktuell gültigen Statorwiderstands ermöglicht. In einer Alternative hierzu wird die Temperatur des Stators berechnet, wofür zweckmäßigerweise ein Modell herangezogen wird. Zweckmäßigerweise wird ein Temperaturkoeffizient einer Wicklung des Stators herangezogen. Zur Berechnung wird zweckmäßigerweise der mittels der Statorwicklung geführte elektrische Motorstrom sowie die anliegenden elektrische Spannung verwendet, wobei der Temperaturkoeffizient der Statorwicklung berücksichtigt wird. Insbesondere wird hierfür sowohl der elektrische Motorstrom (Statorstrom) als auch die elektrische Motorspannung gemessen. Alternativ oder in Kombination hierzu wird ein Kühlverlust bestimmt. Mit anderen Worten wird bestimmt, wie viel Energie aufgrund von Kühlung in die Umgebung entweder des Umrichters und/oder des Elektromotors abgeführt wird. Anhand dieser wird die Temperatur des Stators berechnet. In einer weiteren Alternative wird die Frequenz der Betätigung eines etwaigen Halbleiterschalters des Umrichters ermittelt und anhand der Schaltverluste, insbesondere unter Berücksichtigung der geschaltenen elektrischen Spannung sowie des geschalteten elektrischen Stroms ein Schaltverlust berechnet. Dieser wird zweckmäßigerweise von einem etwaigen Kühlverlust abgezogen, da dieser lediglich zu einer Erwärmung des Umrichters und nicht zu einer Erwärmung des Elektromotors führt.For example, the temperature of the stator is measured to determine the temperature-dependent stator resistance. In particular, the electric motor comprises a temperature sensor for this purpose. In this way, a comparatively precise determination of the temperature of the stator and thus also of the currently valid stator resistance is made possible. In an alternative to this, the temperature of the stator is calculated, for which purpose a model is suitably used. Appropriately, a temperature coefficient of a winding of the stator is used. For calculation, the electric motor current guided by the stator winding and the applied electrical voltage are expediently used, the temperature coefficient of the stator winding being taken into account. In particular, both the electric motor current (stator current) and the electrical motor voltage are measured for this purpose. Alternatively or in combination, a cooling loss is determined. In other words, it is determined how much energy due to cooling is dissipated into the environment of either the inverter and / or the electric motor. Based on this, the temperature of the stator is calculated. In a further alternative, the frequency of the actuation of a possible semiconductor switch of the inverter is determined and calculated on the basis of the switching losses, in particular taking into account the switched electrical voltage and the switched electric current, a switching loss. This is expediently deducted from any loss of cooling, since this leads only to a heating of the inverter and not to a heating of the electric motor.
Zusammenfassend wird der Statorwiderstand als Parameter zur Bestimmung des Flussraumzeigers herangezogen. Vorzugsweise wird zur Flussraumzeigerbestimmung die Polpaarzahl des Elektromotors verwendet. Insbesondere wird mit Ausnahme der Polpaarzahl sowie des Statorwiderstands kein weiterer Parameter zur Ermittlung des Flussraumzeigers, und folglich zur Ermittlung der Drehzahl, herangezogen.In summary, the stator resistance is used as a parameter for determining the flow space vector. Preferably, the pole pair number of the electric motor is used for determining the flow space pointer. In particular, with the exception of the pole pair number and the stator resistance, no further parameter is used for determining the flow space vector, and consequently for determining the rotational speed.
Beispielsweise wird als Flussraumzeiger ein Luftspaltflusszeiger herangezogen. Besonders bevorzugt jedoch wird als Flussraumzeiger ein Statorflussraumzeiger herangezogen, also der Statorfluss ermittelt und ausgewertet. Beispielsweise wird der Statorflussraumzeiger anhand
In einer Alternative hierzu wird als Flussraumzeiger ein Rotorflussraumzeiger herangezogen, was zu einer vergleichsweise präzisen Ermittlung der Drehzahl führt, also zu einem vergleichsweise geringen Fehler zwischen der ermittelten Drehzahl und der tatsächlichen Drehzahl des Elektromotors. Vorzugsweise wird der Rotorflussraumzeiger anhand der Formel
Beispielsweise ist die sichere Funktion sichere Richtung („Safe Direction“, SDI). Folglich wird der Elektromotor an einem Betrieb in eine ungewollte Drehrichtung gehindert. Alternativ ist die sichere Funktion „SSM“ (Safe Speed Monitor). Folglich wird ein sicheres Ausgabesignal generiert, solange die Geschwindigkeit des Elektromotors unterhalb eines bestimmten, spezifischen Werts verbleibt. Alternativ ist die sichere Funktion „SSR“ (Safe Speed Range). Folglich verbleibt die Geschwindigkeit des Elektromotors zwischen vordefinierten Grenzwerten. Besonders bevorzugt ist die sichere Funktion sichere begrenzte Geschwindigkeit („Safely-Limited Speed“, SLS). Folglich wird die Drehzahl des Elektromotors mittels der Ermittlung des Flussraumzeigers überwacht, wobei zweckmäßigerweise keine Messwerte eines sicheren Gebers herangezogen werden. Insbesondere wird bei der sicheren Funktion die Drehzahl mit einem Grenzwert verglichen. Geeigneterweise wird bei Überschreiten des Grenzwerts die Bestromung des Elektromotors verringert. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit des Vergleichs eine zweite sichere Funktion ausgeführt. Mit anderen Worten wird bei der sicheren Funktion die Drehzahl mit dem Grenzwert verglichen, und in Abhängigkeit hiervon die zweite sichere Funktion ausgeführt. Beispielsweise wird die zweite sichere Funktion ausgeführt, wenn die Drehzahl kleiner als der Grenzwert ist. Alternativ wird bevorzugt die zweite sichere Funktion ausgeführt, falls die Drehzahl größer als der Grenzwert ist.For example, the safe function is Safe Direction (SDI). Consequently, the electric motor is prevented from operating in an undesired direction of rotation. Alternatively, the safe function is "SSM" (Safe Speed Monitor). Consequently, a safe output signal is generated as long as the speed of the electric motor remains below a certain specific value. Alternatively, the safe function is "SSR" (Safe Speed Range). As a result, the speed of the electric motor remains between predefined limits. Particularly preferred is the safe safe limited speed (SLS) function. Consequently, the rotational speed of the electric motor is monitored by means of the determination of the flow space vector, whereby expediently no measured values of a safe encoder are used. In particular, the speed is compared with a limit value in the safe function. Suitably, when the limit value is exceeded, the energization of the electric motor is reduced. Preferably, a second secure function is performed depending on the comparison. In other words, in the safe function, the speed is compared with the limit, and in response to this, the second safe function is performed. For example, the second safe function is performed when the speed is less than the limit. Alternatively, the second safe function is preferably carried out if the rotational speed is greater than the limit value.
Vorzugsweise werden die Drehzahl und der Grenzwert vorzeichenlos gewählt. Mit anderen Worten werden lediglich Absolutwerte zum Vergleich herangezogen. Auf diese Weise ist die Sicherheitsüberwachung unabhängig von der Drehrichtung des Elektromotors, und auch eine etwaige, ungewollte Drehrichtungsumkehr des Elektromotors wird berücksichtigt. Alternativ werden die Drehzahl und der Grenzwert mit Vorzeichen gewählt.Preferably, the speed and the limit are selected unsigned. In other words, only absolute values are used for comparison. In this way, the safety monitoring is independent of the direction of rotation of the electric motor, and also any, unintentional reversal of the direction of rotation of the electric motor is taken into account. Alternatively, the speed and the limit are selected with signs.
Als zweite sichere Funktion wird zweckmäßigerweise sicherer Betriebshalt („Safe Operating Stop“; SOS) ausgeführt, also eine Veränderung der Position des Elektromotors unterbunden. Alternativ ist die zweite sichere Funktion sichere Bremsansteuerung („Safe Brake Control“; SBC), es wird also sicher eine externe Bremse oder Haltebremse angesteuert. Besonders bevorzugt wird als zweite sichere Funktion ein sicher abgeschaltetes Moment herangezogen („safe torque off“;
Bevorzugt ist der Elektromotor frei von einem sicheren Drehzahlgeber. Mit anderen Worten weist der Elektromotor keinen sicheren Drehzahlgeber (Drehgeber) auf, ist also sicherer drehzahlgeberlos. Auf diese Weise sind die Herstellungskosten der Antriebseinheit verringert, wobei jedoch aufgrund der Kontrolleinheit dennoch eine vergleichsweise hohe Sicherheit gewährleistet ist. Unter sicherem Drehzahlgeber wird insbesondere jeder Drehzahl- und/oder Lagegeber verstanden, mittels dessen eine Sicherheitsüberwachung erfolgt, also in Abhängigkeit der mittels dessen direkt gemessener Drehzahl-/Lagewerte eine Ausführung einer sicheren Funktion erfolgt, und/oder dessen Messwerte mehrfach zur Erstellung des Drehzahl- /Lagewerts ausgewertet werden. Hierfür umfasst der sichere Drehzahlgeber eine Auswerteelektronik, die mehrkanalig aufgebaut ist.Preferably, the electric motor is free of a safe speed sensor. In other words, the electric motor does not have a safe speed sensor (rotary encoder), so it is safer without a rotor. In this way, the manufacturing cost of the drive unit are reduced, but due to the control unit nevertheless a comparatively high level of security is ensured. A safe speed sensor is understood in particular to be any speed and / or position encoder, by means of which a safety monitoring takes place, that is to say depending on the directly measured speed / position values an execution of a safe function takes place, and / or its measured values are repeatedly used to generate the rotational speed. / Position value are evaluated. For this purpose, the safe speed sensor includes evaluation, which is constructed multi-channel.
Geeigneterweise ist der Elektromotor eine Synchronmaschine, was eine vergleichsweise präzise Bestimmung der Lage des Elektromotors ermöglicht sowie dessen Regelung erleichtert. Beispielsweise ist der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC). Besonders bevorzugt ist der Elektromotor ein Servomotor, der insbesondere einen Drehzahlgeber zur Regelung aufweist. Dieser Drehzahlgeber ist z.B. kein sicherer Drehzahlgeber, und dient lediglich der Regelung der Drehzahl. Mit anderen Worten wird in Abhängigkeit der mittels dieses Drehzahlgebers erstellter Messwerte keine sichere Funktion ausgeführt. Zumindest jedoch weist dieser Drehzahlgeber bevorzugt lediglich eine einkanalige Auswertung auf, was die Kosten der Antriebseinheit verringert, insbesondere die Herstellungskosten einer Auswerteelektronik des Drehzahlgebers.Suitably, the electric motor is a synchronous machine, which allows a comparatively precise determination of the position of the electric motor and facilitates its regulation. For example, the electric motor is a brushless DC motor (BLDC). Particularly preferably, the electric motor is a servo motor, which in particular has a speed sensor for the control. This speed sensor is e.g. no safe speed sensor, and only serves to control the speed. In other words, no reliable function is carried out depending on the measured values produced by means of this speed sensor. At least, however, this speed sensor preferably has only a one-channel evaluation, which reduces the cost of the drive unit, in particular the manufacturing cost of an evaluation of the speed sensor.
Vorzugsweise ist die Antriebseinheit Bestandteil einer Industrieanlage. Insbesondere weist der Umrichter eine maximale Leistungsabgabe und/oder der Elektromotor eine maximale Leistungsaufnahme zwischen 700 W und 500 kW auf. Zweckmäßigerweise ist die Leistungsabgabe/Leistungsaufnahme größer oder gleich 1 kW, 5 kW, 10 kW, 50 kW, 100 kW oder 200 kW. Zum Beispiel ist die Leistungsabgabe/Leistungsaufnahme kleiner oder gleich 400 kW, 250 kW, 100 kW, 50 kW, 15 kW oder 2 kW. Preferably, the drive unit is part of an industrial plant. In particular, the converter has a maximum power output and / or the electric motor has a maximum power consumption between 700 W and 500 kW. Conveniently, the power output / power consumption is greater than or equal to 1 kW, 5 kW, 10 kW, 50 kW, 100 kW or 200 kW. For example, the power output / power consumption is less than or equal to 400 kW, 250 kW, 100 kW, 50 kW, 15 kW or 2 kW.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 schematisch einen mittels eines Umrichters betriebenen Elektromotor, -
2 einen Flussraumzeiger mit einem Winkel, und -
3 ein Verfahren zur Sicherheitsüberwachung des mittels des Umrichters betriebenen Elektromotors.
-
1 schematically an electric motor operated by an inverter, -
2 a river space pointer with an angle, and -
3 a method for safety monitoring of the electric motor operated by means of the converter.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
In
Die Brückenzweigen
Die Halbleiterschalter
Die Steuereinheit
In einem zweiten Arbeitsschritt
In einem dritten Arbeitsschritt
In einem vierten Arbeitsschritt
Falls die Drehzahl
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Antriebseinheitdrive unit
- 44
- Elektromotorelectric motor
- 66
- Umrichterinverter
- 88th
- Brückenzweigbridge branch
- 1010
- Leitungmanagement
- 1212
- HalbleiterschalterSemiconductor switches
- 1414
- positiver Polpositive pole
- 1616
- negativer Polnegative pole
- 1818
- ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
- 2020
- Steuereinheitcontrol unit
- 2222
- Stromsensorcurrent sensor
- 2424
- Kontrolleinheitcontrol unit
- 2626
- Verfahrenmethod
- 2828
- erster Arbeitsschrittfirst step
- 3030
- zweiter Arbeitsschrittsecond step
- 3232
- dritter Arbeitsschrittthird step
- 3434
- vierter Arbeitsschrittfourth step
- 3636
- Koordinatensystemcoordinate system
- 3838
- fünfter Arbeitsschrittfifth step
- 4040
- sechster Arbeitsschrittsixth step
- 4242
- Grenzwertlimit
- 4444
- siebter Arbeitsschrittseventh step
- 4646
- achter Arbeitsschritt eighth step
- αα
- Winkelangle
- II
- elektrischer Stromelectrical current
- StromraumzeigerCurrent space vector
- nn
- Drehzahlrotation speed
- R1 R 1
- Statorwiderstandstator
- SLSSLS
- sichere begrenzte Geschwindigkeitsafe limited speed
- STOSTO
- zweite sichere Funktionsecond safe function
- TT
- Temperaturtemperature
- SpannungsraumzeigerVoltage space vector
- UU
- Motorspannungmotor voltage
- UZ U Z
- ZwischenkreisspannungIntermediate circuit voltage
- FlussraumzeigerFlux space vector
- StatorflussraumzeigerStatorflussraumzeiger
- RotorflussraumzeigerRotor flux space vector
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10358359 B4 [0007]DE 10358359 B4 [0007]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Drury et al., Adaptive sensorless position estimation of a field-weakened permanent magnet machine over an extended temperature range, 5th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives, 2010 [0006]Drury et al., Adaptive Sensorless Position Estimation of a field-weakened permanent magnet machine at extended temperature range, 5th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives, 2010 [0006]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202015009737.5U DE202015009737U1 (en) | 2015-01-27 | 2015-01-27 | Drive unit with a control unit for safety monitoring |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015000986.9A DE102015000986A1 (en) | 2015-01-27 | 2015-01-27 | Safety monitoring system and drive unit with a safety monitoring control unit |
DE202015009737.5U DE202015009737U1 (en) | 2015-01-27 | 2015-01-27 | Drive unit with a control unit for safety monitoring |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202015009737U1 true DE202015009737U1 (en) | 2019-10-09 |
Family
ID=54053952
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202015009737.5U Active DE202015009737U1 (en) | 2015-01-27 | 2015-01-27 | Drive unit with a control unit for safety monitoring |
DE102015000986.9A Withdrawn DE102015000986A1 (en) | 2015-01-27 | 2015-01-27 | Safety monitoring system and drive unit with a safety monitoring control unit |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015000986.9A Withdrawn DE102015000986A1 (en) | 2015-01-27 | 2015-01-27 | Safety monitoring system and drive unit with a safety monitoring control unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE202015009737U1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018220769A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Lenze Automation Gmbh | Method of monitoring the operation of a frequency converter and frequency converter |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10358359B4 (en) * | 2003-12-12 | 2014-01-30 | Lenze Automation Gmbh | Control unit with scalable safety functions for an electric drive |
-
2015
- 2015-01-27 DE DE202015009737.5U patent/DE202015009737U1/en active Active
- 2015-01-27 DE DE102015000986.9A patent/DE102015000986A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102015000986A1 (en) | 2016-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102013109624A1 (en) | Regulating device for permanent magnet synchronous motor, which prevents irreversible demagnetization of the permanent magnet and control system for it | |
EP2499737B1 (en) | Method for checking the plausibility of the torque of an electrical machine and machine controller for controlling an electrical machine and for carrying out the method | |
DE102011009563A1 (en) | Method for improving the efficiency of a multiphase motor, and motor for carrying out such a method | |
DE102008058434A1 (en) | Motor drive apparatus and method for an electric power steering system | |
DE102012212972A1 (en) | Method and device for determining an electrical torque of an electrical machine | |
DE102016224178A1 (en) | Control of a six-phase PSM | |
EP3046250B1 (en) | Method for torque monitoring and converter | |
EP2555417B1 (en) | Determination of a rotor angle of an electric motor in a vehicle with wheel sensors | |
EP2037568B1 (en) | Method for operating a motorised positioning device and corresponding positioning device | |
DE202015009737U1 (en) | Drive unit with a control unit for safety monitoring | |
DE102012110271B4 (en) | Device and method for braking an electric motor | |
EP2982035B1 (en) | Method for starting a variable-speed electric motor | |
DE102010021488A1 (en) | Method for copper loss-optimal control and/or regulation of asynchronous machine, involves computing and defining control value of regulator and adapting voltage vector to regulator over control value | |
DE102014211881A1 (en) | Method for checking a position of a rotor of an electrical machine | |
DE102014224046A1 (en) | Control of a rotating field machine | |
DE102014106716B4 (en) | Rotary electric machine control device having an abnormality detection function | |
EP3026811A1 (en) | Method for determining an angular error in an electronically commutated synchronous machine, device and motor vehicle system | |
DE102012213386A1 (en) | Method for operating induction machine for propulsion system of e.g. power steering of motor car, involves controlling inverter based on vector with time delay, and compensating delay error by control process | |
DE102012208747A1 (en) | Method for operating permanent-magnet synchronous machine for e.g. electric drive of automobile, involves providing pulse width modulation default values for phases of machine upon detection of short circuit at power switches of phases | |
WO2018095482A1 (en) | Method and circuit arrangement for determining the position of a rotor in an electric motor | |
EP2556587A2 (en) | Method for setting an optimal operating point for a synchronous machine, method for controlling a synchronous machine, and synchronous machine | |
EP3098960A2 (en) | Method for operating an electric machine and drive | |
DE102020129635A1 (en) | DYNAMIC CONTROL OF SOURCE CURRENT IN ELECTRIC MOTOR DRIVE SYSTEMS | |
DE102014210027A1 (en) | Method and device for initializing a control for a current for operating an asynchronous three-phase machine | |
DE102016214243A1 (en) | Monitoring a field-oriented control of an asynchronous machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R207 | Utility model specification | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |