DE3882902T2

DE3882902T2 - Wechselstrommotorregelungssystem mit notsteuerung.

Info

Publication number: DE3882902T2
Application number: DE88904616T
Authority: DE
Inventors: Maso Iwasa; Masayuki Mori
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 1987-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1993-11-18
Anticipated expiration: 2008-05-21
Also published as: JPH0697875B2; BR8807060A; FI890242A0; FI890242A; JPS63290197A; AU602094B2; EP0314812A1; FI100148B; US5070290A; EP0314812B1; WO1988009584A1; DE3882902D1; AU1783288A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Steuersystem für einen Wechselstrommotor wie z. B. einen Asynchronmotor. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung ein Steuersystem mit einer Wechselrichterschaltung zum Antreiben eines Asynchronmotors einer Aufzuganlage. Speziell bezieht sich die Erfindung auf eine Wechselrichterschaltung für einen Aufzug-Antriebs-Asynchronmotor, der bei Netzausfall, beispielsweise einer Unterbrechung zu Wartungszwecken oder dergleichen, in eine Notsteuerbetriebsart übergeht.
Wenn ein Wechselrichter in einer Antriebseinrichtung für einen Aufzug eingesetzt wird, wird zum Beschleunigen und zum Verzögern eines die Aufzugkabine antreibenden Asynchronmotors Antriebsleistung angelegt, deren Spannung und Frequenz variabel sind. Die Menge der dem Asynchronmotor zugeführten Antriebsleistung wird durch Pulsbreitenmodulation (PWM) gesteuert, um den an den Wechselrichter gelegten Strompegel konstant zu halten.
Bei modernen Aufzugsantriebssystemen, speziell bei Antriebssystemem für Großraumaufzüge wurde eine große Leistungsausnutzung dadurch erreicht, daß in der Wechselrichterschaltung regenerierte Leistung zurückgeführt wurde.
Bei derartigen Aufzugsantriebssystemen werden die Wechselrichter ansprechend auf eine Unterbrechung zu Wartungszwecken oder eine Phasenunterbrechung außer Betrieb gesetzt. Dann werden mechanische Bremsen betätigt, um die Aufzugskabine anzuhalten. Da der Wechselrichter in derartigen herkömmlichen Antriebssystemen während des durch Serviceunterbrechungen oder Phasenunterbrechung ausgelösten Notsteuerbetriebs nicht arbeitet, wird die Trägheitsenergie des Aufzugs ausschließlich von der mechanischen Bremse aufgenommen. Folglich muß die in der Notsteuerung des Aufzugsantriebssystem verwendete mechanische Bremse eine Schwerlastvorrichtung sein, die ziemlich umfangreich ist.
Speziell im Fall von Großraum-Aufzügen hoher Geschwindigkeit, die heutzutage verfügbar sind, ist es schwierig, ein zufriedenstellendes Bremsmoment mit Hilfe der mechanischen Bremse zu erzeugen. Wenn außerdem der Asynchronmotor im Regeneratorbetrieb arbeitet, kann die regenerierte Energie während der durch Serviceunterbrechung oder Phasenunterbrechung ausgelöste Notsteuerung nicht in den Wechselrichter zurückgeführt werden. In derartigen Fällen besteht die Schwierigkeit, die regenerierte Energie zu absorbieren.
Die ältere WO-A-8801450 offenbart ein System, bei dem nach Erkennen eines Netzausfalls die Steuerschaltung den Leistungsfluß durch den Umrichter zu der Wechselspannungsquelle fester Frequenz verhindert und die Stromstärke der Wechselrichter-Ausgangsleistung auf einen vorbestimmten unteren Grenzwert reduziert, der ausreicht, um eine synchrone Beziehung zwischen dem Wechselrichter und dem Motor aufrechtzuerhalten. Hält der Netzausfall für eine bestimmte Zeit an, wird ein elektrischer Widerstand zwischen die relativ positiven und negativen Leiter geschaltet, um den Motor dynamisch abzubremsen. Wenn der Netzausfall während eines Regenerier-Zustands anhält, erzeugt ein Überspannungsdetektor eine Anzeige, um die dynamische Bremsung in Gang zu setzen, bevor die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist. Es ist aber möglich, daß auch bei Auftreten eines Netzausfalls dieser unentdeckt bleibt, da die Steuerung einen Wechselstrom für das Netzwerk erzeugen kann, die als die gleiche erscheint, wie sie von der Wechselstromquelle geliefert wird.
Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem für einen Aufzugs-Antriebs-Asynchronmotor zu schaffen, welches die oben erwähnten Nachteile in herkömmlichen Notsteuersystemen zu beseitigen vermag.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Antriebssystem für einen Aufzug zu schaffen, welches einen Asynchronmotor in einem Regeneratorbetrieb antreibt, was die Belastung der mechanischen Bremse, welche den Aufzug anhält, herabsetzt und somit einen kompakten Bau der mechanischen Bremse gestattet.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Antriebssystems für einen regenerativen Asynchronmotor, welches Schaltelemente in einer Wechselrichterschaltung des Antriebssystems vor Überspannungen oder Überstrom seitens der Energiequelle zu schützen vermag.
Zur Erreichung der oben erwähnten sowie weiterer Ziele wird erfindungsgemäß ein Steuersystem für einen Wechselstrommotor geschaffen, der selektiv in einem Leistungsbetrieb, bei dem ihm Wechselleistung zugeführt wird, und in einem Regeneratorbetrieb, bei dem Leistung in ihm regeneriert wird, betrieben wird, welches aufweist:
eine erste Einrichtung, die an eine Wechselstromversorgung angeschlossen ist, um im Leistungsbetrieb Wechselleistung in Gleichleistung umzusetzen und um im Regeneratorbetrieb Gleichleistung in Wechselleistung zum Einspeisen in die Versorgung umzusetzen;
eine zweite Einrichtung, die an die erste Einrichtung angeschlossen ist, um von dieser die umgesetzte Gleichleistung zu empfangen, die Gleichleistung umzusetzen in einen Wechselstrom gesteuerter Frequenz und Amplitude, um ihn dem Wechselstrommotor zuzuführen;
eine dritte Einrichtung, die der zweiten Einrichtung zugeordnet ist und auf den einen vorbestimmten Pegel während des Regeneratorbetriebs des Asynchronmotors übersteigenden Spannungspegel anspricht, um den Motor zwecks Verzögerung zu betreiben, nachdem der Netzausfall für eine bestimmte Zeitspanne anhält, und, wenn die dritte Einrichtung anschließend eine Überspannung feststellt, den Motor dynamisch zu bremsen;
eine zu dem Wechselstrommotor gehörige vierte Einrichtung zum Betätigen einer mechanischen Bremse; und
eine fünfte Einrichtung zum Steuern der zweiten Einrichtung, um den Motor mit einer einstellbaren Drehzahl anzutreiben, wobei die fünfte Einrichtung eine erste Notsteuereinrichtung enthält, die auf ein Netzausfallsignal anspricht, um die erste Einrichtung daran zu hindern, die regenerierte Wechselleistung der Stromversorgung zuzuführen, und um die Stromstärke der Ausgangsleitung der zweiten Einrichtung auf einen vorbestimmten unteren Grenzwert herabzusetzen, der niedrig genug ist, um eine synchrone Beziehung zwischen der zweiten Einrichtung und dem Motor aufrechtzuerhalten, um die dritte Einrichtung zu aktivieren für eine dynamische Bremsung des Motors, nachdem der Netzausfall für eine vorbestimmte Zeit lang anhält;
dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung außerdem auf den Strompegel anspricht, der einen vorbestimmten Pegel in der ersten Einrichtung während des Regenerationsbetriebs übersteigt, und daß die fünfte Einrichtung außerdem eine auf die dritte Einrichtung ansprechende zweite Notsteuereinrichtung aufweist, um entweder den Strompegel oder den Spannungspegel in der ersten Einrichtung festzustellen, welcher den vorbestimmten Pegel während des Regenerationsbetriebs des Wechselstrommotors übersteigt, um die vierte Einrichtung zu aktivieren und den Stromversorgungszustand der Stromversorgung zu überwachen, um einen Netzausfall festzustellen, während die vierte Einrichung aktiv ist, wobei die zweite Notsteuereinrichtung die erste Notsteuereinrichtung dann aktiviert, wenn ein Netzausfall festgestellt wird, während die vierte Einrichtung aktiv gehalten wird, während ansonsten die vierte Einrichtung so gesteuert wird, daß das Bremsmoment der mechanischen Bremse zum Verzögern des Motors bis zum Anhalten eingestellt wird.
Damit führt das Steuersystem die Notsteuerung ansprechend auf ein Versagen der Stromversorgung hin durch, beispielsweise ansprechend auf eine Serviceunterbrechung, einen Phasenbruch und dergleichen, wobei das System in dem ersten Notsteuerbetrieb und dem zweiten Notsteuerbetrieb arbeitet. Im ersten Notsteuerbetrieb wird eine dynamische Bremse zum Verzögern des Motors verwendet. Andererseits wird der zweite Notbetrieb nur dann ausgelöst, wenn der Motor im Regeneratorbetrieb angetrieben wird, um die regenerierte Leistung zu rezirkulieren und den Motor zu verzögern. In der zweiten Notsteuerbetriebsart wird eine mechanische Bremse betätigt. Während der zweiten Notsteuerbetriebsart wird der Zustand der Spannungsversorgung überwacht, um einen Ausfall der Spannungsversorgung festzustellen und die Steuerungsbetriebsart umzuschalten von dem zweiten Notsteuerbetrieb in den ersten Notsteuerbetrieb. Das Umschalten des Notsteuerbetriebs von dem zweiten Notsteuerbetrieb in den ersten Notsteuerbetrieb gewährleistet den synchronen Betrieb des Wechselrichters und des Motors, nachdem der Motor für den Fall, daß der Netzausfall nur eine kurze Zeitspanne angedauert hat, wie es bei einer vorübergehenden Serviceunterbrechung in einer Aufzuganlage der Fall ist, den Betrieb wieder aufgenommen hat.
In der bevorzugten Ausgestaltung kann das Steuersystem außerdem aufweisen: einen ersten Detektor, der zwischen die Stromversorgung und die Regeneratoreinrichtung geschaltet ist, um den Strompegel der regenerierten Leistung zu überwachen und ein erstes Detektorsignal ansprechend darauf zu erzeugen, daß der überwachte Strompegel eine gegebene Stromstärke übersteigt, während ein zweiter Detektor zwischen den Umrichter und den Wechselrichter geschaltet ist, um die von der Stromversorgung gelieferte Leistungsspannung zu überwachen und ein zweites Detektorsignal ansprechend darauf zu erzeugen, daß die überwachte Spannung einen gegebenen Spannungswert übersteigt, und die zweite Notsteuereinrichtung der Steuerschaltung auf entweder das erste oder das zweite Detektorsignal anspricht, um einen Notsteuerbetrieb durchzuführen. Die zweite Notsteuereinrichtung der Steuerschaltung prüft das erste und das zweite Detektorsignal für eine vorbestimmte zweite Zeitspanne, in der die mechanische Bremse inaktiv gehalten wird.
In der bevorzugten Anwendung wird der Asynchronmotor als Aufzugskabinen-Hebemotor eingesetzt, um eine Aufzugkabine zu bewegen, wobei die erste und die zweite Notsteuereinrichtung, wenn sie in Betrieb sind, den Asynchronmotor so steuern, daß er die Aufzugkabine an einer vorbestimmten Position zum Halten bringt.
Die Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und aus den begleitenden Zeichnungen der vorzugten Ausführungsform der Erfindung vollständiger verstanden, wobei die genannten Unterlagen jedoch nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt zu verstehen ist, sondern lediglich zum Zwecke der Erläuterung und des Verständnisses.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform einer Wechselstrommotor-Steuervorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 A-2H graphische Darstellungen zum Veranschaulichen des Betriebs nach der Erfindung; und
Fig. 3 ein Flußdiagramm einer Routine, die ansprechend auf eine Überspannung oder einen Überstrom in der Umrichterschaltung des Wechselstrommotor-Steuersystems nach Fig. 1 ausgelöst wird, um eine Notsteuerung durchzuführen.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Nunmehr bezugnehmend auf die Zeichnungen, insbesondere auf Fig. 1, enthält ein Umrichtersystem 20 Eingangsleiter 11,12 und 13 zum Empfangen elektrischer Leistung von einer geeigneten Drehstromquelle 10, beispielsweise dem üblichen Leitungsnetz. Die Eingangsleiter 11, 12 und 13 führen die Drehstromleistung zu einem Drehstrom-Gleichrichter 21, der die Wechselleistung in Gleichleistung umsetzt, um eine als relativ positiver Leiter 22 und relativ negativen Leiter 23 dargestellte Gleichstromverbindung zu speisen. Der Leistungsgleichrichter 21 enthält gemäß Darstellung mehrere parallele Paare von in Serie geschalteten Dioden. Ein Kondensator 24 überbrückt die Gleichstromverbindung zum Glätten der gleichgerichteten Leistung. Die Gieichleistung an dem Glättungskondensator 24 gelangt an jeweilige Gleichstromeingangsanschlüsse 30a und 30b eines Leistungswechselrichters 30. Der Wechselrichter 30 enthält gemäß Darstellung mehrere parallele Paare von in Serie geschalteten Leistungstransistorschaltungen, die so angeordnet und gesteuert werden, daß sie die Eingangs-Gleichleistung in eine Drehstrom-Ausgangsleistung mit einstellbarer Frequenz und Spannungsstärke um setzen. Jede der Leistungstransistorschaltungen hat einen bekannten Aufbau mit einem Leistungstransistor.
Obschon Leistungstransistorschaltungen allgemein dem Fachmann per se bekannt sind, läßt sich zur Bildung des Leistungswechselrichters 30 eine Leistungstransistorschaltung einsetzen, wie sie in der PCT-Veröffentlichung WO 88/09085, eingereicht am 13. Mai 1988, dargestellt ist.
Jeder Leistungstransistor in den Leistungstransistorschaltungen ist mit seiner Basis oder Steuerelektrode an eine Steuerschaltung 50 gekoppelt, welche die Leistungstransistoren mit zyklischen Gatterimpulsen versorgt, um die Leistungstransistoren in einer vorbestimmten Ablauffolge und mit einer gewünschten Frequenz einzuschalten. Der aus Leistungstransistoren aufgebaute Leistungswechselrichter kann ersetzt werden durch andere Arten von Wechselrichterschaltungen, beispielsweise durch einen Thyristor-Wechselrichter, einen GTO-Wechselrichter und dergleichen. Der Drehstrom-Ausgang wird über Ausgangsleiter 31, 32 und 33 auf einen Drehstrom-Asynchronmotor 40 gegeben, der dazu dient, eine (nicht dargestellte) Aufzug-Fahrgastkabiiie anzutreiben.
Der Asynchronmotor 40 kann angetrieben werden (Motor- oder Netzbetrieb) oder verzögert werden (Bremsbetrieb), wie es jeweils erforderlich ist, indem die Frequenz und die Amplitude der Erregung variiert werden, welche der Wechselrichter 30 an den Asynchronmotor 40 anlegt. Zu diesem Zweck reguliert und steuert die Steuerschaltung 50 den Betrieb des Wechselrichters 30 in programmierter Weise ansprechend auf mehrere Eingangssignale, welche ein Signal enthalten können, welches die gewünschte Motordrehzahl darstellt, außerdem ein Rückkopplungssignal, welches kennzeichnend für die Ist-Motordrehzahl ist. Die Steuerschaltung 50 verwendet eine Pulsbreitenmodulations-(PWM-)- Steuermethode zum Erzeugen von Gatterimpulsen, um die jeweiligen Leistungstransistoren des Wechselrichters 30 nach Maßgabe eines in der Steuerschaltung 50 programmierten Geschwindigkeitsmusters periodisch zu schalten.
Während des motorischen Betriebs des Wechselrichters 30 wird die von dem Wechselrichter erzeugte Wechselleistung dem Asynchronmotor 40 zum Antreiben der Aufzugskabine zugeführt. Andererseits wird beim Bremsen des Asynchronmotors 40 zum Anhalten der Aufzugskabine, wobei der Wechselrichter 30 im Regeneratorbetrieb arbeitet, regenerierte Leistung vom Asynchronmotor durch den Wechselrichter zurückgeführt und wird von einer dynamischen Bremsschaltung, die einen Verbrauchswiderstand 60 für regenerierte Leistung und einen Schalttransistor 62 enthält, absorbiert. Die regenerierte Leistung des Asynchronmotors 40 wird auch von dem Glättungskondensator 24 absorbiert.
Außerdem enthält das Umrichtersystem 20 mehrere parallele Paare von in Serie geschalteten Leistungstransistoren, die so angeordnet und gesteuert werden, daß der regenerierte Strom der Wechselstromversorgung 10 zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist jeder der Leistungstransistoren mit seiner Basis oder gesteuerten Elektrode an die Steuerschaltung 50 gekoppelt. Diese Leistungstransistoren können ersetzt werden durch gesteuerte Siliziumgleichrichter oder andere Schaltelemente, um das gleiche Ergebnis zu erzielen.
Die Steuerschaltung 50 arbeitet mit geregelter Gleichleistung, die von einer geregelten Konstantspannungsquelle (PS) 52 geliefert wird, die ihrerseits von dem Umrichtersystem 20 mit Gleichstrom versorgt wird. Die Steuerschaltung 50 empfängt Eingangsgrößen von verschiedenen Detektorschaltungen, einschließlich einer Netzausfall-Detektorschaltung (PF) 54, einer Spannungsmangel-Detektorschaltung (VS) 56 und einer Regenerierstrom-Detektorschaltung (RC) 58. Die Netzausfall-Detektorschaltung 54 ist mit drei Eingängen an die jeweiligen Eingangsleiter 11, 12 und 13 angeschlossen, um ein Netzausfall-Meldesignal NV zu erzeugen, wenn ein Netzausfall wie z. B. eine Serviceunterbrechung, eine offene Phase oder dergleichen auftritt. Die Spannungsmangel-Detektorschaltung 56 ist mit zwei Eingängen an den jeweiligen positiven und negativen Leiter 22 und 23 angeschlossen, um ein Spannungsmangel- Meldesignal UV zu erzeugen, wenn in der Wechselstromversorgung 10 oder in dem Wechselrichtersystem 20 ein Spannungsabfall erfolgt. Die Überstromdetektorschaltung 58 ist an die Eingangsleiter 11 und 13 angeschlossen, um während des Regenerationsbetriebs den Strompegel zu überwachen und ein Überstrom-Meldesignal OC zu erzeugen, wenn ein regenerierter Strom erfaßt wird, der einen vorbestimmten Wert übersteigt. Diese Signale NV, UV und OC werden der Steuerschaltung 50 zugeführt.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Glättungskondensator 24 parallel zu der dynamischen Bremsschaltung geschaltet, welche den Widerstand 60 und den Schalttransistor 62 enthält. Der Schalttransistor 62 ist mit einer Basis oder gesteuerten Elektrode an den Ausgang eines UND-Gatters 64 angeschlossen. Das UND-Gatter 64 ist mit einem Eingang an die Steuerschaltung 50 und mit dem anderen Eingang an eine Überspannungs- Detektorschaltung (OV) 66 angeschlossen. Die Überspannungs-Detektorschaltung 66 ist mit zwei Eingängen an den positiven und negativen Leiter 22 und 23 angeschlossen, um ein Überspannungs-Meldesignal OV in Form eines Signals mit hohem Pegel an das UND-Gatter 64 zu geben, wenn am Ausgang des Umrichtersystems 20 eine Überspannung auftritt. Es sei selbstverständlich angemerkt, daß der Schalttransistor 62 ersetzt werden kann durch einen gesteuerten Siliziumgleichrichter oder ein anderes Schaltelement.
Ansprechend auf das Netzausfall-Meldesignal NV oder das Spannungsmangel-Meldesignal UV führt die Steuerschaltung 50 die folgenden Steuervorgänge aus. Als erstes steuert die Steuerschaltung 50 die Leistungstransistoren des Umrichtersystems 20, um den Fluß des regenerierten Stroms zu der Wechselstromversorgung 10 zu unterbrechen. Dies hat die Wirkung, die Leistungstransistoren vor einem Durchbruch aufgrund übermäßigen Stromflusses zu schützen, der stattfindet, wenn ein Netzausfall während eines regenerativen Betriebszustands eintritt. Zweitens steuert die Steuerschaltung 50 den Gleichrichter 30 so, daß dessen Ausgangsstrom auf einen vorbestimmten unteren Grenzwert reduziert wird, der niedrig genug ist, um die synchrone Beziehung zwischen dem Wechselrichter 30 und dem Asynchronmotor 40 aufrechtzuerhalten. Dies hat die Wirkung, daß der Asynchronmotor am Laufen gehalten wird, während der Gleichspannungsabfall an den Leitern 22 und 23 minimiert wird, um auf diese Weise die Wiederaufnahme des Betriebs des Asynchronmotors bei Wiederherstellung der Netzleistung nach dem Netzausfall zu erleichtern. Als drittes erzeugt die Steuerschaltung 50 ein Signal mit hohem Pegel zum Öffnen des UND-Glieds 64. Das Ausgangssignal des UND-Glieds 64 ändert sich auf hohem Pegel, wodurch der Leistungstransistor 62 eingeschaltet und der Bremswiderstand 60 zu dem Kondensator 24 parallelgeschaltet wird, wenn die Überspannungs-Detektorschaltung 66 ein Überspannungs-Meldesignal OV erzeugt. Dies hat die Wirkung, daß die Leistungstransistoren und der Kondensator 24 vor einem Durchbruch aufgrund übermäßigen Stromflusses geschützt werden, welcher verursacht wird, nachdem der Fluß des regenerierten Stroms unterbrochen wird.
Die Betriebsweise der vorliegenden Erfindung läßt sich besser aus der folgenden Diskussion unter Bezugnahme auf die Fig. 2A - 2H und 3 verstehen. Es sei angenommen, im Zeitpunkt t&sub0; trete ein Netzausfall auf, wie in Fig. 2B gezeigt ist, und zwar während des Motorbetriebs, bei dem die Steuerschaltung 50 den Wechselrichter 30 so steuert, daß der Asynchronmotor 40 mit einer Solldrehzahl Ns angetrieben wird, wie in Fig. 2A zu sehen ist. Zu der Zeit t&sub1; erzeugt die Netzausfall-Detektorschaltung 54 oder die Spannungsmangel-Detektorschaltung 56 ein für den Netzausfall kennzeichnendes Signal für die Steuerschaltung 50, wie in Fig. 2D gezeigt ist. Ansprechend auf dieses Ausfall-Meldesignal schaltet die Steuerschaltung 50 die Leistungstransistoren in dem Umrichtersystem 20 ab, um zu verhindern, daß regenerierter Strom zu der Wechselspannungsversorgung 10 fließt, wie in Fig. 2F gezeigt ist. Die Steuerschaltung 50 steuert den Wechselrichter 30, um den Ausgangsstrom zu dem Asynchronmotor 40 auf einen vorbestimmten unteren Grenzwert zu verringern, der niedrig genug ist, um die synchrone Beziehung zwischen dem Wechselrichter 30 und dem Asynchronmotor 40 aufrechtzuerhalten, wie in Fig. 2H gezeigt ist. Gleichzeitig führt die Steuerschaltung 50 dem UND-Glied 64 ein Signal mit hohem Pegel zu.
Falls notwendig, kann die dynamische Bremsschaltung mit einem zugehörigen Selbstschutzsystem ausgestattet sein, wie es in der PCT-Veröffentlichung WO 88/06871, eingereicht am 26. Februar 1988, beschrieben ist.
Wenn die Spannungsversorgung von der Spannungsquelle innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne wieder zur Verfügung steht, d. h. innerhalb von einigen zehntel Sekunden, steuert die Steuerschaltung 50 das UND- Glied 64, um es zu schließen, indem ihm ein Signal mit niedrigem Pegel zugeführt wird. Damit wird der Schalttransistor 62 ausgeschaltet, um die dynamische Bremsschaltung nicht-leitend zu machen. Gleichzeitig wird veranlaßt, daß die auf den Asynchronmotor 40 einwirkende dynamische Bremsung aufhört. Wenn andererseits der Netzausfall für eine vorbestimmte Zeitspanne TD anhält, beispielsweise mehrere zehntel Sekunden, erfaßt die Steuerschaltung 50 die Dauer der die vorbestimmte Zeitspanne TD überschreitenden Zeit zu einem Zeitpunkt t&sub4; wie in Fig. 2E gezeigt ist, und sie steuert den Wechselrichter 30 so, daß der Asynchronmotor 40 verzögert wird, wie in Fig. 2A gezeigt ist, während gleichzeitig die Strombegrenzung aufgehoben wird, wie in Fig. 2C gezeigt ist. Unter diesen Umständen fließt Strom von dem Asynchronmotor 40 durch den Wechselrichter 30 zur Aufladung des Kondensators 24, was eine übermäßige Spannung an den Leitern 22 und 23 hervorruft. Die Überspannungs-Detektorschaltung 66 erfaßt diese übermäßige Spannung und erzeugt ein Überspannungs-Meldesignal OV. Da das UND-Glied 64 geöffnet worden ist, ändert das Überspannungs-Meldesignal OV das Ausgangssignal des UND-Glieds 64 auf dessen hohen Pegel, wodurch der Leistungstransistor 62 eingeschaltet und mithin der Bremswiderstand 60 parallel zum Kondensator 24 geschaltet wird, und zwar zum Zeitpunkt t&sub2;. Unter diesen Umständen dient der Bremswiderstand 60 dazu, Energie zu absorbieren, die durch das dynamische Bremsen zum Verzögern des Asynchronmotors 40 und zum Verringern des regenerierten Stroms erzeugt wird. Zu einem Zeitpunkt t&sub5;, wenn die Spannung an den Leitern 22 und 23 unter einen vorbestimmten Pegel abfällt, hält die Überspannungs-Detektorschaltung 66 die Erzeugung des Überspannungs- Meidesignals OV an und schaltet den Leistungstransistor 62 ab, um die dynamische Bremsung zu beenden. Anschließend wird eine mechanische Bremsvorrichtung dazu verwendet, den Aufzug zum Halten zu bringen.
Es sei angemerkt, daß während der Zeitspanne zwischen der Zeit t&sub1; und der Zeit t&sub4; der Wechselrichter 30 in normaler Betriebsweise arbeitet, mit der Ausnahme, daß sein Ausgangsstrom einem vorbestimmten unteren Grenzwert entspricht. Man nehme nun an, daß der Netzausfall im Zeitpunkt t&sub3; zu Ende ist, was vor dem Zeitpunkt t&sub3; liegt, wie in Fig. 2B durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, so daß die Steuerschaltung 50 den Wechselrichter 30 so steuert, daB dessen Ausgangsstrom wieder die Anfangsstärke annimmt, wie in Fig. 2H durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, und die Leistungstransistoren des Umrichtersystems 20 einschaltet, um einen Fluß des regenerierten Stroms zu der Wechselspannungsquelle 10 zu ermöglichen, wie in Fig. 2F durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Weiterhin hält die Steuerschaltung 50 das UND- Glied 64 geschlossen, um die dynamische Bremsfunktion des Bremswiderstandes 60 zu verhindern, wie in Fig. 2G durch die gestrichelte Linie gezeigt ist.
Wie zuvor beschrieben, spricht die Steuerschaltung 50 auf einen Netzausfall an, indem sie die Regenerierfunktion stoppt und den Ausgangsstrom des Wechselrichters auf einen vorbestimmten Minimalpegel reduziert, der niedrig genug ist, um eine synchrone Beziehung zwischen dem Wechselrichter 30 und dem Asynchronmotor 40 aufrechtzuerhalten. Wenn der Netzausfall innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne TD aufhört, bringt die Steuerschaltung 50 den Wechselrichter 30 in dessen normale Betriebsart zurück. Andernfalls befiehlt die Steuerschaltung 50 dem Asynchronmotor 40, in einem dynamischen Bremsbetrieb zu arbeiten. Tritt der Netzausfall während des regenerativen Betriebszustands auf, erzeugt der Überspannungs-Detektor 66 ein Überspannungs-Meldesignal, um den dynamischen Bremsbetrieb des Asynchronmotors in Gang zu setzen, bevor die Zeitspanne TD verstrichen ist, so daß der Asynchronmotor 40 angehalten werden kann.
Tritt ein Ausfall der Spannungsquelle 10 ein, während die Steuerschaltung 20 im Regeneratorbetrieb arbeitet, ist es möglich, daß der Eingangspegel der Eingangsleiter 11, 12 und 13 auf normalem Pegel verbleibt, da regenerierte Energie vorhanden ist. In einem solchen Fall kann die Netzausfall-Detektorschaltung 54 möglicherweise beim Feststellen des Netzausfalls versagen. Deshalb kann die Steuerschaltung 50 die normale Betriebssteuerung aufrechterhalten, während das System im Regeneratorbetrieb arbeitet. Ein Nothaltbetrieb erfolgt in der Umrichterschaltung 20 und Wechselrichterschaltung 30, wenn eine Überspannung oder ein Überstrom festgestellt wird, um die Leistungstransistoren innerhalb der Umrichterschaltung und der Wechselrichterschaltung zu schützen. Bei diesem Nothaltbetrieb wird der Asynchronmotor 40 zum Halten verzögert mit Hilfe der mechanischen Bremse oder der Kombination der mechanischen Bremse und der dynamischen Bremse. Als Folge davon wird die synchrone Beziehung zwischen dem Wechselrichter 30 und dem Asynchronmotor 40 zerstört. Wenn dies also im Stand der Technik geschieht, ist der synchrone Betrieb nach vorübergehender Serviceunterbrechung nicht möglich.
Um dies zu vermeiden, führt die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Asynchronmotor-Antriebsystems einen Notsteuerbetrieb gemäß der in Fig. 3 dargestellten Routine durch, wenn eine Abnormalität der Spannugsversorgung während des Regeneratorbetriebs festgestellt wird. Da die Abnormalität der Spannungsversorgung 10 von der Detektorschaltung 58 für regenerierten Strom oder der Überspannungs- Detektorschaltung 66 festgestellt wird, spricht ersichtlich die Steuerschaltung 50 auf das Überstrom-Meldesignal OC seitens der Detektorschaltung 58 für regenerierten Strom und/oder das Überstrom-Meldesignal OV von der Überspannungs-Detektorschaltung 66 während des Regeneratorbetriebs des Systems an, um entsprechend der Routine nach Fig. 3 den Notsteuerbetrieb einzuleiten.
Da bei der bevorzugten Ausführungsform die Überspannung an den Leiter 22 und 23 eine Überspannung in der Umrichterschaltung 20 widerspiegelt und der Überstrom in den Leitern 11 und 13 den Überstrom in dem Umrichter widerspiegelt, wird der Notsteuerbetrieb ansprechend auf eine Überspannung oder einen Überstrom in dem Umrichter 20 eingeleitet.
Unmittelbar nach dem Start des Notsteuerbetriebs wird die mechanische Bremse für den Asynchronmotor 40 oder die Aufzugkabine zwecks Verzögerung im Schritt 102 betätigt. Während dieser Verzögerung durch mechanische Bremsung wird der Signalpegel des Netzausfall-Meldesignals NV im Schritt 104 zyklisch geprüft. Wenn im Schritt 104 Netzausfall festgestellt wird, erfolgt in einem Schritt 106 die Notsteuerung ansprechend auf den Netzausfall, wie es in Verbindung mit dem Zeitdiagramm nach Fig. 2 erläutert ist.
Wenn andererseits der Netzausfall bei Prüfung im Schritt 104 nicht festgestellt wird, wird im Schritt 108 die verstrichene Zeit geprüft. Wenn die geprüfte verstrichene Zeit im Schritt 108 kürzer als eine gegebene Zeitspanne ist, erfolgt wiederum der Prozeß nach Schritt 104. Deshalb werden innerhalb der gegebenen Zeitspanne die Schritte 104 und 108 zyklisch und wiederholt ausgeführt, um einen Ausfall der Spannungsversorgung 10 während des Verzögerungsvorgangs festzustellen. Wenn während der gegebenen Zeitspanne der Ausfall der Spannungsversorgung 10 durch den Prozeß in den Schritten 104 und 108 nicht festgestellt wird, wird das mechanische Bremsen in aktiver Weise fortgesetzt, und die Bremskraft läßt sich zum Anhalten des Asynchronmotors 40 im Schritt 108 erhöhen.
Aufgrund des vorstehend beschriebenen Prozesses läßt sich eine Abnormalität der Spannungsversorgung 10, beispielsweise eine Serviceunterbrechung, eine offene Phase und dergleichen, auch dann stets erkennen, wenn das System im Regeneratorbetrieb arbeitet. Deshalb läßt sich bei Feststellung des Netzausfalls die auf den Netzausfall ansprechende Notsteuerung ausführen, wie sie oben in Verbindung mit dem Zeitdiagramm nach Fig. 2 diskutiert ist. Dies vermeidet die Notwendigkeit eines Nothalts des Asynchronmotors ansprechend auf eine Abnormalität der Spannungsversorgung. Außerdem kann durch Ausführen der auf den Netzausfall ansprechenden Notsteuerung der synchrone Betrieb der Wechselrichterschaltung und des Asynchronmotors auch dann aufrechterhalten werden, wenn die Stromversorgung vorübergehend unterbrochen ist.
Während die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsform offenbart wurde, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu erreichen, versteht sich, daß die Erfindung auf verschiedene Weise ausgeführt werden kann, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
Deshalb versteht sich die Erfindung als sämtliche mögliche Ausführungsformen und Modifikationen derartiger Ausführungsformen, die ohne Abweichung vom Grundgedanken der Erfindung gemäß beigefügten Ansprüchen ausführbar sind, umfassend.
Obschon das dargestellte Ausführungsbeispiel des Asynchronmotor- Antriebsteuersystems eine Motordrehzahlsteuerung beim Notsteuerbetrieb durchführt, ist es möglich, die gleiche Idee oder den gleichen Prozeß bei der Notsteuerung für eine Asynchronmotor-Drehmomentsteuerung zu verwirklichen. In diesem Fall kann in vorteilhafter Weise die Motor- Drehmomentsteuerung eingesetzt werden, die in der PCT-Veröffentlichung PCT-WO 88/09087, eingereicht am 13. Mai 1988, diskutiert ist.
Obschon das dargestellte Ausführungsbeispiel einfach den Synchronbetrieb des Asynchronmotors und des Wechselrichters bei erneutem Verfügbarsein der Stromversorgung nach vorübergehender Serviceunterbrechung aufnimmt, ist es auch möglich, den Motor bei Wiederaufnahme des Service zu beschleunigen oder den Motor vorübergehend anzuhalten und anschließend den Motor erneut zu starten. In anderen Worten, das Motorantriebsmuster nach erneutem zur-Verfügung-stehen der unterbrochenen Leistung läßt sich frei wählen.
Wenn die Hubrichtung der Aufzugskabine bei Feststellung einer Abnormalität der Stromversorgung ein Antriebsmoment beim Regeneratorbetrieb erfordert, so kann das weiterhin beim Notsteuerbetrieb möglich sein, die Aufzugskabine im nächsten Geschoß anzuhalten. Für den Fall, daß ein Netzausfall während des Leistungsbetriebs erfolgt und die Geschwindigkeit hoch und die für eine sichere Verzögerung erforderliche Strecke lang ist, läßt sich das Motorantriebsgeschwindigkeitsmuster zum Verzögern sowie das Bremsmoment in einem Notsteuerbetrieb so steuern, daß die Aufzugskabine an einer Stelle angehalten wird, an der die Aufzugtür sicher geöffnet und geschlossen werden kann.

Claims

1. Steuersystem für einen Wechselstrommotor (40), der selektiv in einem Leistungsbetrieb, bei dem ihm Wechselleistung zugeführt wird, und in einem Regeneratorbetrieb, bei dem Leistung in ihm regeneriert wird, betrieben wird, umfassend:

eine erste Einrichtung (20), die an eine Wechselstromquelle (10) angeschlossen ist, um Wechselleistung umzusetzen in Gleichleistung beim Leistungsbetrieb, und um Gleichleistung umzusetzen in Wechselleistung zum Ein speisen in die Stromversorgung beim Regeneratorbetrieb;

eine zweite Einrichtung (30), die an die erste Einrichtung (20) angeschlossen ist, um von dieser die umgesetzte Gleichleistung zu empfangen, und die Gleichleistung umzusetzen in einen Wechselstrom einer gesteuerten Frequenz und Amplitude zur Speisung des Wechselstrommotors (40);

eine dritte Einrichtung (58, 66), die der zweiten Einrichtung (30) zugeordnet ist und auf den Spannungspegel, der einen vorbestimmten Pegel in der ersten Einrichtung (20) während des Regeneratorbetriebs des Asynchronmotors (40) übersteigt, anspricht, um den Motor (40) für eine Verzögerung zu betreiben, nachdem der Netzausfall für eine vorbestimmte Zeitspanne anhält, und, wenn die dritte Einrichtung anschließend eine übermäßige Spannung feststellt, den Motor (40) dynamisch zu bremsen;

eine vierte Einrichtung, die dem Wechselstrommotor (40) zugeordnet ist, um eine mechanische Bremse zu betätigen; und

eine fünfte Einrichtung (50) zum Steuern der zweiten Einrichtung (30) zum Antreiben des Motors (40) bei einer einstellbaren Drehzahl, wobei die fünfte Einrichtung (50) eine erste Notsteuereinrichtung enthält, die auf ein Netzausfallsignal anspricht, um die erste Einrichtung daran zu hindern, die regenerierte Wechselleistung der Stromquelle (10) zuzuführen, und um die Stromstärke der Ausgangsleistung der zweiten Einrichtung auf einen vorbestimmten unteren Grenzwert zu reduzieren, der niedrig genug ist, um eine synchrone Beziehung zwischen der zweiten Einrichtung (30) und dem Motor (40) aufrechtzuerhalten, um die dritte Einrichtung aktiv für das dynamische Bremsen des Motors zu machen, nachdem der Netzausfall für eine vorbestimmte Zeitspanne anhält, wobei die dritte Einrichtung außerdem darauf anspricht, daß der Strompegel einen vorbestimmten Pegel in der ersten Einrichtung (20) während des Regeneratorbetriebs übersteigt, und die fünfte Einrichtung (50) außerdem eine zweite Notsteuereinrichtung enthält, die auf die dritte Einrichtung (58, 66) anspricht, die den Strompegel oder den Spannungspegel in der ersten Einrichtung (20), der den vorbestimmten Pegel während des Regeneratorbetriebs des Wechselstrommotors (40) übersteigt, erfaßt, um die vierte Einrichtung zu aktivieren und den Stromversorgungszustand der Spannungsquelle (10) zu überwachen, um einen Netzausfall festzustellen, während die vierte Einrichtung aktiv ist, wobei die zweite Notsteuereinrichtung die erste Notsteuereinrichtung dann aktiviert, wenn ein Netzausfall festgestellt wird, während die vierte Einrichtung aktiv gehalten wird, ansonsten die vierte Einrichtung so gesteuert wird, daß ein Bremsmoment der mechanischen Bremse zum Verzögern des Motors (40) bis zum Halt eingestellt wird.

2. Steuersystem für einen Wechselstrommotor nach Anspruch 1, bei dem die dritte Einrichtung außerdem aufweist: einen ersten Detektor (58), der zwischen die Spannungsquelle (10) und die erste Einrichtung geschaltet ist, um den Strompegel der regenerierten Leistung zu überwachen, damit ein erstes Detektorsignal erzeugt wird in Abhängigkeit davon, daß der überwachte Strompegel einen gegebenen Stromwert übersteigt, und einen zweiten Detektor (66), der zwischen die erste (20) und die zweite (30) Einrichtung geschaltet ist, um die von der Spannungsquelle gelieferte Versorgungsspannung zu überwachen und ein zweites Detektorsignal ansprechend darauf zu erzeugen, daß die überwachte Spannung einen gegebenen Spannungswert übersteigt, wobei die zweite Notsteuereinrichtung der fünften Einrichtung (50) auf das erste oder das zweite Detektorsignal anspricht, um einen Notsteuerbetrieb durchzuführen.

3. Steuersystem für einen Wechselstrommotor nach Anspruch 2, bei dem die zweite Notsteuereinrichtung der fünften Einrichtung (50) das erste und das zweite Detektorsignal während einer gegebenen Zeitspanne prüft, in welcher die vierte Einrichtung in einem aktiven Zustand gehalten wird, um die mechanische Bremse zu betätigen.

4. Steuersystem für einen Wechselstrommotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die fünfte Einrichtung (50) eine zu der ersten Notsteuereinrichtung gehörige Einrichtung zum Zurückbringen der Stromstarke der Wechselrichter-Ausgangsleistung zu deren Anfangswert aufweist, wenn der Netzausfall für die vorbestimmte Zeitspanne anhält.

5. Steuersystem für einen Wechselstrommotor nach Anspruch 4, bei dem die fünfte Einrichtung (50) eine Einrichtung zum Steuern der zweiten Einrichtung (30) zum Antreiben des Motors (40) mit einer verzögerten Geschwindigkeit enthält, wenn der Netzausfall für eine vorbestimmte Zeitspanne anhält.

6. Steuersystem für einen Wechselstrommotornach nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem die erste Einrichtung mehrere Schaltelemente enthält, die so gesteuert werden, daß sie selektiv einen Leistungsfluß von der zweiten Einrichtung zu der Spannungsversorgung während des Regeneratorbetriebs ermöglichen und blockieren.

7. Steuersystem für einen Wechselstrommotor nnch irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem die zweite Einrichtung (30) einen Wechselrichter aufweist, der an die erste Einrichtung über relativ positive und negative Leiter angeschlossen ist.

8. Steuersystem für einen Wechselstrommotor nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Wechselstrommotor (40) ein Asynchronmotor ist.

9. Wechselstromsteuersystem nach Anspruch 8, bei dem der Asynchronmotor (40) ein Aufzugskabinen-Hebemotor zum Bewegen einer Aufzugskabine ist, und die erste und die zweite Notsteuereinrichtung im Betrieb den Asynchronmotor so steuern, daß die Aufzugskabine an einer vorbestimmten Hubstelle anhält.