DE19825972A1 - Sicherheitsvorrichtung für Umrichter-gespeiste Elektromotoren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für umrichtergespeiste Elektromotoren (M1, M2, ...Mn) zum schnellen Entladen eines den Motoren gemeinsamen Zwischenkreises (Z), die dadurch gekennzeichnet ist, daß Steuermittel (S1, S2, ...Sn) zur Ansteuerung eines dem Zwischenkreis (Z) nachgeschalteten Wechselrichters (1, 2, ...n) vorgesehen sind, die unmittelbar nach dem Ausschalten der Netzspannungsversorgung den Wechselrichter (1, 2, ...n) so ansteuern, daß die Energie des Zwischenkreises (Z) schnell über die Motorwicklung (10, 11, ...1n) des Motors (M1, M2, ...Mn) entladen wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für umrichtergespeiste Elektromotoren zum schnellen Entladen eines dem Motor oder den Motoren gemeinsamen Zwischenkreises.

Bei umrichtergesteuerten Motoren erfordert es häufig die Sicherheit, daß jeder Motor angehalten werden kann und danach sicher steht, d. h. die Motorwelle kann nicht infolge eines Fehlers anrucken. Die dafür geltende Sicherheitsnorm ist 1 prEN 954-1. U-Umrichter stehen mit nur einem Netzschütz in Verbindung. Eine sichere Unterbrechung der Energieversorgung erfordert eine zusätzliche Abschaltmöglichkeit, z. B. Motorschütze in den Motorzuleitungen.

Bekannt sind Sicherheitsvorrichtungen für umrichtergespeiste Elektromotoren, die über zusätzliche Kontakte des Netzschützers und zusätzliche Widerstände den zwischen einem Netzgleichrichter und dem oder den Wechselrichtern liegenden Zwischenkreis entladen. Diese zusätzlichen Kontakte sind nur als Hilfskontakte ausführbar und können gegenüber den Hauptkontakten geringere Ströme schalten. Der Widerstandswert der Entladeströme und somit auch die Entladezeit ist durch diese geringeren Ströme festgelegt. Durch unvermeidbares Prellen der Schützkontakte beim Ausschalten entsteht erhöhter Kontaktverschleiß, so daß die Hilfskontakte nach einigen Schaltzyklen ausfallen oder auch zusammenschweißen.

Vorteile und Aufgaben der Erfindung

Angesichts dieser Probleme ist es Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitsvorrichtung für umrichtergespeiste Elektromotoren anzugeben, welche im wesentlichen keine zusätzlichen Bauteile benötigt, verschleißfrei arbeitet und dennoch in der Lage ist, nach dem Ausschalten der Spannungsversorgung schnell die Energie des Zwischenkreises über die Motor­ wicklungen zu entladen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Steuermittel zur Ansteuerung eines dem Zwischenkreis nachgeschalteten Wechselrichters vorgesehen sind, die unmittelbar nach dem Ausschalten der Netzspannungs­ versorgung den Wechselrichter so ansteuern, daß die Energie des Zwischenkreises schnell über die Motorwicklung des Motors entladen wird.

Unmittelbar nach dem Ausschalten der Spannungsversorgung, d. h. bei abgefallenem Netzschütz oder abgefallenen Netzschützen wird der Wechselrichter zur schnellen Entladung der Energie des Zwischenkreises über die Motorwicklung oder die Motorwicklungen durch die Steuermittel bevorzugt so angesteuert, daß die momentane Position der Motorwelle nicht verändert wird. Arbeiten mehrere Wechselrichter an einem gemeinsamen Zwischenkreis, so entlädt jeder Wechselrichter den Zwischenkreis. Somit ist auch bei Ausfall eines Wechselrichters eine sichere Entladung des Zwischenkreises durch die restlichen Wechselrichter gegeben.

Zusätzlich können bei U-Umrichtern Motorschütze in den Motorzuleitungen liegen, die einen sicheren Halt gewährleisten. Soll das gleiche Sicherheitsniveau nur mit Netzschützen erreicht werden, muß der Zwischenkreis schnell entladen werden, um ein mögliches Anrucken der Motorwelle im Fehlerfall zu vermeiden.

Das mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Sicherheitsvorrichtung ausgeführte Verfahren arbeitet verschleißfrei und benötigt keine zusätzlichen Bauteile.

Nachstehend werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung anhand zweier in der Zeichnung gezeigter Schaltungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Schaltungsbeispiel, das ein Anrucken der Motorwelle im Fehlerfall mit nur einem Netzschütz durch eine schnelle Entladung des Zwischenkreises erzielt; und

Fig. 2 ein zweites Schaltungsbeispiel mit zusätzlicher Abschaltung der Elektromotoren über Motorschütze in der Motorzuleitung, die einen sicheren Halt gewährleisten.

Ausführungsbeispiele

Bei dem ersten in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden mehrere Elektromotoren M1, M2, Mn, deren Wicklungen mit 10, 11, . . . 1n bezeichnet sind, jeweils von einem Wechselrichter 1, 2, . . . n angesteuert. Die Wechsel­ richter 1, 2, . . . n sind eingangsseitig unter Bildung eines Zwischenkreises Z mit einem gemeinsamen Netzgleichrichter NG verbunden. Der Netzgleichrichter NG steht über einen Netzschütz NS mit einem Speisenetz in Verbindung. Jeder Wechselrichter 1, 2, . . . n steht mit einem Steuermittel S1, S2, . . . Sn in Verbindung, welches den jeweils zugeordneten Wechselrichter so ansteuert, daß dieser unmittelbar nach Ausschalten der Netzspannungsversorgung die Energie des Zwischenkreises Z schnell über die Motorwicklung 10, 11, . . . 1n des jeweiligen Motors M1, M2, . . . Mn entlädt.

Wenn, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, mehrere Wechselrichter 1, 2, . . . n an einem gemeinsamen Zwischenkreis Z arbeiten, so entlädt jeder Wechselrichter 1, 2, . . . n den Zwischenkreis Z. Somit ist auch bei Ausfall eines Wechselrichters 1, 2, . . . n eine sichere Entladung des Zwischenkreises Z durch die restlichen Wechselrichter erreicht. Die Steuermittel S1, S2, . . . Sn können über in Fig. 1 nicht gezeigte Sensoren die Information erhalten, ob die Spannungsversorgung ausgeschaltet ist oder der Netzschütz NS abgefallen ist. Ein solcher Sensor kann z. B. ein Hilfskontakt des Netzschützes NS sein. Die Steuermittel S1, S2, . . . Sn können entweder durch Hardware- oder durch Softwarekomponenten realisiert sein. Insbesondere bevorzugt sind in einem Mikroprozessor realisierte Softwaresteuerkomponenten.

Das in Fig. 2 dargestellte Schaltungsbeispiel gewährleistet über Motorschütze MS1, MS2, . . . MSn in der Motorzuleitung vom U-Umrichter 1, 2, . . . n zum jeweiligen Motor einen sicheren Halt nach dem Stillsetzen durch ein Haltesignal H. Selbstverständlich kann auch nur ein U-Umrichter mit nur einem Motor vorhanden sein.

Der Vorteil der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ist, daß sie verschleißfrei arbeitet und keine zusätzlichen Bauteile benötigt und daß sie dennoch beim Ausschalten der Spannungsversorgung die Zwischenkreisenergie über die Motorwicklungen M1, M2, Mn schnell entladen kann. Auch beim Ausfall eines Wechselrichters ist eine sichere Entladung des Zwischenkreises durch die restlichen Wechselrichter aufgrund der erfindungsgemäßen Merkmale der Steuermittel erreicht.

Claims (5)

1. Sicherheitsvorrichtung für umrichtergespeiste Elektromotoren (M1, M2, . . . Mn) zum schnellen Entladen eines dem Motor oder den Motoren gemein­ samen Zwischenkreises (Z), dadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel (S1, S2, . . . Sn) zur Ansteuerung eines dem Zwischenkreis (Z) nachgeschalteten Wechselrichters (1, 2, . . . n) vorgesehen sind, die unmittelbar nach dem Ausschalten der Netzspannungs­ versorgung den Wechselrichter (1, 2, . . . n) so ansteuern, daß die Energie des Zwischenkreises (Z) schnell über die Motorwicklung (10, 11, . . . 1n) des Motors (M1, M2, . . . Mn) entladen wird.

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (S1, S2, . . . Sn) so eingerichtet sind, daß sie bei mehreren, an einem gemeinsamen Zwischenkreis (Z) arbeitenden Wechselrichtern (1, 2, n), die jeweils mit einem Motor (M1, M2, . . . Mn) verbunden sind, jeden Wechselrichter (1, 2, . . . n) zur Entladung des Zwischenkreises (Z) ansteuern.

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuermittel (S1, S2, . . . Sn) so eingerichtet sind, daß sie den oder die Wechselrichter (1, 2, . . . n) zur Entladung des Zwischenkreises (Z) so ansteuern, daß die momentane Position der Motorwelle des jeweiligen Motors nicht verändert wird.

4. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzspannung über ein Netzschütz (NS) einem dem Zwischenkreis vorgeschalteten gemeinsamen Netzgleichrichter (NG) zugeführt ist.

5. Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Motorschütz (MS1, MS2, . . . MSn) jeweils in der vom Wechselrichter (1, 2, . . .n) zur Motorwicklung (10, 11, . . . 1n) führenden Motorspeiseleitung vorgesehen ist, wobei bei U-Umrichtern ein Halt des Motors (M1, M2, . . . Mn) durch Öffnen des in der Motorspeiseleitung liegenden Motorschützes (MS1, MS2, . . . MSn) erreicht wird.