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Dokumentenidentifikation DE112004001965T5 21.09.2006
Titel Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors und Steuervorrichtung dafür
Anmelder Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki, Kitakyushu, Fukuoka, JP
Erfinder Iura, Hideaki, Kitakyushu, Fukuoka, JP;
Kai, Tohru, Kitakyushu, Fukuoka, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 112004001965
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, EP, HR, HU, ID, IL, IN, IS, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG
WO-Anmeldetag 04.10.2004
PCT-Aktenzeichen PCT/JP2004/014583
WO-Veröffentlichungsnummer 2005039035
WO-Veröffentlichungsdatum 28.04.2005
Date of publication of WO application in German translation 21.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.09.2006
IPC-Hauptklasse H02P 27/06(2006.01)A, F, I, 20060515, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02P 3/22(2006.01)A, L, I, 20060515, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors und eine Steuervorrichtung dafür, die den Wechselstrommotor zum Zeitpunkt eines momentanen Stromausfalls kontinuierlich antreiben kann.

Hintergrund

Als ein Beispiel eines herkömmlichen Verfahrens für das kontinuierliche Antreiben eines Wechselstrommotors unter Verwendung eines Umkehrers bzw. Invertierers zu der Zeit eines momentanen Stromausfalls offenbart das japanische Patent Nr. 3201460 (Patentdokument 1) das nachfolgende Verfahren: ein Invertierer startet das Verzögern bzw. Verlangsamen eines Wechselstrommotors in Antwort auf ein Stromausfalldetektionssignal. Eine erste Reduktionsrate wird auf der Basis eines Sollwertes und eines Detektionswerts einer Zwischengleichspannung derart berechnet, dass die Zwischengleichspannung während des Verzögerns konstant gemacht wird. Eine zweite Reduktionsrate wird auf der Basis einer Änderung der Zwischengleichspannung berechnet. Ein Wert, der durch Multiplizieren der beiden Reduktionsraten miteinander erhalten wird, wird nach Art einer PI-Steuerung bzw. -Regelung gesteuert, um eine Verzögerungszeit zu steuern. Und, wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde, oder die Zwischenspannung während des Verzögerns ansteigt, wird das Verzögern gestoppt und der Wechselstrommotor kehrt in den normalen Steuermodus zurück.

Als ein Beispiel eines Verfahrens zum Betreiben eines Motors während eines Stromausfalls offenbart die JP-A-11-208894 (Patentdokument 2) zudem das nachfolgende Verfahren: eine untere Grenzspannung VU1 einer Zwischengleichspannung, die für einen normalen Antriebsmodus erforderlich ist, eine untere, zulässige Spannung VU0 der Zwischengleichspannung, wenn eine niedrigste Spannung einer Spannungsversorgung eingegeben wird, und eine Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2, die niedriger als die niedrige, zulässige Spannung VU0 ist und höher als die untere Grenzspannung VU1 ist, werden gesetzt. Wenn ein Detektionswert VPN der Zwischengleichspannung, der von einer Zwischengleichspannungdetektionsschaltung ausgegeben wird, niedriger als die Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 während des Antriebs des Wechselstrommotors wird, wird ein Wechselstrommotor mit einer Reduktionsrate &agr;d abgebremst bzw. verzögert, bis die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist. Wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, kehrt der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurück.

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 3201460

Patentdokument 2: JP-A-11-308894

Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen.

In dem Verfahren des kontinuierlichen Antreibens des Wechselstrommotors unter Verwendung des Invertierers zur Zeit eines Stromausfalls, das in dem zuvor erwähnten Patentdokument 1 offenbart ist, wird die erste Reduktionsrate auf der Basis des Sollwerts und des Detektionswerts der Zwischengleichspannung berechnet und die zweite Reduktionsrate wird auf der Basis der Änderung der Zwischengleichspannung berechnet. Der Wert, der durch das Multiplizieren der beiden Reduktionsraten miteinander erhalten wird, wird dann nach Art der PI-Steuerung gesteuert, um die Verzögerungszeit zu steuern. Wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert worden ist, oder wenn die Zwischengleichspannung während des Verzögerns ansteigt, wird die Verzögerung gestoppt und der Wechselstrommotor kehrt in seinen normalen Steuermodus zurück.

In diesem Verfahren, wenn der Wechselstrommotor in seinen normalen Steuermodus zurückkehrt, tritt jedoch ein großer Unterschied zwischen der Ausgangsfrequenz vor dem Stromausfall und einer Ausgangsfrequenz während des Verzögerns aufgrund des Stromausfalls auf, was verursacht, dass der Wechselstrommotor schnell derart beschleunigt wird, dass er mit einem Ausgangsfrequenzbefehl bzw. Ausgangsfrequenzsignal oder einem großen, auszugebenden Drehmomentbefehl übereinstimmt, was es schwierig macht, den Wechselstrommotor stabil und kontinuierlich anzutreiben.

In dem Betriebsverfahren, das in dem Patentdokument 2 offenbart ist, wird der Wechselstrommotor während eines Stromausfalls, wenn der Detektionswert VPN der Zwischengleichspannung niedriger als die Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 ist, mit der Reduktionsrate &agr;d indessen abgebremst bzw. verzögert, bis die Zwischengleichspannung höher als die untere zulässige Spannung VU0 ist. Zudem, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, kehrt der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurück. Wenn der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, tritt eine große Differenz zwischen der Ausgangsfrequenz vor dem Stromausfall und einer Ausgangsfrequenz während der Verzögerung aufgrund des Stromausfalls auf, was verursacht, dass der Wechselstrommotor schnell derart beschleunigt wird, dass er mit einem Ausgangsfrequenzbefehl oder einem großen, auszugebenden Drehmomentbefehl übereinstimmt, was es schwierig macht, den Wechselstrommotor stabil und kontinuierlich anzutreiben.

Dementsprechend wird die Erfindung in Anbetracht der zuvor erwähnten Probleme gemacht und es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors und eine Steuervorrichtung dafür bereitzustellen, die den Wechselstrommotor zu einer Zeit eines momentanen Stromausfalls stabil und kontinuierlich antreiben können, indem eine Ausgangsfrequenz gespeichert wird, wenn der momentane Stromausfall auftritt, und indem der Wechselstrommotor für eine Beschleunigungszeit beschleunigt wird, die bei einer Zwischenspannung getrennt gesetzt wird, bei der der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehren kann, bis die Ausgangsfrequenz des Wechselstrommotors gleich einer Ausgangsfrequenz vor dem momentanen Stromausfall ist, oder indem ein Drehmomentbefehl mit einem elektromotorischen Drehmomentgrenzwert begrenzt wird, bis die Ausgangsfrequenz des Wechselstrommotors gleich der Ausgangsfrequenz vor dem momentanen Stromausfall ist.

Mittel zum Lösen der Probleme

Um die zuvor erwähnte Aufgabe zu erreichen bzw, zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der Erfindung, die im Anspruch 1 offenbart ist, ein Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors und eines Stromwandlers bereitgestellt, der eine Wandlereinheit zum Wandeln einer Wechselstromspannung, die von einer Wechselstromspannungsversorgung aus zugeführt wird, in eine Gleichspannung, einen Glättungskondensator zum Glätten der gewandelten Gleichspannung und eine Invertierereinheit zum Wandeln einer Zwischengleichspannung in eine Wechselspannung, die eine Frequenz entsprechend einem Drehmomentbefehl hat, durch eine PWM-Steuerart bereitgestellt, indem ein elektromotorischer Drehmomentgrenzwert bzw. ein Grenzwert eines elektromotorischen Drehmoments und ein regenerativer Drehmomentgrenzwert bzw. ein Grenzwert eines regenerativen Drehmoments im Vorhinein gesetzt werden und indem der Drehmomentbefehl bzw. das Drehmoment mit den Drehmomentgrenzwerten beschränkt wird, um ein PWM-Schaltmuster zu erzeugen, das zu der Invertierereinheit ausgegeben wird. Das Verfahren enthält die folgenden Schritte: Ermöglichen, dass eine Stromausfalldetektionseinheit, die in dem Stromwandler bzw. Leistungswandler vorgesehen ist, einen Stromausfall der Wechselstromquelle detektiert; Ausgeben eines Verzögerungsstartbefehls an die Invertereinheit in Antwort auf ein Stromausfalldetektionssignal, das von der Stromausfalldetektionseinheit ausgegeben wird; Berechnen einer ersten Reduktionsrate auf der Basis eines Detektionswerts und eines Sollwertes der Zwischengleichspannung derart, dass die Zwischengleichspannung während der Abbremsung bzw. Verzögerung des Wechselstrommotors konstant gemacht wird; Berechnen einer zweiten Reduktionsrate auf der Basis der Änderung der Zwischengleichspannung; Steuern einer Verzögerungszeit durch Steuern eines Wertes, der durch Multiplizieren der beiden Reduktionsraten miteinander erhalten wird, mittels einer PI-Steuerart; Berechnen des Drehmomentbefehls bzw. des Drehmoments, um zu ermöglichen, dass der Wechselstrommotor für die Verzögerungszeit abgebremst wird; Ändern des elektromotorischen Drehmomentgrenzwertes und des regenerativen Drehmomentgrenzwertes auf der Basis des Wertes der detektierten Zwischengleichspannung; Stoppen des Verzögerns, wenn die Zwischengleichspannung gleich einer Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert wird, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt; und, wenn der Wechselstrommotor in einen normalen Steuermodus zurückkehrt, Speichern einer Ausgangsfrequenz, bevor der Stromausfall detektiert wird.

Gemäß dem Verfahren des Steuerns eines Wechselstrommotors, das in Anspruch 2 beschrieben wird, wird bevorzugt das Verzögern gestoppt, wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert wurde, oder wenn die Zwischengleichspannung während des Verzögerns ansteigt. Zudem, wenn der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, wird der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.

Gemäß dem Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors, das in Anspruch 3 beschrieben wird, wird bevorzugt, wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert wird, oder wenn sie während der Verzögerung ansteigt, die Verzögerung gestoppt. Zudem begrenzt, wenn der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, eine Drehmomentgrenzeinheit den Drehmomentbefehl bevorzugt auf einen beliebigen elektromotorischen Drehmomentgrenzwert, bis die Ausgangsfrequenz des Wechselstrommotors gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der in Anspruch 4 beschrieben wird, wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die einen Wechselstrommotor und einen Stromwandler steuert, der eine Wandlereinheit zum Wandeln einer Wechselstromspannung, die von einer Wechselstromzuführung zugeführt wird, in eine Gleichspannung, einen Glättungskondensator zum Glätten der gewandelten Gleichspannung und eine Invertierereinheit zum Wandeln einer Zwischengleichspannung in eine Wechselstromspannung, die eine Frequenz entsprechend einem Drehmomentbefehl hat, durch eine PWM-Steuerart enthält, indem ein elektromotorischer Drehmomentgrenzwert und ein regenerativer Drehmomentgrenzwert im Vorhinein gesetzt werden und indem der Drehmomentbefehl mit den Drehmomentgrenzwerten beschränkt wird, um ein PWM-Schaltmuster zu erzeugen, das zu der Invertierereinheit ausgegeben wird. Die Steuervorrichtung enthält: eine Stromausfalldetektionseinheit, die einen Stromausfall der Wechselstromquelle detektiert; eine Einheit, die einen Verzögerungsstartbefehl an die Invertierereinheit in Antwort auf ein Stromausfalldetektionssignal ausgibt, das von der Stromausfalldetektionseinheit ausgegeben wird, eine erste Reduktionsrate auf der Basis des Detektionswerts und eines Sollwertes bzw. Zielwerts der Zwischengleichspannung derart berechnet, dass die Zwischengleichspannung während des Verzögerns des Wechselstrommotors konstant gemacht wird, und eine zweite Reduktionsrate auf der Basis einer Änderung der Zwischengleichspannung berechnet; eine Einheit, die eine Verzögerungszeit steuert, indem ein Wert gesteuert wird, der durch Multiplizieren der beiden Reduktionsraten miteinander erhalten wird, nach Art einer PI-Steuerung; eine Einheit, die den Drehmomentbefehl berechnet, um zu ermöglichen, dass der Wechselstrommotor für die Verzögerungszeit verzögert wird, und die den elektromotorischen Drehmomentgrenzwert und den regenerativen Drehmomentgrenzwert auf der Basis des Wertes der detektierten Zwischengleichspannung berechnet; eine Einheit, die die Verzögerung stoppt, wenn die Zwischengleichspannung gleich einer Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert wurde, oder wenn sie während des Abbremsens ansteigt; und eine Einheit, die eine Ausgangsfrequenz speichert, bevor der Stromausfall detektiert wird, wenn der Wechselstrommotor in einen normalen Steuermodus zurückkehrt.

Gemäß der Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor, die in Anspruch 5 beschrieben wird, wird bevorzugt, wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert wird, oder sie während des Verzögerns ansteigt, das Verzögern gestoppt. Bevorzugt wird, wenn der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert wurde, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.

Gemäß der Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor, die in Anspruch 6 beschrieben wird, wird bevorzugt, wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, das Verzögern gestoppt. Zudem, wenn der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, begrenzt die Drehmomentgrenzeinheit den Drehmomentbefehl bevorzugt auf einen beliebigen elektromotorischen Drehmomentgrenzwert, bis die Ausgangsfrequenz des Wechselstrommotors gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der in Anspruch 7 beschrieben wird, wird ein Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors und eines Stromwandlers bereitgestellt, der eine Wandlereinheit zum Wandeln einer Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung zugeführt wird, in eine Gleichspannung, einen Glättungskondensator zum Glätten der gewandelten Gleichspannung und eine Invertierereinheit zum Wandeln einer Zwischengleichspannung in eine Wechselspannung, die eine Frequenz hat, die einem Drehmomentbefehl entspricht, durch ein PWM-Steuerverfahren enthält. Das Verfahren enthält die folgenden Schritte: Setzen eines elektromotorischen Drehmomentgrenzwertes und eines regenerativer Drehmomentgrenzwertes im Vorhinein; Begrenzen des Drehmomentbefehls mit den Drehmomentgrenzwerten, um ein PWM-Schaltmuster zu erzeugen, das an die Invertierereinheit ausgegeben wird; Setzen einer unteren Grenzspannung VU1 der Zwischengleichspannung, die für einen normalen Antriebsmodus erforderlich ist, einer unteren zulässigen Spannung VU0 der Zwischengleichspannung, wenn eine unterste Spannung der Spannungsversorgung eingegeben wird, und eine Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2, die niedriger als die untere, zulässige Spannung VU0 ist und die höher als die untere Grenzspannung VU1 ist; wenn ein Detektionswert der Zwischengleichspannung, der von der Zwischengleichspannungdetektionsschaltung ausgegeben wird, kleiner als die Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 während des Antreibens des Wechselstrommotors ist, Verzögern bzw. Abbremsen des Wechselstrommotors mit einer Reduktionsrate &agr;d, bis die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist; wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, Zurückkehren des Wechselstrommotors in einen normalen Steuermodus; und, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, Verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, und Speichern einer Ausgangsfrequenz vor der Detektion eines Stromausfalls.

Gemäß einem Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors, das in Anspruch 8 beschrieben wird, wird bevorzugt, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, was verursacht, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz vor der Detektion des Stromausfalls ist.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors, das in Anspruch 9 beschrieben wird, begrenzt, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, was verursacht, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, eine Drehmomentgrenzeinheit den Drehmomentbefehl auf einen beliebigen elektromotorischen Drehmomentgrenzwert, bis die Ausgangsfrequenz des Wechselstrommotors gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.

Gemäß nach einem noch weiteren Aspekt der Erfindung, der in Anspruch 10 beschrieben wird, wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die einen Wechselstrommotor und einen Stromwandler steuert, der eine Wandlereinheit zum Wandeln einer Wechselspannung, die von einer Wechselspannungsversorgung zugeführt wird, in eine Gleichspannung, einen Glättungskondensator zum Glätten der gewandelten Gleichspannung und eine Invertierereinheit zum Wandeln einer Zwischengleichspannung in eine Wechselspannung, die eine Frequenz hat, die einem Drehmomentbefehl entspricht, auf eine PWM-Steuerart enthält. Die Steuervorrichtung steuert den Wechselstrommotor in der nachfolgenden Sequenz: Setzen eines elektromotorischen Drehmomentgrenzwertes und eines regenerativen Drehmomentgrenzwertes im Vorhinein; Beschränken des Drehmomentbefehls mit den Drehmomentgrenzwerten, um ein PWM-Schaltmuster zu erzeugen, das an die Invertierereinheit ausgegeben wird; Setzen einer unteren Grenzspannung VU1 der Zwischengleichspannung, die für einen normalen Antriebsmodus erforderlich ist, einer unteren, zulässigen Spannung VU0 der Zwischengleichspannung, wenn eine niedrigste Spannung der Spannungsversorgung eingegeben wird, und einer Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2, die niedriger als die untere, zulässige Spannung VU0 ist und die höher als die untere Grenzspannung VU1 ist; wenn ein Detektionswert der Zwischengleichspannung von einer Zwischengleichspannungdetektionsschaltung niedriger als die Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 während des Antriebs des Wechselstrommotors ist, Verzögern des Wechselstrommotors mit einer Reduktionsrate &agr;d bis die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist; wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, Zurückkehren des Wechselstrommotors in einen normalen Steuermodus; und, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, was verursacht, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, Speichern einer Ausgangsfrequenz, bevor der Stromausfall detektiert wird.

Gemäß der bevorzugten Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor, die in Anspruch 11 beschrieben wird, wird, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, was verursacht, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert wird, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.

Gemäß der bevorzugten Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor, die in Anspruch 12 beschrieben wird, begrenzt, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, was verursacht, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, eine Drehmomentgrenzeinheit den Drehmomentbefehl auf einen beliebigen, elektromotorischen Drehmomentgrenzwert, bis die Ausgangsfrequenz des Wechselstrommotors gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert wird, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung, der in Anspruch 13 beschrieben wird, enthält ein Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Stromausfalldetektionseinheit zum Detektieren eines Stromausfalls eines Wechselstrommotors in einem Stromwandler bzw. Leistungswandler; Ausgeben eines Verzögerungsstartbefehls an eine Invertierereinheit in Antwort auf ein Stromausfalldetektionssignal, das von der Stromausfalldetektionseinheit ausgegeben wird; Berechnen einer ersten Reduktionsrate auf der Basis eines Detektionswerts und eines Sollwertes einer Zwischengleichspannung derart, dass eine Zwischengleichspannung während des Verzögerns des Wechselstrommotors konstant gemacht wird; Berechnen einer zweiten Reduktionsrate auf der Basis einer Änderung der Zwischengleichspannung; Steuern einer Verzögerungszeit durch Steuern eines Wertes, der durch Multiplizieren der beiden Reduktionsraten miteinander erhalten wird, auf eine PI-Steuerart; wenn die Zwischengleichspannung gleich einer Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert wird, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, Stoppen des Verzögerns und Zurückkehren des Wechselstrommotors in den normalen Steuermodus; und, wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert wird, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, was verursacht, dass die Verzögerung stoppt und dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, Speichern einer Ausgangsfrequenz, bevor der Stromausfall detektiert wird.

Gemäß dem Verfahren eines Wechselstrommotors, das in Anspruch 14 bevorzugt beschrieben wird, wird, wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert worden ist, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, was verursacht, dass die Verzögerung gestoppt wird und der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert wurde, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung, der in Anspruch 15 beschrieben wird, wird eine Steuervorrichtung bereitgestellt, die einen Wechselstrommotor steuert. Die Steuervorrichtung enthält: einen Stromwandler bzw. Leistungswandler und eine Stromausfalldetektionseinheit, die einen Stromausfall des Wechselstrommotors detektiert und die in dem Stromwandler vorgesehen ist. In der Steuervorrichtung wird ein Verzögerungsstartbefehl an die Invertierereinheit in Antwort auf ein Stromausfalldetektionssignal ausgegeben, das von der Stromausfalldetektionseinheit ausgegeben wird. Eine erste Reduktionsrate wird auf der Basis eines Detektionswerts und eines Sollwertes einer Zwischengleichspannung derart berechnet, dass eine Zwischengleichspannung konstant während des Verzögerns des Wechselstrommotors gemacht wird. Eine zweite Reduktionsrate wird auf der Basis einer Änderung der Zwischengleichspannung berechnet. Ein Wert, der durch Multiplizieren der beiden Reduktionsraten miteinander erhalten wird, wird auf eine PI-Steuerart gesteuert, um die Verzögerungszeit zu steuern. Wenn die Zwischengleichspannung gleich einer Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert worden ist, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, wird ein Drehmomentbefehl berechnet, um zu ermöglichen, dass die Verzögerung und der Wechselstrommotor, der für eine Verzögerungszeit verzögert werden soll, gestoppt werden, wobei der Wechselstrommotor in einen normalen Steuermodus zurückkehrt. Ein elektromotorischer Drehmomentgrenzwert und ein regenerativer Drehmomentgrenzwert werden auf der Basis des Wertes der detektierten Zwischengleichspannung geändert. Ein Drehmomentgrenzwert begrenzt den Drehmomentbefehl. Wenn die Zwischengleichspannung gleich einer Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert worden ist, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, was verursacht, dass die Verzögerung stoppt und der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, wird eine Ausgangsfrequenz vor der Detektion des Stromausfalls gespeichert.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors, das in Anspruch 16 beschrieben wird, wird, wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall aufgetreten ist, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, um zu verursachen, dass die Verzögerung stoppt und der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert wurde, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der in Anspruch 17 beansprucht ist, enthält ein Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors die folgenden Schritte: Setzen einer unteren Grenzspannung VU1 einer Zwischengleichspannung, die für einen normalen Antriebsmodus erforderlich ist, einer unteren, zulässige Spannung VU0 der Zwischengleichspannung, wenn eine niedrigste Spannung einer Spannungsversorgung eingegeben wird, und eine Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2, die niedriger als die niedrigste, zulässige Spannung VU0 ist und die höher als die untere Grenzspannung VU1 ist; wenn ein Detektionswert der Zwischengleichspannung, der von einer Zwischengleichspannungdetektionsschaltung ausgegeben wird, niedriger als die Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 während des Antriebs des Wechselstrommotors ist, Verzögern des Wechselstrommotors mit einer Reduktionsrate ad, bis die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist; wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, Zurückkehren des Wechselstrommotors in den normalen Steuermodus; und, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, was verursacht, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, Speichern einer Ausgangsfrequenz, bevor der Stromausfall detektiert wird.

Gemäß einem bevorzugten Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors, das in Anspruch 18 beschrieben wird, wird, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert wurde, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der in Anspruch 19 beansprucht wird, enthält eine Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor eine Sequenzeinheit, die die folgenden Funktionen durchführt: Setzen einer unteren Grenzspannung VU1 einer Zwischengleichspannung, die für einen normalen Antriebsmodus erforderlich ist, einer unteren, zulässigen Spannung VU0 der Zwischengleichspannung, wenn eine niedrigste Spannung einer Spannungsversorgung eingegeben wird, und einer Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2, die niedriger als die untere, zulässige Spannung VU0 ist und höher als die untere Grenzspannung VU1 ist; wenn ein Detektionswert der Zwischengleichspannung, der von einer Zwischengleichspannungdetektionsschaltung ausgegeben wird, niedriger als die Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 während des Antriebs des Wechselstrommotors ist, Verzögern des Wechselstrommotors mit einer Reduktionsrate &agr;d, bis die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist; und, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, Zurückkehren des Wechselstrommotors in den normalen Steuermodus. In der Steuervorrichtung, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, was verursacht, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, wird eine Ausgangsfrequenz gespeichert, bevor der Stromausfall detektiert wird.

Gemäß einer bevorzugten Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor, die in Anspruch 20 beschrieben ist, wird, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, was verursacht, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert wurde, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.

Effekte der Erfindung

Gemäß einem Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors und einem Steuerverfahren der Erfindung ist es möglich, eine Zwischengleichspannung konstant zu machen und somit den Wechselstrommotor auch dann stabil und kontinuierlich anzutreiben, wenn ein momentaner Stromausfall vorliegt, ohne einen Regenerativwiderstand oder eine Vorrichtung zum Rückkoppeln von regenerativer Energie zu einer Spannungsversorgung zu verwenden, indem ein elektromotorischen Drehmomentgrenzwert und ein regenerativer Drehmomentgrenzwert gesetzt werden, um einen Drehmomentbefehl zu beschränken.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Zwischengleichspannung VPN und einem elektromotorischen und einem regenerativen Drehmomentgrenzwert gemäß der Erfindung zeigt;

3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Zwischengleichspannung VPN und den elektromotorischen und regenerativen Drehmomentgrenzwerten gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung erläutert;

5 ist ein Blockdiagramm, das eine Sequenzschaltung zum Auswählen eines Frequenzbefehls und einer Beschleunigungs-/Verzögerungszeit während der Detektion eines Stromausfalls gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;

6 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Zwischengleichspannung VPN und den elektromotorischen und regenerativen Drehmomentgrenzwerten gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

8 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

9 ist ein Blockdiagramm, das eine Sequenzschaltung zum Auswählen eines elektromotorischen Drehmomentgrenzwertes, eines Frequenzbefehls und einer Beschleunigungs-/Verzögerungszeit während der Detektion eines Stromausfalls gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt.

1STROMWANDLER 11WANDLEREINHEIT 12GLÄTTUNGSKONDENSATOR 13INVERTIEREREINHEIT 2WECHSELSTROMMOTOR 3DREHMOMENTGRENZSCHALTUNG 4SPANNUNGSBEFEHLSBERECHNUNGSEINHEIT 5SCHALTUNGSMUSTERERZEUGUNGSSCHALTUNG 6SPANNUNGSDETEKTIONSSCHALTUNG 7DREHMOMENTGRENZWERTBERECHNLTNGSSCHALTUNG 8ELEKTROMAGNETISCHER KONTAKTGEBER 8ASTROMAUSFALLDETEKTIONSKONTAKT 9FREQUENZSETZEINHEIT 10BESCHLEUNIGUNGS-/VERZÖGERUNGS-ZEITSETZEINHEIT 14SEQUENZSCHALTUNG 15BESCHLEUNIGUNGS-/VERZÖGERUNGS-ZEITSTEUERSCHALTUNG 16SOFTSTARTER 17GESCHWINDIGKEITSSTEUERSCHALTUNG 18ERSTE SCHALTUNGSEINHEIT 19ZWEITE SCHALTUNGSEINHEIT 20DRITTE SCHALTUNGSEINHEIT 21SPEICHERSCHALTUNG DER AUSGANGSFREQUENZ VOR STROMAUSFALL 22FLANKENTRIGGERDETEKTIONSSCHALTUNG 23, 24ODER-SCHALTUNG 25, 26VERGLEICHER Bester Modus zum Ausführen der Erfindung

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Erste Ausführungsform

1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor (AC = Alternating Current) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Zwischengleichspannung und einem Drehmomentgrenzwert einer Drehmomentgrenzwertschaltung in dieser Ausführungsform zeigt.

Die Steuervorrichtung für den Wechselstrommotor gemäß dieser Ausführungsform enthält: einen Stromwandler 1, der eine Wandlereinheit 11 zum Wandeln eines Dreiphasenwechselstromes, der von einer Dreiphasenwechselstromspannungsversorgung zugeführt wird, in eine Gleichspannung unter Verwendung eines Leistungselements, einen Glättungskondensator 12 zum Glätten der gewandelten Spannung und eine Invertierereinheit 13 zum Wandeln der Zwischengleichspannung in eine Wechselspannung, die eine vorgegebene Frequenz hat, gemäß einer PWM-Steuerart; einen Wechselstrommotor 2, der durch einen Wechselstrom angetrieben wird, der von der Invertierereinheit 13 ausgegeben wird; eine Drehmomentbegrenzungsschaltung 3 zum Steuern eines Drehmomentbefehls derart, dass er zwischen einem vorgegebenen elektromotorischen Drehmomentgrenzwert und einem vorgegebenen regenerativer Drehmomentgrenzwert ist; eine Spannungsbefehlsberechnungseinheit 4 zum Berechnen eines Spannungsbefehls, der ermöglicht, dass ein Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl ausgegeben wird, der von der Drehmomentgrenzschaltung 3 ausgegeben wird, und zum Ausgeben des Spannungsbefehls; eine Schaltungsmustererzeugungsschaltung 5 zum Bestimmen eines Schaltmusters des Stromwandlers 1 auf der Basis des Ausgangs der Spannungsbefehlsberechnungseinheit 4; eine Spannungsdetektionsschaltung 6 zum Detektieren einer Zwischengleichspannung VPN, die eine Spannung des Glättungskondensators 12 ist; eine Drehmomentgrenzwertberechnungsschaltung 7 zum Berechnen eines elektromotorischen Drehmomentgrenzwertes TL und eines regenerativen Drehmomentgrenzwertes TGL auf der Basis der Zwischengleichspannung VPN, die von der Spannungsdetektionsschaltung 6 ausgegeben wird, und zum Setzen der berechneten Werte in der Drehmomentgrenzschaltung 3.

Im Allgemeinen wird das Drehmoment, das von dem Wechselstrommotor 2 ausgegeben wird, durch eine Maschine, die mit dem Wechselstrommotor 2 verbunden ist, den Wechselstrommotor 2 oder den Stromwandler 1 in Antwort auf einen vorgegebenen Drehmomentbefehl gesteuert. Ein elektromotorischer Drehmomentgrenzwert TL0 und ein regenerativer Drehmomentgrenzwert TGL0 werden deshalb im Vorhinein gesetzt. Der Wechselstrommotor 2 wird somit innerhalb der Drehmomentgrenze gesteuert.

Wenn der Wechselstrommotor 2 jedoch schnell verzögert wird oder wenn eine Ausgangsfrequenz durch eine schwere bzw. träge Last oder eine mechanische Last angehoben wird, erzeugt der Wechselstrommotor 2 ein regeneratives Drehmoment und die regenerative Energie wird zu dem Wechselstrommotor zurückgekoppelt, was verursacht, dass die Zwischengleichspannung VPN ansteigt. Wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als ein vorgegebener Wert ist, kann der Wechselstrommotor nicht mehr steuerbar sein oder eine Schaltung kann gebrochen sein. Deshalb ist es notwendig, die Zwischengleichspannung VPN derart zu steuern, dass sie nicht über den vorgegebenen Wert hinaus ansteigt.

Deshalb ist im Allgemeinen ein Widerstand parallel zu dem Glättungskondensator 12 verbunden, um einen regenerativen Widerstand für den verbrauchten Strom oder eine Vorrichtung für die Rückkopplung der regenerativen Energie zu einer verwendeten Spannungsversorgung bereitzustellen. In der Erfindung wird jedoch der Anstieg der Zwischengleichspannung VPN ohne Verwendung des regenerativen Widerstands oder der Vorrichtung zum Rückkoppeln der regenerativen Energie zu der Spannungsversorgung gesteuert. Zudem werden der elektromotorische Drehmomentgrenzwert und der regenerative Drehmomentgrenzwert gemäß dem Wert der Zwischengleichspannung VPN derart geändert, dass der Wechselstrommotor kontinuierlich angetrieben werden kann, wenn die Zwischengleichspannung VPN aufgrund von zum Beispiel einem momentanen Stromausfall abgesenkt wird.

Genauer wird als ein Beispiel des Verfahrens zum Setzen des Drehmomentgrenzwertes die Beziehung zwischen der Zwischengleichspannung VPN und dem Drehmomentgrenzwert definiert, wie in 2 gezeigt ist, und der elektromotorische Drehmomentgrenzwert und der regenerative Drehmomentgrenzwert werden gemäß dem Wert der Zwischengleichspannung VPN gesteuert.

Wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als eine Spannung VUVH ist, wird der elektromotorische Drehmomentgrenzwert auf einen vorgegebenen Drehmomentgrenzwert TL0 gesetzt. Andererseits, wenn die Zwischengleichspannung VPN niedriger als eine Spannung VUVL ist, wird der elektromotorische Drehmomentgrenzwert auf null derart gesetzt, dass kein elektromotorisches Drehmoment erzeugt wird. Wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als die Spannung VUVL ist und niedriger als die Spannung VUVH ist, steigt der elektromotorische Drehmomentgrenzwert von null auf einen vorgegebenen Drehmomentgrenzwert TL1 proportional zu der Zwischengleichspannung VPN an. Im Allgemeinen wird der Bereich des elektromotorischen Drehmomentgrenzwertes allmählich verschmälert, wenn die Zwischengleichspannung VPN kleiner als die Spannung VUVH wird. Das Setzen verhindert somit, dass die Zwischengleichspannung aufgrund des Absinkens der Zwischengleichspannung VPN weiter abgesenkt wird. Die Zwischengleichspannung VPN wird deshalb nicht stark bzw. scharf abgesenkt, was es ermöglicht, den Wechselstrommotor kontinuierlich anzutreiben.

Indess, wenn die Zwischengleichspannung VPN niedriger als eine Spannung VOVL ist, schaltet der regenerative Drehmomentgrenzwert auf einen vorgegebenen, regenerativen Drehmomentgrenzwert TGLO um. Andererseits, wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als eine Spannung VOVH ist, wird der regenerative Drehmomentgrenzwert auf Null derart gesetzt, dass kein regeneratives Drehmoment erzeugt wird. Zwischen der Spannung VOVL und der Spannung VOVH wird der regenerative Drehmomentgrenzwert von einem vorgegebenen Drehmomentgrenzwert TGL1 auf Null in Proportion zu der Zwischengleichspannung VPN abgesenkt. Im allgemeinen wird der Bereich des regenerativen Drehmomentgrenzwertes allmählich schmäler, wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als die Spannung VOVL wird. Das Setzen verhindert deshalb, dass die Zwischengleichspannung weiter aufgrund eines Anstieges der Zwischengleichspannung VPN ansteigt. Die Zwischengleichspannung VPN steigt deshalb nicht scharf bzw. stark an, was es ermöglicht, den Wechselstrommotor kontinuierlich anzutreiben.

Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Zwischengleichspannung derart zu steuern, dass sie konstant während bzw. zur Zeit eines momentanen Stromausfalls ist und dass somit der Wechselstrommotor gleichmäßig kontinuierlich angetrieben werden kann.

Zudem, wenn die Zwischengleichspannung VPN niedriger als die Spannung VOVL während einer schnellen Verzögerung ist, wird der Wechselstrommotor mit einer Reduzierungsrate &agr;d in Antwort auf einen schnellen Verzögerungsbefehl verzögert. Andererseits, wenn die Zwischenspannung VPN höher als die Spannung VOVL ist, wird der Bereich des regenerativen Drehmomentgrenzwertes schmäler, wenn die Zwischengleichspannung höher wird. Die Reduzierungsrate &agr;d wird deshalb allmählich abgesenkt, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor auf einen regenerativen Wert verzögert wird, der von dem Stromwandler aufgenommen werden kann. Im Ergebnis kann der Wechselstrommotor gleichmäßig bzw. sanft verzögert werden.

Zudem wird in einem Aufbau, in dem eine Lastseite die Geschwindigkeit des Wechselstrommotors anhebt, bis die Zwischengleichspannung auf die Spannung VOVL ansteigt, ein regeneratives Drehmoment derart ausgegeben, das eine Geschwindigkeitsgenauigkeit sichergestellt wird, d.h., das eine Geschwindigkeitssteuerung durchgeführt wird. Wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als die Spannung VOVL ist, wird der Bereich des regenerativen Drehmomentgrenzwertes derart schmäler, dass die Zwischengleichspannung nicht weiter ansteigt. Die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors wird dann entsprechend dem reduzierten Wert abgesenkt, was die Verschlechterung der Geschwindigkeitsgenauigkeit reduziert. Gemäß dieser Ausführungsform ist es jedoch möglich zu verhindern, das die Zwischengleichspannung weiter ansteigt, und somit den Wechselstrommotor gleichmäßig bzw. glatt und kontinuierlich anzutreiben. Wenn die Zwischengleichspannung abgesenkt wird, wird der Bereich des regenerativen Drehmomentgrenzwertes sofort größer und dann tritt das regenerative Drehmoment auf, was es ermöglicht, die Geschwindigkeit des Wechselstrommotors konstant zu machen.

In dem zuvor erwähnten Aufbau, in dem der regenerative Drehmomentgrenzwert gemäß dem Wert der Zwischengleichspannung gesteuert wird, wird, wenn der Anstieg der Zwischengleichspannung in dem Stromwandler auftritt, der nicht den regenerativen Widerstand oder die Vorrichtung zum Rückkoppeln der regenerativen Energie zu der Spannungsversorgung enthält, die Geschwindigkeitsgenauigkeit verschlechtert, aber ein zu starker Anstieg der Spannung tritt nicht auf, was ermöglicht, dass der Wechselstrommotor gleichmäßig und kontinuierlich angetrieben werden kann.

In dieser Ausführungsform zeigt 2 die Beziehung zwischen der Zwischengleichspannung und dem elektromotorischen Drehmomentgrenzwert und dem regenerativen Drehmomentgrenzwert. Die elektromotorischen Drehmomentgrenzwerte TL1 und TL0 können zueinander gleich sein oder die regenerativen Drehmomentgrenzwerte TGL1 und TGL0 können zueinander gleich sein. Zusätzlich zu der Beziehung, in der der elektromotorische Drehmomentgrenzwert und der regenerative Drehmomentgrenzwert proportional zu der Zwischengleichspannung sind, kann irgendeine Beziehung verwendet werden, solang das Nachfolgende erfüllt wird: wenn die Zwischengleichspannung niedriger wird, nähert sich der elektromotorische Drehmomentgrenzwert Null an, und wenn die Zwischengleichspannung höher wird, nähert sich der regenerative Drehmomentgrenzwert Null an. Zudem wird auch das nachfolgende Verfahren bevorzugt: aus der Beziehung zwischen dem Trägheitsmoment einer Maschine oder der Kapazität eines Glättungskondensators und dem Drehmoment wird der nächste Wert der Zwischengleichspannung ermittelt bzw. geschätzt, um die Bereiche des elektromotorischen Drehmomentgrenzwertes und des regenerativen Drehmomentgrenzwertes zu verschmälern.

Zweite Ausführungsform

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die die Steuervorrichtung für den Wechselstrommotor verwendet, die in 2 gezeigt ist, wird nachfolgend beschrieben. In dieser Ausführungsform wird das nachfolgende Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors bereitgestellt. Eine untere Grenzspannung VU1 der Zwischengleichspannung VPN, die erforderlich ist, den Wechselstrommotor 2 anzutreiben, eine untere, zulässige Grenzspannung VU0 der Zwischengleichspannung VPN, die gleich einer unteren Grenzspannung der Spannungsversorgung ist, und eine Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2, die niedriger als die untere, zulässige Grenzspannung VU0 und höher als die untere Grenzspannung VU1 ist, werden im Vorhinein gesetzt. Wenn die Zwischengleichspannung VPN, die von der Zwischengleichspannungsdetektionsschaltung 6 ausgegeben wird, niedriger als die Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 während des Antriebs des Wechselstrommotors wird bzw. ist, wird der Wechselstrommotor mit einer vorgegebenen Reduzierungsrate ad verzögert, bis die Zwischengleichspannung VPN die untere, zulässige Grenzspannung VU0 überschreitet. Wenn die Zwischengleichspannung VPN die untere, zulässige Grenzspannung VU0 überschreitet, kehrt der Wechselstrommotor in einen normalen Steuermodus zurück.

Genauer wird die Beziehung zwischen der Zwischengleichspannung VPN und einem Drehmomentgrenzwert der in 3 gezeigt ist, in der Drehmomentgrenzschaltung 3 definiert. Ein elektromotorischer Drehmomentgrenzwert wird auf Null gesetzt, wenn die Zwischengleichspannung VPN niedriger als die untere Grenzspannung VU1 ist. Wenn die Zwischengleichspannung VPN zwischen der unteren Grenzspannung VU1 und der unteren, zulässigen Grenzspannung VU0 ist, wird der elektromotorische Drehmomentgrenzwert allmählich von Null auf einem vorgegebenen Wert angehoben. Wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als die untere, zulässige Grenzspannung VU0 ist bzw. wird, wird der elektromotorische Drehmomentgrenzwert auf einen vorgegebenen Wert gesetzt. Wenn die Zwischengleichspannung VPN niedriger als ein unterer Spannungswert VU3 zwischen dem Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 und der unteren Grenzspannung VU1 ist, wird der regenerative Drehmomentgrenzwert auf einen vorgegebenen Wert gesetzt. Wenn die Zwischengleichspannung VPN zwischen dem unteren Spannungswert VU3 und der unteren, zulässigen Grenzspannung VU0 ist, nimmt der regenerative Drehmomentgrenzwert allmählich von dem vorgegebenen Wert auf Null ab. Wenn die Zwischengleichspannung VPN niedriger als die untere, zulässige Grenzspannung VU0 ist, ist der regenerative Drehmomentgrenzwert Null.

In dieser Ausführungsform wird die Steuerung zur Zeit eines Stromausfalls derart durchgeführt, dass der elektromotorische Drehmomentgrenzwert und der regenerative Drehmomentgrenzwert gemäß dem Wert der Zwischengleichspannung VPN begrenzt werden, was es ermöglicht, dass die Zwischengleichspannung derart gesteuert wird, dass sie konstant ist und somit der Wechselstrommotor gleichmäßig und kontinuierlich angetrieben werden kann.

In 3 ist der niedrige Spannungswert VU3 auf einen beliebigen Wert gesetzt. Der niedrige Spannungswert VU3 kann jedoch gleich der Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 sein. Zudem schwankt der Drehmomentgrenzwert proportional zu der Zwischengleichspannung VPN. Eine beliebige Beziehung kann deshalb dazwischen eingerichtet werden.

In dieser Ausführungsform, wenn die Zwischengleichspannung VPN die untere, zulässige Grenzspannung VU0 überschreitet, kehrt der Wechselstrommotor in einen normalen Steuermodus zurück. Zur Zeit eines Stromausfalles wird jedoch die Reduzierungssteuerung derart durchgeführt, das die Zwischengleichspannung VPN konstant gemacht wird, was verursacht, das der Wechselstrommotor mit einer Ausgangsfrequenz betrieben wird, die niedriger als die Ausgangsfrequenz vor dem Stromausfall ist. Aus diesem Grund wird der Wechselstrommotor schnell in Antwort auf einen ausgegebenen Frequenzbefehl beschleunigt, wird ein Befehl mit großem Drehmoment ausgegeben, um die Stromausfallzustände wieder zu machen, oder ein Stoss bzw. Schock tritt aufgrund einer scharfen Änderung der Geschwindigkeit des Wechselstrommotors auf, was es schwierig macht, einen gleichmäßigen und kontinuierlichen Antrieb durchzuführen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung wird deshalb die Ausgangsfrequenz, wenn der Stromausfall detektiert wird, im vorhinein gespeichert. Wenn die Zwischengleichspannung VPN die untere, zulässige Grenzspannung VU0 überschreitet, um zu verursachen, das der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, wird dann der Wechselstrommotor nur für eine vorgegebene Beschleunigungszeit beschleunigt, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der gespeicherten Ausgangsfrequenz ist. In Alternative wird die Ausgangsfrequenz, wenn der Stromausfall detektiert wird, im vorhinein gespeichert. Wenn die Zwischengleichspannung VPN die untere, zulässige Grenzspannung VU0 überschreitet, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, wird ein Drehmomentbefehl durch einen vorgegebenen, elektromotorischen Drehmomentgrenzwert begrenzt, bis die Ausgangsfrequenz des Wechselstrommotors gleich der gespeicherten Ausgangsfrequenz ist, was verhindert, das der Wechselstrommotor schnell beschleunigt wird.

Auf diese Art und Weise ist es möglich, auch wenn ein Stromausfall detektiert wird, den Wechselstrommotor gleichmäßig und kontinuierlich anzutreiben.

Dritte Ausführungsform

4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuervorrichtung für den Wechselstrommotor gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt. 5 ist Blockdiagramm, das eine Sequenzschaltung zum Auswählen einer Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit und eines Frequenzbefehls während der Detektion eines Stromausfalles zeigt.

In 4 enthält eine Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß dieser Ausführungsform: einen Stromwandler 1, der eine Wandlereinheit 11 zum Wandeln eines Dreiphasen-Wechselstromes, der von einer Dreiphasen-Wechselstromversorgungsquelle (nicht gezeigt) durch einen elektromagnetischen Kontaktgeber 8 bzw. Schalter zugeführt wird, in eine Gleichspannung unter Verwendung eines Leistungselements hat, einen Glättungskondensator zum Glätten der gewandelten Spannung und eine Invertierereinheit 13 zum Wandeln einer Zwischengleichspannung in eine Wechselspannung, die eine vorgegebene Frequenz hat, durch ein PWM-Steuerverfahren hat; einen Wechselstrommotor 2, der durch einen Wechselstromausgang von der Invertierereinheit 13 angetrieben wird; eine Spannungsbefehlsberechnungseinheit 4 zum Berechnen eines Spannungsbefehls auf der Basis eines Frequenzausgangs von einem Softstarter; eine Schaltmustererzeugungsschaltung zum Bestimmen eines Schaltmusters für einen Stromwandler 1 auf der Basis des Ausgangs der Spannungsbefehlsberechnungseinheit 4; eine Spannungsdetektionsschaltung 6 zum Detektieren einer Zwischengleichspannung VPN, die eine Spannung des Glättungskondensators 12 ist; eine Frequenzeinheit 9 zum Setzen einer Ausgangsfrequenz; eine Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Setzeinheit 10 zum Setzen einer Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit, wenn der Wechselstrommotor 2 beschleunigt oder verzögert wird von einem Stoppzustand, bis die maximale Ausgangsfrequenz ausgegeben wird; eine Sequenzschaltung 14 zum Detektieren eines Stromausfalles auf der Basis eines Stromausfalldetektionssignals von einem Stromausfalldetektionskontakt 8a des elektromagnetischen Kontaktgebers 8 und zum Setzen des Frequenzbefehls und der Verzögerungszeit während der Detektion des Stromausfalls; eine Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Steuerschaltung 15 zum Steuern der Verzögerungszeit derart, dass die Zwischengleichspannung VPN durch eine PI Steuerung während der Detektion des Stromausfalls konstant gemacht wird, und zum Steuern der Beschleunigungszeit, nachdem die Zuführung des Stromes wieder aufgenommen worden ist; und einen Softstarter 16 zum Anheben oder Absenken der Ausgangsfrequenz für eine vorgegebene Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit.

Wie in 5 gezeigt ist, führt in der Sequenzschaltung 14 eine erste Schaltungseinheit 18 einen Schalten zwischen einem allgemeinen Frequenzbefehl, der von der Frequenzsetzeinheit 9 ausgegeben wird, und einem Frequenzbefehl durch, der zur Zeit eines Stromausfalls ausgegeben wird, um den Frequenzbefehl an den Softstarter 16 in Antwort auf ein Stromausfalldetektionssignal, das auf der Basis eines Niederspannungsdetektionsausgangssignals ausgegeben wird, das von der Spannungsdetektionsschaltung 6 ausgegeben wird (das ausgegeben wird, wenn die Zwischengleichspannung niedriger als ein gesetzter UV-Wert von 1 ist), oder eines Stromausfallausgangssignal auszugeben, das von dem Stromausfalldetektionskontakt 8a des elektromagnetischen Kontaktgebers 8 ausgegeben wird. Eine zweite Schalteinheit 19 wählt eine allgemeine Verzögerungszeit, die von der Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Setzeinheit 10 ausgegeben wird, oder eine Verzögerungszeit während der Detektion eines Stromausfalles aus und gibt die ausgewählte Zeit an die Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Steuerschaltung 15 aus. Eine flankengetriggerte Detektionsschaltung detektiert einen Zeitpunkt, wenn das Stromausfalldetektionssignal von '0' auf '1' geht. Eine Ausgangsfrequenzspeicherschaltung 21 speichert eine Ausgangsfrequenz vor dem Stromausfall, wenn die Flankentriggerdetektionsschaltung 22 den Stromausfall detektiert. Eine dritte Schalteinheit 20 wählt eine allgemeine Beschleunigungszeit, die von der Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Setzeinheit 10 ausgegeben wird, oder eine Beschleunigungszeit aus, nachdem die Zuführung des Stromes wieder aufgenommen wurde, und gibt die ausgewählte Zeit an die Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Steuerschaltung 15 aus, wenn das Stromausfalldetektionssignal auf dem Niveau von '1' aufrecht erhalten wird und bis die Ausgangsfrequenz, die von dem Softschalter ausgegeben wird, gleich der Ausgangsfrequenz ist, die in der Ausgangsfrequenzspeicherschaltung 21 vor dem Stromausfall gespeichert wird, wenn das Stromausfalldetektionssignal auf einem Wert von '0' ist. In 5 bezeichnen die Bezugszeichen 23 und 24 ODER-Schaltungen und die Bezugszeichen 25 und 26 geben Vergleicher an.

Als nächstes wird eine Beschreibung des Verfahrens zum Steuern eines kontinuierlichen Antriebs während der Detektion eines Stromausfalles in der Steuervorrichtung für den Wechselstrommotor gemäß der Erfindung angegeben.

Wenn ein momentaner Stromausfall in einer Wechselspannungsversorgung auftritt, wird der elektromagnetische Kontaktgeber 8 (4) geöffnet, was verursacht, das der Stromausfalldetektionskontakt auf '1' im Niveau schaltet oder die Zwischengleichspannung des Glättungskondensators 12 niedriger als ein UV-Niveau 1VUV1 wird. Die Spannungsdetektionsschaltung 6 zum Detektieren der Zwischengleichspannung detektiert dann den Stromausfall. Wenn der Stromausfall detektiert wird, schaltet das Stromausfalldetektionskontaktsignal auf das Niveau '1' um oder das Niederspannungsdetektionssignal schaltet auf '1' im Niveau bzw. Wert durch die Zwischengleichspannung VPN um, die von der Spannungsdetektionsschaltung 6 detektiert wird, wie in 5 gezeigt wird. Die Signale werden dann der Sequenzschaltung 14 eingegeben. In der Sequenzschaltung 14, wenn das Stromausfalldetektionskontaktsignal auf einem Niveau von '1' ist oder das Niederspannungsdetektionssignal auf dem Niveau von '1' ist, schaltet das Stromausfalldetektionssignal auf '1' im Niveau um. Der Frequenzbefehl wird auf 0 durch die erste Schalteinheit 18 und die zweite Schalteinheit 19 derart geschaltet, das die Verzögerungszeit auf die gesetzte Verzögerungszeit während der Detektion eines Stromausfalls geschaltet wird, und die Ausgangsfrequenz, wenn der Stromausfall detektiert wird, wird in der Ausgangsfrequenzspeicherschaltung 12 vor dem Stromausfall gespeichert. Wenn der Stromwandler 1 zum Steuern des Antriebs des Wechselstrommotors 2 von einem normalen Antriebsmodus in einen Verzögerungsmodus wechselt, wird die Drehenergie entsprechend der Reduktionsrate des Wechselstrommotors in einen regenerativen Strom durch die Invertierereinheit 13 umgewandelt und der Glättungskondensator 12, der eine Zwischengleichspannungsschaltung bildet, wird geladen, was verursacht, dass seine Anschlussspannung ansteigt.

Wenn das Stromausfalldetektionssignal auf '1' im Niveau schaltet, steuert die Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Steuerschaltung 15 eine Reduzierungsrate durch ein PI-Steuerverfahren, mit Bezug auf den Wert der Zwischengleichspannung VPN und der Änderung der Zwischengleichspannung derart, dass die Zwischengleichspannung vPN, die von der Spannungsdetektionsschaltung 6 detektiert wird, gleich einem Eingangsspannungssetzwert × 1,35 ist. Auf diese Art und Weise wird die Drehgeschwindigkeit des Wechselstrommotors nicht schnell sondern langsam abgesenkt, was ermöglicht, das der Motor kontinuierlich während eines momentanen Stromausfalles angetrieben werden kann. Wenn ein Anstieg der Zwischengleichspannung VPN detektiert wird oder wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als die Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert worden ist, stoppt die Verzögerung. Wenn die Spannungsversorgung durch die Wechselspannungsversorgung der Invertierereinheit 13 wieder aufgenommen wird, wird der Spannungsausfalldetektionskontakt 8a des elektromagnetischen Kontaktgebers 8 geschlossen und die Zwischengleichspannung VPN wird höher als der untere Spannungsdetektionswert derart, dass der Wechselstrommotor in den normalen Antriebsmodus zurückkehrt. Der Wechselstrommotor wird für die Beschleunigungszeit von der Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Setzeinheit 10, nachdem die Stromversorgung wieder aufgenommen wurde, angetrieben, bis die Ausgangsfrequenz, die von dem Softstarter ausgegeben wird, gleich der Ausgangsfrequenz ist, die in der Ausgangfrequenzspeicherschaltung 21 vor dem Stromausfall gespeichert wurde. Wenn die Ausgangsfrequenz, die von dem Softstarter ausgegeben wird, gleich der Ausgangsfrequenz ist, die in der Ausgangsfrequenzspeicherschaltung 21 vor dem Stromausfall gespeichert wurde, wird der Wechselstrommotor beschleunigt oder verzögert für die Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit, die im allgemeinen gesetzt ist, bis die Ausgangsfrequenz davon gleich dem Frequenzsetzwert ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, einen Wechselstrommotor kontinuierlich anzutreiben, wenn ein Stromausfall detektiert wird.

Vierte Ausführungsform

6 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

In 6 enthält die Steuervorrichtung für den Wechselstrommotor gemäß der Ausführungsform: einen Stromwandler 1, der eine Wandlereinheit 11 zum Wandeln eines Dreiphasenwechselstroms, der von einer Dreiphasenwechselstromversorgungsquelle (nicht gezeigt) durch einen elektromagnetischen Kontaktgeber 8 zugeführt wird, in eine Gleichspannung unter Verwendung eines Leistungselements, einen Glättungskondensator 12 zum Glätten der gewandelten Spannung und eine Invertierereinheit 13 zum Wandeln einer Zwischengleichspannung in eine Wechselspannung mit einer vorgegebenen Frequenz durch ein PWM-Steuerverfahren hat; einen Wechselstrommotor 2, der von einem Wechselstrom angetrieben wird, der von der Invertierereinheit 13 ausgegeben wird; eine Drehmomentgrenzschaltung 3 zum Steuern eines Drehmomentbefehls derart, dass er zwischen einem vorgegebenen, elektromotorischen Drehmomentgrenzwert und einem vorgegebenen regenerativen Drehmomentgrenzwert ist; eine Spannungsbefehlsberechnungseinheit 4 zum Berechnen eines Spannungsbefehls, der ermöglicht, dass ein Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl ausgegeben wird, der von der Drehmomentgrenzschaltung ausgegeben wird, und zum Ausgeben des Spannungsbefehls; eine Schaltmustererzeugungsschaltung 5 zum Bestimmen eines Schaltmusters des Stromwandlers 1 auf der Basis des Ausgangs der Spannungsbefehlsberechnungseinheit 4; eine Spannungsdetektionsschaltung 6 zum Detektieren einer Zwischengleichspannung VPN, die eine Spannung des Glättungskondensators 12 ist; eine Drehmomentgrenzwertberechnungsschaltung 7 zum Berechnen eines elektromotorischen Drehmomentgrenzwertes TL und eines regenerativen Drehmomentgrenzwertes TGL auf der Basis der Zwischengleichspannung VPN, die von der Spannungsdetektionsschaltung 6 ausgegeben wird, und zum Setzen der berechneten Werte in der Drehmomentgrenzschaltung 3; eine Frequenzsetzeinheit 9 zum Setzen einer Ausgangsfrequenz; eine Beschleunigung/Verzögerungszeit-Setzeinheit 10 zum Setzen der Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit, wenn der Wechselmotor 2 beschleunigt oder verzögert wird von einem Stoppzustand aus, bis die maximale Ausgangsfrequenz ausgegeben wird; eine Sequenzschaltung 14 zum Detektieren eines Stromausfalls auf der Basis eines Stromausfalldetektionssignals von einem Stromausfalldetektionskontakt 8a des elektromagnetischen Kontaktgebers 8 und zum Setzen des Frequenzbefehls und der Verzögerungszeit während der Detektion des Stromausfalls; und eine Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Steuerschaltung 15 zum Steuern der Verzögerungszeit derart, dass die Zwischengleichspannung VPN konstant durch die PI-Steuerung während der Detektion des Stromausfalls gemacht wird, und zum Steuern der Beschleunigungszeit, nachdem die Zuführung des Stromes wieder aufgenommen wurde; einen Softstarter 16 zum Anheben oder Absenken der Ausgangsfrequenz für eine vorgegebene Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit; und eine Geschwindigkeitssteuerschaltung 17 zum Ausgeben eines Drehmomentbefehls auf der Basis der Frequenz, die von dem Softstarter 16 ausgegeben wird.

5 ist ein Blockdiagramm, das eine Sequenzschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform zum Auswählen der Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit und eines Frequenzbefehls während der Detektion des Stromausfalls zeigt. In 5 bezeichnet das Bezugszeichen 20 eine dritte Schalteinheit und das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Speicherschaltung für eine Ausgangsfrequenz vor einem Stromausfall. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Flankentriggerdetektionsschaltung und die Bezugszeichen 23 und 24 bezeichnen ODER-Schaltungen. Die Bezugszeichen 25 und 26 bezeichnen Vergleicher.

Wie in 5 gezeigt ist, führt in der Sequenzschaltung 14 eine erste Schalteinheit 18 ein Schalten zwischen einem allgemeinen Frequenzbefehl, der von der Frequenzsetzeinheit 9 ausgegeben wird, und einem Frequenzbefehl, der zu einer Zeit des Stromausfalls ausgegeben wird, um den Frequenzbefehl an den Softstarter 16 auszugeben, auf der Basis des Stromausfalldetektionssignals, das auf der Basis einer Niederspannungsdetektionsausgangssignals, das von der Spannungsdetektionsschaltung 6 ausgegeben wird (das ausgegeben wird, wenn die Zwischengleichspannung VPN niedriger als ein gesetzter W-Wert von 1 ist) oder eines Stromausfallsignals durch, das von dem Stromausfalldetektionskontakt 8a des elektromagnetischen Kontaktgebers 8 ausgegeben wird. Eine zweite Schalteinheit 19 wählt eine allgemeine Verzögerungszeit, die von der Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Setzeinheit 10 ausgegeben wird, oder eine Verzögerungszeit während der Detektion eines Stromausfalles aus und gibt die ausgewählte Zeit an die Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Steuerschaltung 15 aus. Die Flankentriggerdetektionsschaltung 22 detektiert einen Zeitpunkt, wenn das Stromausfalldetektionssignal von '0' auf '1' schaltet. Die Ausgangsfrequenzspeicherschaltung 21 speichert vor dem Stromausfall eine Ausgangsfrequenz, wenn die Flankentriggerdetektionsschaltung 22 den Stromausfall detektiert. Die dritte Schalteinheit 20 wählt die allgemeine Beschleunigungszeit, die von der Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Setzeinheit 10 ausgegeben wird, oder eine Beschleunigungszeit aus, nachdem die Stromversorgung wieder aufgenommen wurde, und gibt die ausgewählte Zeit an die Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeitsteuerschaltung 15 aus, wenn das Stromausfalldetektionssignal auf dem Niveau '1' aufrecht erhalten wird und bis die Ausgangsfrequenz, die von dem Softkontaktgeber ausgegeben wird, gleich der Ausgangsfrequenz ist, die in der Speicherschaltung 21 für die Ausgangsfrequenz vor dem Stromausfall gespeichert ist, wenn das Stromausfalldetektionssignal auf einem Niveau '0' ist.

Als nächstes wird ein Verfahren zum Steuern des kontinuierlichen Antriebs während der Detektion eines Stromausfalles in der Steuervorrichtung für den Wechselstrommotor gemäß der vorliegenden Erfindung nachfolgend beschrieben.

Wenn ein momentaner Stromausfall in der Wechselspannungsversorgung auftritt, wird der elektromagnetische Kontaktgeber 8 (6) geöffnet, was verursacht, dass der Stromausfalldetektionskontakt auf '1' im Niveau schaltet oder die Zwischengleichspannung des Glättungskondensators 12 niedriger als ein UV-Niveau 1VUV1 ist. Dann detektiert die Spannungsdetektionsschaltung 6 zum Detektieren der Zwischengleichspannung den Stromausfall. Wenn der Stromausfall detektiert wird, schaltet das Stromausfalldetektionskontaktsignal auf '1' im Niveau oder das Niederspannungsdetektionssignal schaltet auf '1' im Niveau durch die Zwischengleichspannung VPN, die von der Spannungsdetektionsschaltung 6 detektiert wird, wie in 5 gezeigt ist. Dann werden die Signale in die Sequenzschaltung 14 eingegeben. In der Sequenzschaltung 14, wenn das Stromausfalldetektionskontaktsignal auf einem Niveau '1' ist oder das Niederspannungsdetektionssignal auf einem Niveau von '1' ist, schaltet das Stromausfalldetektionssignal auf '1' im Niveau. Der Frequenzbefehl wird auf 0 durch die erste Schalteinheit 18 und die zweite Schalteinheit 19 derart geschaltet, dass die Verzögerungszeit auf die gesetzte Verzögerungszeit während der Detektion des Stromausfalls geschaltet wird und die Ausgangsfrequenz, wenn der Stromausfall detektiert wird, wird in der Speicherschaltung 12 für die Ausgangsfrequenz vor dem Stromausfall gespeichert. Wenn der Stromwandler 1 zum Steuern des Antriebs des Wechselstrommotors 2 von einem normalen Antriebsmodus in einen Verzögerungsmodus wechselt, wird die Rotationsenergie, entsprechend der Reduzierungsrate des Wechselstrommotors, in eine regenerative Leistung durch die Invertierereinheit 13 transformiert und der Glättungskondensator 12, der eine Zwischengleichspannungsschaltung ausbildet, wird geladen, was verursacht, dass seine Anschlussspannung ansteigt.

Wenn die Stromausfalldetektionsschaltung auf '1' im Niveau geht, steuert die Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Steuerschaltung 15 eine Reduzierungsrate durch ein PI-Steuerverfahren, mit Bezug auf das Niveau bzw. den Wert der Zwischengleichspannung VPN und der Änderung der Zwischengleichspannung, derart, dass die Zwischengleichspannung VPN, die von der Spannungsdetektionsschaltung detektiert wird, gleich einem Eingangsspannungssetzwert × 1,35 ist. Auf diese Art und Weise wird die Geschwindigkeit des Wechselstrommotors 2 nicht schnell sondern langsam abgesenkt, was ermöglicht, dass der Motor kontinuierlich während des momentanen Stromausfalls angetrieben wird. Wenn ein Anstieg der Zwischengleichspannung VPN detektiert wird oder wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als die Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde, stoppt die Verzögerung. Wenn die Spannungsversorgung durch die Wechselspannungsversorgung der Invertierereinheit 13 wieder aufgenommen wird, wird der Stromausfalldetektionskontakt 8a des elektromagnetischen Kontaktgebers 8 geschlossen und die Zwischengleichspannung VPN ist höher als der Niederspannungsdetektionswert, so dass der Wechselstrommotor in den normalen Antriebsmodus zurückkehrt. Der Wechselstrommotor wird für die Beschleunigungszeit von der Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Setzeinheit 10, nachdem die Spannungsversorgung wieder aufgenommen wurde, bis die Ausgangsfrequenz, die von dem Softstarter ausgegeben wird, gleich der Ausgangsfrequenz ist, die in der Vor-dem-Stromausfall-Ausgangfrequenzspeicherschaltung 21 gespeichert ist. Wenn die Ausgangsfrequenz, die von dem Softstarter ausgegeben wird, gleich der Ausgangsfrequenz ist, die in der Vor-dem-Stromausfall-Ausgangsfrequenzspeicherschaltung 21 gespeichert ist, wird der Wechselstrommotor für die Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit, die im allgemeinen gesetzt wurde, beschleunigt oder verzögert, bis die Ausgangsfrequenz davon gleich dem Frequenzsetzwert ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, einen Wechselstrommotor, kontinuierlich anzutreiben, wenn ein Stromausfall detektiert wird.

Fünfte Ausführungsform

In einer fünften Ausführungsform erzeugt die Geschwindigkeitssteuerschaltung 17, die eine Frequenz Fout, die von dem Softstarter 16 ausgegeben wird, der in 6 gezeigt ist, gleich der Geschwindigkeit des Wechselstrommotors 2 macht, einen Drehmomentbefehl Tref zusätzlich zu den Funktionen, die in der vierten Ausführungsform beschrieben werden. Wenn der Wechselstrommotor 2 durch den Drehmomentbefehl gesteuert wird, schwingt die Zwischengleichspannung aufgrund des Trägheitsmoments der Last, eines Reduktionsratenkoeffizienten der Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Steuerschaltung oder eines Setzwertes einer PI-Steuereinheit oder der Wechselstrommotor 2 führt wiederholt einen Verzögerungsbetrieb, der durch einen Stromausfall verursacht wird, und einen Beschleunigungsbetrieb durch die normale Steuerung aus, was es schwierig macht, einen gleichmäßigen bzw. glatten und kontinuierlichen Antrieb durchzuführen.

7 zeigt die Beziehung zwischen der Zwischengleichspannung VPN und einem Drehmomentgrenzwert, wenn das Stromausfallsignal auf dem Niveau '1' aufrecht erhalten wird. Der elektromotorische Drehmomentgrenzwert und der regenerative Drehmomentgrenzwert werden auf der Basis des Niveaus bzw. Werts der Zwischengleichspannung VPN gesteuert. D.h., wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als ein Wert bzw. Niveau VUV1 ist, wird der elektromotorische Drehmomentgrenzwert auf einen vorgegebenen, elektromotorischen Drehmomentgrenzwert TL0 gesetzt. Andererseits, wenn die Zwischengleichspannung VPN niedriger als ein zweiter W-Wert VUV2 wird, wo der Stromwandler 1 nicht arbeiten kann, wird der elektromotorische Drehmomentgrenzwert auf Null derart gesetzt, dass kein elektromotorischer Drehmoment erzeugt wird. Wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als das Niveau VUV2 und niedriger als die Spannung VUV1 ist, steigt der elektromotorische Drehmomentgrenzwert von Null auf einen vorgegebenen Drehmomentgrenzwert TL0 in Proportion zu der Zwischengleichspannung VPN an. Im allgemeinen wird der Bereich des elektromotorischen Drehmomentgrenzwertes allmählich schmäler, wenn die Zwischengleichspannung VPN niedriger als das Niveau VUV1 wird. Dieses Setzen verhindert, dass die Zwischengleichspannung aufgrund des Absenkens der Zwischengleichspannung VPN weiter abgesenkt wird.

Indess, wenn die Zwischengleichspannung Vdc kleiner als ein drittes UV-Niveau VUV3 wird bzw. ist, wird der regenerative Drehmomentgrenzwert auf einen vorgegebenen, regenerativen Drehmomentgrenzwert TGL0 geschaltet. Andererseits, wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als ein vierter W-Wert VUV4 wird, wird der regenerative Drehmomentgrenzwert auf Null derart gesetzt, das kein regeneratives Drehmoment erzeugt wird. Wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als der Wert VUV3 und niedriger als der Wert VUV4 ist, wird der regenerative Drehmomentgrenzwert von dem vorgegebenen Drehmomentgrenzwert TGL0 auf Null proportional zu der Zwischengleichspannung VPN abgesenkt. Im allgemeinen wird der Bereich des regenerativen Drehmomentgrenzwertes allmählich verschmälert, wenn die Zwischengleichspannung höher als das Niveau VUV3 wird. Dieses Setzen verhindert somit, dass die Zwischengleichspannung aufgrund eines Anstiegs der Zwischengleichspannung weiter ansteigt.

Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Drehmomentbefehl durch Setzen des elektromotorischen Drehmomentgrenzwerts und des regenerativen Drehmomentgrenzwerts auf der Basis des Niveaus bzw. Werts der Zwischengleichspannung VPN zu steuern. Es ist deshalb möglich, die Zwischengleichspannung VPN stabil zu steuern, z.B. zu der Zeit eines momentanen Stromausfalles, und den Wechselstrommotor gleichmäßig und kontinuierlich anzutreiben.

In 7 ist das dritte UV-Niveau VUV3 auf einen beliebigen Wert gesetzt. Das dritte UV-Niveau VUV3 kann gleich dem zweiten UV-Niveau VUV2 sein. Das vierte UV-Niveau VUV4 wird auf einen beliebigen Wert gesetzt. Das vierte W-Niveau VUV4 kann jedoch gleich dem ersten W-Niveau VUV1 sein. Der Drehmomentgrenzwert wird in Proportion zu der Zwischengleichspannung VPN geändert. Irgendeine Beziehung kann jedoch zwischen ihnen eingerichtet werden.

Sechste Ausführungsform

8 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt. 9 ist ein Blockdiagramm, das eine Sequenzschaltung zum Auswählen einer Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit, eines Frequenzbefehls und eines elektromotorischen Drehmomentgrenzwerts während der Detektion eines Stromausfalles zeigt.

In 8 enthält die Steuervorrichtung für den Wechselstrommotor gemäß dieser Ausführungsform: einen Stromwandler 1, der eine Wandlereinheit 11 zum Wandeln eines Dreiphasenwechselstromes, der von einer Dreiphasenwechselspannungsversorgung (nicht gezeigt) durch einen elektromagnetischen Kontaktgeber 8 zugeführt wird, in eine Gleichspannung unter Verwendung eines Leistungselements hat, einen Glättungskondensator 12 zum Glätten der gewandelten Spannung und eine Invertierereinheit 13 zum Wandeln einer Zwischengleichspannung in eine Wechselspannung, die eine vorgegebene Frequenz hat, durch ein PWM-Steuerverfahren enthält; einen Wechselstrommotor 2, der durch einen Wechselstrom angetrieben wird, der von der Invertiereinheit 13 ausgegeben wird; eine Drehmomentgrenzschaltung 3 zum Steuern eines Drehmomentbefehls derart, dass er zwischen einem vorgegebenen elektromotorischen Drehmomentgrenzwert und einem vorgegebenen, regenerativen Drehmomentgrenzwert ist; eine Spannungsbefehlsberechnungseinheit 4 zum Berechnen eines Spannungsbefehls, der ermöglicht, dass ein Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl ausgegeben wird, der von der Drehmomentgrenzschaltung 3 ausgegeben wird, und zum Ausgeben eines Spannungsbefehls; eine Schaltmustererzeugungsschaltung 5 zum Bestimmen eines Schaltmusters des Stromwandlers 1 auf der Basis des Ausgangs von der Spannungsbefehlsberechnungseinheit 4; eine Spannungsdetektionsschaltung 6 zum Detektieren einer Zwischengleichspannung VPN, die eine Spannung des Glättungskondensators 12 ist; eine Drehmomentgrenzwertberechnungsschaltung 7 zum Berechnen einer Zwischengleichspannung VPN, die von der Spannungsdetektionsschaltung 6 ausgegeben wird, und zum Setzen eines elektromotorischen Drehmomentgrenzwertes TL und eines regenerativen Drehmomentgrenzwertes TGL, der bzw. die von der Sequenzschaltung 14 ausgegeben wird bzw. werden; eine Frequenzsetzeinheit 9 zum Setzen einer Ausgangsfrequenz; eine Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Setzeinheit 10 zum Setzen einer Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit, wenn der Wechselstrommotor beschleunigt oder verzögert wird, von einem Stoppzustand aus, bis die maximale Ausgangsfrequenz ausgegeben wird; die Sequenzschaltung 14 zum Detektieren eines Stromausfalles auf der Basis eines Stromausfalldetektionssignals von einem Stromausfalldetektionskontakt 8a des elektromagnetischen Kontaktgebers 8 und zum Setzen des Frequenzbefehls und der Verzögerungszeit während der Detektion des Stromausfalles; und eine Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeitsteuerschaltung 15 zum Steuern der Verzögerungszeit derart, dass die Zwischengleichspannung VPN konstant gemacht wird, durch die PI-Steuerung während der Detektion des Stromausfalles; einen Softstarter 16 zum Anheben oder Absenken der Ausgangsfrequenz für eine vorgegebenen Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit; und eine Geschwindigkeitssteuerschaltung 17 zum Ausgeben eines Drehmomentbefehls auf der Basis der Frequenz, die von dem Softstarter 16 ausgegeben wird.

Wie in 9 gezeigt ist, führt in der Sequenzschaltung 14 eine erste Schalteinheit 18 ein Schalten zwischen einem allgemeinen Frequenzbefehl, der von der Frequenzsetzeinheit 9 ausgegeben wird, und einem Frequenzbefehl aus, der zu einer Zeit eines Stromausfalles ausgegeben wird, um den Frequenzbefehl an den Softstarter 16 in Antwort auf ein Stromausfalldetektionssignal, das auf der Basis eines Niederspannungsdetektionsausgangssignals ausgegeben wird, das von der Spannungsdetektionsschaltung 6 ausgegeben wird (das ausgegeben wird, wenn die Zwischengleichspannung VPN niedriger als ein gesetztes W-Niveau von 1 ist), oder eines Stromausfallausgangssignals auszugeben, das von dem Stromausfalldetektionskontakt 8a des elektromagnetischen Kontaktgebers 8 ausgegeben wird.

Eine zweite Schalteinheit 19 wählt eine allgemeine Verzögerungszeit, die von der Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeit-Setzeinheit 10 ausgegeben wird, oder eine Verzögerungszeit während der Detektion des Stromausfalles aus und gibt die ausgewählte Zeit an die Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeitsteuerschaltung 15 aus. Eine Flankentriggerdetektionsschaltung 22 detektiert einen Zeitpunkt, wenn das Stromausfalldetektionssignal von '0' auf '1' schaltet. Eine Vor-dem-Stromausfall-Ausgangsfrequenzspeicherschaltung 21 speichert eine Ausgangsfrequenz, wenn die Flankentriggerdetektionsschaltung 22 den Stromausfall detektiert. Eine dritte Schalteinheit 20 wählt einen allgemeinen elektromotorischen Drehmomentgrenzwert oder einen elektromotorischen Drehmomentgrenzwert aus, nachdem die Zuführung der Spannung wieder aufgenommen wurde, und gibt den selektierten Wert an die Drehmomentgrenzwertberechnungsschaltung 7 aus, wenn das Stromausfalldetektionssignal auf dem Schwellenwert von '1' aufrecht erhalten wird und bis die Ausgangsfrequenz, die von dem Softkontaktgeber ausgegeben wird, gleich der Ausgangsfrequenz ist, die in der Vor-dem-Stromausfall-Ausgangsfrequenzspeicherschaltung 21 gespeichert ist, wenn das Stromausfalldetektionssignal auf dem Niveau von '0' ist. In 9 bezeichnen die Bezugszeichen 23 und 24 ODER-Schaltungen und die Bezugszeichen 25 und 26 geben Vergleicher an.

Als nächstes wird die Beschreibung eines Verfahrens zum Steuern des kontinuierlichen Antriebs während der Detektion eines Stromausfalls in der Steuervorrichtung für den Wechselstrommotor gemäß dieser Ausführungsform gegeben.

Wenn ein momentaner Stromausfall in einer Wechselstromspannungsversorgung auftritt, wird der elektromagnetische Kontaktgeber 8 bzw. Schalter (8) geöffnet, was verursacht, dass der Stromausfalldetektionskontakt auf '1' im Niveau schaltet oder die Zwischengleichspannung des Glättungskondensators 12 niedriger als der UV-Wert 1VUV1 ist. Die Spannungsdetektionsschaltung 6 zum Detektieren der Zwischengleichspannung detektiert dann den Stromausfall. Wenn der Stromausfall detektiert wird, schaltet das Stromausfalldetektionskontaktsignal auf '1' im Niveau oder das Niederspannungsdetektionssignal geht auf '1' im Niveau durch die Zwischengleichspannung VPN, die von der Spannungsdetektionsschaltung 6 detektiert wird, wie in 9 gezeigt ist. Die Signale werden dann der Sequenzschaltung 14 eingegeben. In der Sequenzschaltung 14, wenn das Stromausfalldetektionskontaktsignal auf einem Niveau von '1' ist oder das Niederspannungsdetektionssignal auf dem Niveau von '1' ist, geht das Stromausfalldetektionssignal auf '1' im Niveau. Der Frequenzbefehl wird von 0 durch die erste Schalteinheit 18 und die zweite Schalteinheit 19 geschaltet, so dass die Verzögerungszeit auf die gesetzte Verzögerungszeit während der Detektion des Stromausfalles geschaltet wird, und die Ausgangsfrequenz, wenn der Stromausfall detektiert wird, wird in der Speicherschaltung 21 für die Ausgangsfrequenz vor dem Stromausfall gespeichert. Wenn der Stromwandler 1 zum Steuern des Antriebs des Wechselstrommotors 2 von einem normalen Antriebsmodus in einen Verzögerungsmodus wechselt, wird die Drehenergie entsprechend der Reduktionsrate des Wechselstrommotors in eine regenerative Leistung durch die Invertierereinheit 13 transformiert und der Glättungskondensator 12, der die Zwischengleichspannungsschaltung bildet, wird geladen, was verursacht, dass die Anschlussspannung davon ansteigt. Wenn das Stromausfalldetektionssignal auf '1' im Niveau schaltet, steuert die Beschleunigungs/Verzögerungs-Zeitsteuerschaltung 15 eine Reduzierungsrate durch ein PI-Steuerverfahren mit Bezug auf das Niveau bzw. den Wert der Zwischengleichspannung VPN und die Änderung der Zwischengleichspannung derart, dass die Zwischengleichspannung VPN, die von der Spannungsdetektionsschaltung detektiert wird, gleich einem Eingangsspannungssetzwert × 1,35 ist. Auf diese Art und Weise wird die Drehgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 2 nicht schnell sondern langsam abgesenkt, was ermöglicht, dass der Motor kontinuierlich während des momentanen Stromausfalls angetrieben wird. Wenn ein Anstieg der Zwischengleichspannung VPN detektiert wird oder wenn die Zwischengleichspannung VPN höher als die Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert worden ist, stoppt die Verzögerung. Wenn die Spannungsversorgung durch die Wechselspannungsversorgung der Invertierereinheit 13 wieder aufgenommen wird, wird der Stromausfalldetektionskontakt 8a des elektromagnetischen Kontaktgebers 8 geschlossen und die Zwischengleichspannung VPN wird höher als das Niederspannungsdetektionsniveau, so dass der Wechselstrommotor in den normalen Antriebsmodus zurückkehrt. Der elektromotorische Drehmomentgrenzwert wird als der elektromotorische Drehmomentgrenzwert ausgewählt, nachdem die Stromzuführung wieder aufgenommen worden ist, bis die Ausgangsfrequenz, die von dem Softstarter ausgegeben wird, gleich der Ausgangsfrequenz ist, die in der Vor-dem-Stromausfall-Ausgangsfrequenzschaltung 21 gespeichert ist. Die Drehmomentgrenzwertberechnungsschaltung 7 definiert die Beziehung zwischen der Zwischengleichspannung VPN und dem Drehmomentgrenzwert, der in 7 gezeigt ist, und steuert den elektromotorischen Drehmomentgrenzwert und den regenerativen Drehmomentgrenzwert auf der Basis des Niveaus der Zwischengleichspannung VPN. Der Wechselstrommotor wird deshalb durch den elektromotorischen Drehmomentgrenzwert, der von der Sequenzschaltung 14 ausgegeben wird, oder den elektromagnetischen Grenzwert angetrieben, der durch den Wert der Zwischengleichspannung VPN bestimmt wird, die einen kleineren Wert hat. Wenn die Ausgangsfrequenz, die von dem Softstarter ausgegeben wird, gleich der Ausgangsfrequenz ist, die in der Vor-dem-Stromausfall-Ausgangsfrequenzspeicherschaltung 21 gespeichert wurde, wird der Wechselstrommotor beschleunigt oder verzögert durch den elektromagnetischen Drehmomentgrenzwert, der allgemein gesetzt ist, oder den elektromotorischen Grenzwert, der durch den Wert der Zwischengleichspannung VPN bestimmt wird, die einen kleineren Wert hat, bis seine sich annähernde Ausgangsfrequenz gleich dem Frequenzsetzwert ist. Auf diese Art und Weise ist es möglich, einen Wechselstrommotor kontinuierlich anzutreiben, wenn ein Stromausfall detektiert wird.

Industrielle Anwendbarkeit

Gemäß der Erfindung ist es möglich, einen Wechselstrommotor während eines momentanen Stromausfalles kontinuierlich anzutreiben. Ein elektromotorischer Drehmomentgrenzwert und ein regenerativer Drehmomentgrenzwert werden auf der Basis des Niveaus einer Zwischengleichspannung (dem Glättungskondensator 12) gesetzt, um einen Drehmomentbefehl zu steuern, was es ermöglicht, die Zwischengleichspannung so zu steuern, dass sie konstant ist, und zwar ohne die Verwendung eines regenerativen Widerstands oder einer Vorrichtung zum Rückkoppeln einer regenerativen Energie zu einer Spannungsversorgungsschaltung, und somit den Wechselstrommotor während eines momentanen Stromausfalls stabil und kontinuierlich anzutreiben. Z.B. wird in einer Textilmaschine die Geschwindigkeitssteuerung derart durchgeführt, dass eine feste Beziehung zwischen den Geschwindigkeiten einer Vielzahl von Motoren eingerichtet wird, und somit ist es möglich, zu verhindern, dass ein Faden aufgrund eines Freilaufs (Coasting) eines Wechselstrommotors zur Zeit eines momentanen Stromausfalls abgeschnitten wird.

Zusammenfassung

Es ist möglich, die Zwischengleichspannung ohne Verwendung einer Vorrichtung zum Zurückgeben eines regenerativen Widerstands oder einer regenerativen Energie zu einer Spannungsversorgungsquelle konstant zu steuern und den Betrieb eines Wechselstrommotors auch dann sicher fortzusetzen, wenn ein momentaner Stopp auftritt. Ein Wechselstromsteuerverfahren enthält: einen Schritt mit Detektieren eines Stopps einer Wechselspannunsversorgung durch Spannungsversorgungstoppdetektionsmittel, die in einem Stromwandler angeordnet sind, einen Schritt mit Ausgeben eines Geschwindigkeitsreduzierungsstartbefehls an eine Invertierereinheit, einen Schritt mit Berechnen einer Geschwindigkeitsreduzierungsrate 1 aus einem Sollwert und einem Detektionswert der Zwischengleichspannung derart, dass die Zwischengleichspannung konstant während der Geschwindigkeitsreduzierung des Wechselstrommotors ist, einen Schritt zum Berechnen einer Geschwindigkeitsreduzierungsrate 2 aus der Änderungsverhältnis der Zwischengleichspannung, einen Schritt zum Berechnen eines Drehmomentbefehls derart, dass die Geschwindigkeitsreduzierung der Geschwindigkeitsreduzierungszeit folgt, einen Schritt zum Ändern des Drehmomentgrenzwerts der Motorseite und der regenerativen Seite gemäß dem Zwischengleichspannungsdetektionswert, einen Schritt zum Beendigen der Geschwindigkeitsreduzierung, wenn die Spannung zu der Spannung vor der Spannungsversorugungstoppdetektion zurückkehrt oder die Zwischengleichspannung während der Geschwindigkeitsreduzierung ansteigt, und einen Schritt zum Speichern der Ausgangsfrequenz vor der Spannungsversorgungsstoppdetektion, wenn in eine normale Steuerung zurückgekehrt wird.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors und eines Stromwandlers, der enthält:

    eine Wandlereinheit zum Wandeln einer Wechselstromspannung, die von einer Wechselstromspannungsversorgung zugeführt wird, in eine Gleichspannung, und

    einen Glättungskondensator zum Glätten der gewandelten Gleichspannung und

    eine Invertierereinheit zum Wandeln einer Zwischengleichspannung in eine Wechselspannung, die eine Frequenz entsprechend einem Drehmomentbefehl hat, durch eine PWM-Steuerart,

    indem ein elektromotorischer Drehmomentgrenzwert und ein regenerativer Drehmomentgrenzwert im vorhinein gesetzt werden und indem der Drehmomentbefehl mit den Drehmomentgrenzwerten beschränkt wird, um ein PWM-Schaltmuster zu erzeugen, das zu der Invertierereinheit ausgegeben wird,

    wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

    Ermöglichen, dass eine Stromausfalldetektionseinheit, die in dem Stromwandler vorgesehen ist, einen Stromausfall der Wechselstromquelle detektiert;

    Ausgeben eines Verzögerungsstartbefehls an die Invertierereinheit in Antwort auf ein Stromausfalldetektionssignal, das von der Stromausfalldetektionseinheit ausgegeben wird;

    Berechnen einer ersten Reduktionsrate auf der Basis eines Detektionswerts und eines Sollwerts der Zwischengleichspannung derart, dass die Zwischengleichspannung konstant gemacht wird während der Verzögerung des Wechselstrommotors konstant gemacht wird;

    Berechnen einer zweiten Reduktionsrate auf der Basis der Änderung der Zwischengleichspannung;

    Steuern einer Verzögerungszeit durch Steuern eines Wertes, der durch Multiplizieren der beiden Reduktionsraten miteinander erhalten wird, nach Art einer PI-Steuerung;

    Berechnen des Drehmomentbefehls, um zu ermöglichen, dass der Wechselstrommotor für die Verzögerungszeit verzögert wird;

    Ändern des elektromotorischen Drehmomentgrenzwerts und des regenerativen Drehmomentgrenzwerts auf der Basis des Werts der detektierten Zwischengleichspannung;

    Stoppen des Verzögerns, wenn die Zwischengleichspannung gleich einer Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert wird, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt; und,

    wenn der Wechselstrommotor in einen normalen Steuermodus zurückkehrt, Speichern einer Ausgangsfrequenz, bevor der Stromausfall detektiert wird.
  2. Verfahren des Steuern eines Wechselstrommotors gemäß Anspruch 1, worin,

    wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert wird, oder wenn sie während der Verzögerung ansteigt, die Verzögerung gestoppt wird und

    wenn der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückgekehrt ist, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt wird, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.
  3. Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors gemäß Anspruch 1, worin,

    wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert wird, oder wenn sie während der Verzögerung ansteigt, die Verzögerung gestoppt wird und,

    wenn der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückgekehrt ist, eine Drehmomentgrenzeinheit den Drehmomentbefehl auf einen beliebigen elektromotorischen Drehmomentgrenzwert begrenzt, bis die Ausgangsfrequenz des Wechselstrommotors gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.
  4. Steuervorrichtung, die einen Wechselstrommotor und einen Stromwandler steuert, der enthält:

    eine Wandlereinheit zum Wandeln einer Wechselstromspannung, die von einer Wechselstromversorgung zugeführt wird, in eine Gleichspannung und

    einen Glättungskondensator zum Glätten der gewandelten Gleichspannung und

    eine Invertierereinheit zum Wandeln einer Zwischengleichspannung in eine Wechselspannung, die eine Frequenz entsprechend einem Drehmomentbefehl hat, durch eine PWM-Steuerart,

    indem ein elektromotorischer Drehmomentgrenzwert und ein regenerativer Drehmomentgrenzwert im vorhinein gesetzt werden und indem der Drehmomentbefehl mit den Drehmomentgrenzwerten beschränkt wird, um ein PWM-Schaltmuster zu erzeugen, das zu der Invertierereinheit ausgegeben wird,

    wobei die Steuervorrichtung enthält:

    eine Stromausfalldetektionseinheit, die einen Stromausfall der Wechselstromquelle detektiert;

    eine Einheit, die einen Verzögerungsstartbefehl an die Invertierereinheit in Antwort auf ein Stromausfalldetektionssignal ausgibt, das von der Stromausfalldetektionseinheit ausgegeben wird, eine erste Reduktionsrate auf der Basis eines Detektionswerts und eines Sollwertes der Zwischengleichspannung derart berechnet, dass die Zwischengleichspannung konstant während des Verzögerns des Wechselstrommotors gemacht wird, und eine zweite Reduktionsrate auf der Basis einer Änderung der Zwischengleichspannung berechnet;

    eine Einheit, die eine Verzögerungszeit steuert, indem ein Wert gesteuert wird, der durch Multiplizieren der beiden Reduktionsraten miteinander erhalten wird, auf eine PI-Steuerart;

    eine Einheit, die den Drehmomentbefehl berechnet, um zu ermöglichen, dass der Wechselstrommotor für die Verzögerungszeit verzögert wird, und den elektromotorischen Drehmomentgrenzwert und den regenerativen Drehmomentgrenzwert auf der Basis des Werts der detektierten Zwischengleichspannung berechnet;

    eine Einheit, die das Verzögern stoppt, wenn die Zwischengleichspannung gleich einer Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert wurde, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt; und

    eine Einheit, die eine Ausgangsfrequenz speichert, bevor der Stromausfall detektiert wird, wenn der Wechselstrommotor in einen normalen Steuermodus zurückkehrt.
  5. Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß Anspruch 4, worin,

    wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert wird, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, die Verzögerung stoppt und,

    wenn der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückgekehrt ist, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert wurde, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.
  6. Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß Anspruch 4, worin,

    wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde, oder sie während des Verzögerns ansteigt, das Verzögern stoppt und,

    wenn der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückgekehrt ist, beschränkt die Drehmomentgrenzeinheit den Drehmomentbefehl mit einem beliebigen elektromotorischen Drehmomentgrenzwert, bis die Ausgangsfrequenz des Wechselstrommotors gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.
  7. Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors und eines Stromwandlers, der enthält:

    eine Wandlereinheit zum Wandeln einer Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung zugeführt wird, in eine Gleichspannung,

    einen Glättungskondensator zum Glätten der gewandelten Gleichspannung und

    eine Invertierereinheit zum Wandeln einer Zwischengleichspannung in eine Wechselspannung, die eine Frequenz hat, die einem Drehmomentbefehl entspricht, durch ein PWM-Steuerverfahren, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

    Setzen eines elektromotorischen Drehmomentgrenzwerts und eines regenerativen Drehmomentgrenzwerts im vorhinein;

    Beschränken des Drehmomentbefehls mit den Drehmomentgrenzwerten, um ein PWM-Schaltmuster zu erzeugen, das an die Invertierereinheit ausgegeben wird;

    Setzen einer unteren Grenzspannung VU1 der Zwischengleichspannung, die für einen normalen Antriebsmodus erforderlich ist, einer unteren, zulässigen Spannung VU0 der Zwischengleichspannung, wenn eine unterste Spannung einer Spannungsversorgung eingegeben wird, und einer Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2, die niedriger als die untere, zulässige Spannung VU0 ist und die höher als die untere Grenzspannung VU1 ist; wenn ein Detektionswert der Zwischengleichspannung, die von der Zwischengleichspannungdetektionsschaltung ausgegeben wird, kleiner als die Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 während des Antreibens des Wechselstrommotors ist, Verzögern bzw. Abbremsen des Wechselstrommotors mit einer Reduktionsrate &agr;d, bis die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist;

    wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, Zurückkehren des Wechselstrommotors in einen normalen Steuermodus; und,

    wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, Speichern einer Ausgangsfrequenz, bevor der Stromausfall detektiert wird.
  8. Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors gemäß Anspruch 7, worin, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, um zu verursachen, dass der Gleichstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt wird, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.
  9. Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors gemäß Anspruch 7, worin, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, eine Drehmomentgrenzeinheit den Drehmomentbefehl mit einem beliebigen elektromotorischen Drehmomentgrenzwert beschränkt, bis die Ausgangsfrequenz des Wechselstrommotors gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.
  10. Steuervorrichtung, die einen Wechselstrommotor und einen Stromwandler steuert, der enthält:

    eine Wandlereinheit zum Wandeln einer Wechselspannung, die von einer Wechselspannungsversorgung zugeführt wird, in eine Gleichspannung,

    einen Glättungskondensator zum Glätten der gewandelten Gleichspannung und

    eine Invertierereinheit zum Wandeln einer Zwischengleichspannung in eine Wechselspannung, die eine Frequenz hat, die einem Drehmomentbefehl entspricht, durch eine PWM-Steuerart,

    wobei die Steuervorrichtung den Wechselstrommotor in der nachfolgenden Sequenz steuert:

    Setzen eines elektromotorischen Drehmomentgrenzwerts und eines regenerativen Drehmomentgrenzwerts im vorhinein;

    Beschränken des Drehmomentbefehls mit den Drehmomentgrenzwerten, um ein PWM-Schaltmuster zu erzeugen, das an die Invertierereinheit ausgegeben wird;

    Setzen einer unteren Grenzspannung VU1 der Zwischengleichspannung, die für einen normalen Antriebsmodus erforderlich ist, einer unteren, zulässigen Spannung VU0 der Zwischengleichspannung, wenn eine niedrigste Spannung der Spannungsversorgung eingegeben wird, und einer Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2, die niedriger als die untere, zulässige Spannung VU0 ist und die höher als die untere Grenzspannung VU1 ist;

    wenn ein Detektionswert der Zwischengleichspannung von einer Zwischengleichspannungdetektionsschaltung niedriger als die Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 während des Antriebs des Wechselstrommotors ist, Verzögern des Wechselstrommotors mit einer Reduktionsrate &agr;d, bis die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist;

    wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, Zurückkehren des Wechselstrommotors in einen normalen Steuermodus; und,

    wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, Speichern einer Ausgangsfrequenz, bevor der Stromausfall detektiert wird.
  11. Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß Anspruch 10, worin, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt wird, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.
  12. Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß Anspruch 10, worin, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, eine Drehmomentgrenzeinheit den Drehmomentbefehl mit einem beliebigen, elektromotorischen Drehmomentgrenzwert beschränkt, bis die Ausgangsfrequenz des Wechselstrommotors gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.
  13. Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors, das die folgenden Schritte aufweist:

    Bereitstellen einer Stromausfalldetektionseinheit zum Detektieren eines Stromausfalls eines Wechselstrommotors in einem Stromwandler;

    Ausgeben eines Verzögerungsstartbefehls an eine Invertierereinheit in Antwort auf ein Stromausfalldetektionssignal, das von der Stromausfalldetektionseinheit ausgegeben wird;

    Berechnen einer ersten Reduktionsrate auf der Basis eines Detektionswerts und eines Sollwerts einer Zwischengleichspannung derart, dass eine Zwischengleichspannung während des Verzögerns des Wechselstrommotors konstant gemacht wird;

    Berechnen einer zweiten Reduktionsrate auf der Basis einer Änderung der Zwischengleichspannung;

    Steuern einer Verzögerungszeit durch Steuern eines Werts, der durch Multiplizieren der beiden Reduktionsraten miteinander erhalten wird, auf eine PI-Steuerart;

    wenn die Zwischengleichspannung gleich einer Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert wird, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, Stoppen des Verzögerns und Zurückkehren des Wechselstrommotors in den normalen Steuermodus; und, wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert wird, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, um zu verursachen, dass die Verzögerung stoppt und dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, Speichern einer Ausgangsfrequenz, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.
  14. Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors gemäß Anspruch 13, worin, wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert worden ist, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, um zu verursachen, dass die Verzögerung gestoppt wird und der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt wird, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert wurde.
  15. Steuervorrichtung, die einen Wechselstrommotor steuert und die aufweist:

    einen Stromwandler; und

    eine Stromausfalldetektionseinheit, die einen Stromausfall des Wechselstrommotors detektiert und die in dem Stromwandler vorgesehen ist, worin

    ein Verzögerungsstartbefehl an die Invertierereinheit in Antwort auf ein Stromausfalldetektionssignal ausgegeben wird, das von der Stromausfalldetektionseinheit ausgegeben wird,

    eine erste Reduktionsrate auf der Basis eines Detektionswerts und eines Sollwerts einer Zwischengleichspannung derart berechnet wird, dass eine Zwischengleichspannung konstant während des Verzögerns des Wechselstrommotors gemacht wird;

    eine zweite Reduktionsrate auf der Basis einer Änderung der Zwischengleichspannung berechnet wird,

    ein Wert, der durch Multiplizieren der beiden Reduktionsraten miteinander erhalten wird, wird auf eine PI-Steuerart gesteuert wird, um eine Verzögerungszeit zu steuern,

    wenn die Zwischengleichspannung gleich einer Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert worden ist, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, ein Drehmomentbefehl berechnet wird, um zu ermöglichen, dass die Verzögerung gestoppt wird und der Wechselstrommotor für eine Verzögerungszeit verzögert wird und der Wechselstrommotor in einen normalen Steuermodus zurückkehrt,

    ein elektromotorischer Drehmomentgrenzwert und ein regenerativer Drehmomentgrenzwert auf der Basis des Wertes der detektierten Zwischengleichspannung geändert werden, eine Drehmomentgrenzwerteinheit den Drehmomentbefehl begrenzt und,

    wenn die Zwischengleichspannung gleich einer Spannung ist, die vor dem Stromausfall detektiert worden ist, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, um zu verursachen, dass die Verzögerung stoppt und der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, eine Ausgangsfrequenz gespeichert wird, bevor der Stromausfall detektiert wird.
  16. Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors gemäß Anspruch 15, worin, wenn die Zwischengleichspannung gleich der Spannung ist, bevor der Stromausfall detektiert worden ist, oder wenn sie während des Verzögerns ansteigt, um zu verursachen, dass die Verzögerung stoppt und der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt wird, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.
  17. Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors, das die Schritte aufweist:

    Setzen einer unteren Grenzspannung VU1 einer Zwischengleichspannung, die für einen normalen Antriebsmodus erforderlich ist, einer unteren, zulässigen Spannung VU0 der Zwischengleichspannung, wenn eine niedrigste Spannung einer Spannungsversorgung eingegeben wird, und einer Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2, die niedriger als die untere, zulässige Spannung VU0 ist und die höher als die untere Grenzspannung VU1 ist;

    wenn ein Detektionswert der Zwischengleichspannung, der von einer Zwischengleichspannungdetektionsschaltung ausgegeben wird, niedriger als die Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 während des Antriebs des Wechselstrommotors ist, Verzögern des Wechselstrommotors mit einer Reduktionsrate ad, bis die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist;

    wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, Zurückkehren des Wechselstrommotors in den normalen Steuermodus; und,

    wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, Speichern einer Ausgangsfrequenz, bevor der Stromausfall detektiert wird.
  18. Verfahren zum Steuern eines Wechselstrommotors gemäß Anspruch 17, worin, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.
  19. Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor, die aufweist:

    eine Sequenzeinheit, die die Funktionen durchführt:

    Setzen einer unteren Grenzspannung VU1 einer Zwischengleichspannung, die für einen normalen Antriebsmodus erforderlich ist, einer unteren, zulässigen Spannung VU0 der Zwischengleichspannung, wenn eine niedrigste Spannung einer Spannungsversorgung eingegeben wird, und einer Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2, die niedriger als die untere, zulässige Spannung VU0 ist und höher als die untere Grenzspannung VU1 ist;

    wenn ein Detektionswert der Zwischengleichspannung, der von einer Zwischengleichspannungdetektionsschaltung ausgegeben wird, niedriger als die Stromausfalldetektionsschwellenwertspannung VU2 während des Antriebs des Wechselstrommotors ist, Verzögern des Wechselstrommotors mit einer Reduktionsrate ad, bis die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist; und,

    wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, Zurückkehren des Wechselstrommotors in den normalen Steuermodus,

    wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, Speichern einer Ausgangsfrequenz, bevor der Stromausfall detektiert wird.
  20. Steuervorrichtung für einen Wechselstrommotor gemäß Anspruch 19, worin, wenn die Zwischengleichspannung höher als die untere, zulässige Spannung VU0 ist, um zu verursachen, dass der Wechselstrommotor in den normalen Steuermodus zurückkehrt, der Wechselstrommotor für eine beliebige Beschleunigungszeit beschleunigt wird, bis seine Ausgangsfrequenz gleich der Ausgangsfrequenz ist, die gespeichert worden ist, bevor der Stromausfall detektiert worden ist.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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