驱动逆变器的安全的电压连接的制作方法_2

文档序号:9438784阅读:来源:国知局
宜的改进方案中,该设备具有尤其再次冗余地实施的变换器电路,其包括变压器,该变压器在初级侧带有用于提供来自输入端电压的电势隔离的输出端电压的半导体开关以及在次级侧带有整流器。控制或调节电路后置于整流器,其中,尤其同样冗余地实施的控制或调节装置在电路技术上和/或程序技术上设立用于:当输出端电压超过最大值时,产生用于驱动逆变器的控制信号用以触发安全功能并且产生用于半导体开关的驱控信号。
[0022]在此,由输入端直流电压产生电势隔离的输出端直流电压,并且由输出端直流电压产生用于驱动逆变器的控制信号,用以使驱动逆变器按规定地运行并且用以触发安全功能。此外,产生用于周期性地接到输入端电压上的半导体开关的驱控信号,并且当输出端电压超过开关阈值或阈值时,减小或限制输出端电压。
[0023]相关地,本发明从如下构思出发,即,为了控制大于或等于60V的输入端电压的相对大的电压范围,虽然可以以最简单的方式和方法使用电压分压器电路,其带有可能后置的用于电隔离的光耦合器。但是在这样高的输入端电压的情况下不利的是,电压分压器的欧姆电阻上的相应很高的损耗功率。使用带有可能后置的光耦合器的恒定电流源也导致在所要求的60V的相应很高的输入端电压的情况下的不期望地高的损耗功率。也可以使用公知的用于限制电压的电路,以便将在错误的情况下出现的电压升高限制到24V输入端电压上。然而,利用这类的电压限制电路无法确保的是,不受影响地确保所要求的安全功能并且可靠地阻止对输入端电压的不期望的阻断。
[0024]相反地,根据本发明改进了的设备设置和设立用于在损耗功率同时很小的情况下允许了如下的运行情况,其中,具有例如60V的升高的输入端电压并且也用于下面的用于驱动逆变器的控制电路的数字输入端,并且可靠地确保了所要求的安全功能,尤其是STO功能。
[0025]在此,变换器电路在电路技术上根据节拍式的电压变换器的类型地实施,其例如作为反向变换器或正向变换器工作,并且将在正常情况下为24V的输入端直流电压转换为输出端直流电压,并将其提供给用以产生用于变频器的控制信号的装置。
[0026]此外,后置于整流器的控制或调节装置在电路技术上和/或程序技术上设立用于:当装置的输入端电压进而输出端电压超过预定的最大值时,产生用于变换器电路的半导体开关的节拍式的驱控信号。由于驱控信号,一旦输出端电压超过最大值,就在控制或调节技术方面对其进行限制。为此,装置经由优选带有尤其呈光耦合器形式的电隔离的元件的反馈回路在驱控侧与半导体开关连接。适宜地,反馈回路包括脉冲调制器,用以借助由装置产生的节拍或驱控信号来调整半导体开关的工作频率。在此适当地,脉冲调制器是脉冲宽度调制器(PWM)和/或脉冲相位调制(PPM),用以调整用于半导体开关的节拍或驱控信号的占空比。
[0027]优选地,控制和/或调节装置具有以变换器电路的输出端电压来加载的比较器和阈值开关功能,用以激活用于半导体开关的驱控信号。此外,控制和/或调节装置适当地包括额定值-实际值-比较器和后置于该额定值-实际值-比较器的脉冲调制器,用以借助输出端电压与额定值的偏差来调整半导体开关的工作频率。
[0028]在该设备的适宜的设计方案中,阈值开关配属于控制和/或调节装置,变换器电路的输出端电压向阈值开关输送,用以产生用于驱动逆变器的二进制的控制信号。适当地,阈值开关在软件技术上来实现,例如实现为施密特触发器功能性。当输出端电压超过上阈值时,控制信号优选携有用于运行驱动逆变器的高电平,当输出端电压低于下阈值时,控制信号优选携有触发安全功能的低电平。
[0029]适宜地,变换器电路如控制和/或调节装置那样冗余地实施。此外适当的是,控制和/或调节装置的功能性,尤其包括其比较器和阈值开关功能,整合到两个冗余的微处理器中,这两个微处理器的用于变换器电路的输出端电压的输入端分别与另外的微处理器连结。
[0030]特别优选地,变换器的半导体开关经由呈光耦合器形式的电隔离的元件在控制侧与控制或调节装置连接。在变换器电路的特别优选的变型方案中,半导体开关或在冗余的实施方案中的每个半导体开关与变压器的初级绕组形成串联电路,输入端电压施加在该串联电路上。适当地,用于缓冲通常至少小幅波动的输入端电压的电容器与串联电路并联联接。适宜地,优选实施为MOSFET的半导体开关的控制输入端(栅极)经由电隔离的光耦合器的光电晶体管联接到缓冲电容器上。
[0031]利用这种改进的设备实现的优点尤其在于,在使用用于控制电机的安全功能的变换器电路的情况下,安全地并且在此尤其在根据本发明的设备的固有安全方面以及在仅有很小的损耗功率的情况下控制比较大的输入端电压范围或者大于60V的很宽的输入端电压范围。由于变换器电路的冗余的构造和用于触发安全功能,尤其是触发STO功能的装置的冗余的构造以及它们的相互监控,进一步提升了根据本发明的设备的安全性和固有安全性。
【附图说明】
[0032]下面结合附图详细阐述了本发明的实施例。其中:
[0033]图1以方框图示意性地示出电机的驱动控制设施,其带有用于在电压方面将电机的驱动逆变器与供应电压连接起来或用于在电压方面将它们分离开的设备;并且
[0034]图2以冗余的实施方案示出设备的连接和分离电路;
[0035]图3以方框图示意性地示出驱动控制设施,其带有用于触发安全功能以及用于限制电压的输入侧的变换器电路;并且
[0036]图4示出变换器电路的电路技术上的冗余的构造,该变换器电路带有用于利用相互监控来触发安全功能的后置的装置。
[0037]彼此相应的部件在所有附图中配设有相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0038]图1示出作为电机的三相电动机2的驱动控制设施1,电机或三相电动机借助驱动换流器或变频器3运行。在冗余的实施方案中,驱动控制设施I包括带有变压器T的节拍式的变换器电路4,在初级侧,半导体开关V前置于该变压器,并且在次级侧,整流器D后置于该变压器。此外,驱动控制设施I包括再次冗余地实施的控制和调节装置6,其结合连接和中断电路20形成用于连接驱动逆变器3的电压端子U2与供应电压U i或用于将它们分离的设备。连接和中断电路20同样冗余地实施,并且为此具有两个检验通道20a和20b。连接和中断电路20或其两个检验通道20a和20b分别具有输入端SWal、SWa2、DISal和DISa2或者SWbl、SWb2、DISbl和DISb2。此外,连接和中断电路20或其两个检验通道20a和20b分别具有输出端SEal、SEa2和OUTa或者SEbl、SEb2和OUTb。
[0039]检验通道20a在输出侧与第一端子侧U2a连接,即,与以具有光耦合器和优选呈B6桥式电路的功率半导体的方式实施的驱动逆变器3的所谓的高压侧连接。类似地,供应和分离电路20的第二检验通道20b在输出侧与第二端子侧U2b连接,即,与驱动逆变器3的低压侧连接。
[0040]图2以其优选的电路技术上的实施方案示出两通道式的连接和分离电路20。两个检验通道20a和20b在电路技术上相同地构造,从而下面相应的电路和其功能性通过第一检验通道20a的示例来描述。代替详细描述的第一检验通道20a的电路部分的字母a,相同地构造的第二检验通道20b针对各个电路部分包含附加的字母b。
[0041]每个检验通道20a、20b具有两个相同地构造的电路分支21a、22a,它们在一侧共同地联接到供应电压U1或相应的端子19上,并且在另一侧与驱动逆变器3的以U2a、U2b标记的电压端子联接,并且因此联接在供应电压仏与逆变器3的相应的电压端子U 2a、U2b之间。电路分支21a和22a分别具有带有半导体开关Tla、T2a和二极管Dla或D2a的串联电路。在相应的半导体电路Tla、T2a与二极管Dla、D2a之间设置有传感器截取端SAla或SA2a,其延伸至相对应的检验通道20a的相应的输出端SEal或SEa2。输入端SWal和SWa2延伸至相应的半导体开关Tla或T2a的控制输入端或控制端子。此外,相应的检验通道20a、20b具有分离电路23a或23b。分离电路23a、23b接在驱动逆变器3的电压端子U2a或U 2b与供应电压U1的参考电势(零电势或地)之间。
[0042]随后又仅借助第一检验通道20a描述的分离电路23a在第二检验通道20
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