[發(fā)明專利]電氣機(jī)器的安全功能控制

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310485381.2
• 申請(qǐng)日: 2013-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN103780062B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 烏韋·亨澤爾;馬加迪·迪馬斯-澤克里;阿克塞爾·赫爾墨特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 包米勒公司
• 主分類號(hào): G05B9/02
• 分類號(hào): G05B9/02
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 楊靖;車文

本發(fā)明涉及一種用于通過變頻器控制電力操作或電力供應(yīng)的電氣機(jī)器的安全功能的方法，如權(quán)利要求1的前序部分所述。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施該方法的設(shè)備，其中安全功能理解為具體地意指所謂的安全扭矩切斷（STO）功能。這種類型的方法以及相應(yīng)的設(shè)備是從EP2495869A2已知的。

在電氣機(jī)器特別是同步或異步發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，為了可靠地避免由不希望或意外旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器所導(dǎo)致的傷害，安全導(dǎo)向的功能是必要的。在此方面，必要的安全功能是驅(qū)動(dòng)器的安全停止（被稱作安全扭矩切斷（STO）），通過將所述驅(qū)動(dòng)器與為其供電的電源安全地隔離，以便在觸發(fā)安全功能后減速，并且根據(jù)轉(zhuǎn)速和連接的扭矩以便可靠地使其達(dá)到停止?fàn)顟B(tài)。

在變頻器以受控的方式為常規(guī)三相電動(dòng)機(jī)饋電的情況下，通過將所述變頻器以及因此三相電動(dòng)機(jī)或電氣機(jī)器與電源隔離，該安全功能或各項(xiàng)安全功能的控制或觸發(fā)在該變頻器發(fā)生。通過一個(gè)開關(guān)（例如繼電器）為變頻器供應(yīng)的24V直流輸入電壓常被用于向變頻器供電。如果在進(jìn)行停止功能的過程中，致動(dòng)該開關(guān)來斷開機(jī)器，對(duì)變頻器進(jìn)行控制所需的輸入電壓以及因此為其供電的電源被斷開。

為此目的，安全扭矩切斷連接（STO功能）從US7,868,619B2已知，其中對(duì)于控制裝置以及對(duì)于電源開關(guān)的驅(qū)動(dòng)器或變頻器的功率半導(dǎo)體開關(guān)的24V輸入電壓，通過雙極開關(guān)安全地中斷（所述驅(qū)動(dòng)器由所述控制裝置致動(dòng)），并且因此電氣機(jī)器的電源也安全地中斷。

從DE102011003922A1和從開始提到的EP2495869A2已知一種控制裝置，該控制裝置以具有STO功能的變頻器的形式用于具有一個(gè)第一電流隔離傳輸裝置的電動(dòng)機(jī)，該傳輸裝置僅產(chǎn)生用于致動(dòng)變頻器的功率半導(dǎo)體（IGBT）的輸出信號(hào)，當(dāng)電源電壓存在時(shí)，變頻器的功率半導(dǎo)體為電動(dòng)機(jī)提供工作電壓。為此目的所提供的裝置包括一個(gè)諧振電路，其電源電壓取決于一個(gè)致動(dòng)器信號(hào)，該致動(dòng)器信號(hào)反過來表示可允許的電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)。通過一個(gè)第二傳輸裝置將諧振電路信號(hào)傳輸?shù)椒糯蠛腿ヱ铍娐芬约罢髌鳎撜髌鳛樵摰谝粋鬏斞b置產(chǎn)生電源電壓用于致動(dòng)這些功率半導(dǎo)體。

本發(fā)明所解決的問題是說明一種改進(jìn)的方法以及一種特別合適的設(shè)備用于對(duì)電氣機(jī)器的安全功能進(jìn)行控制，其中該控制旨在在輸入電壓高于或等于60V時(shí)可靠地發(fā)揮功能，同時(shí)確保安全功能，特別是同時(shí)使電力損耗盡可能小。

針對(duì)該方法，根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1的特征解決了這個(gè)問題，并且針對(duì)該設(shè)備，根據(jù)權(quán)利要求2的特征解決了這個(gè)問題。有利的配置、變體和發(fā)展是子權(quán)利要求的主題。

為此目的，電隔離直流輸出電壓是由直流輸入電壓所產(chǎn)生，并且為變頻器從所述電隔離直流輸出電壓產(chǎn)生了用于其正常操作以及用于觸發(fā)安全功能的控制信號(hào)。此外，為半導(dǎo)體開關(guān)產(chǎn)生了一個(gè)致動(dòng)信號(hào)，該半導(dǎo)體開關(guān)周期性地與輸入電壓連接，并且當(dāng)輸出電壓超出切換閾值或門限值時(shí)，輸出電壓減小或受到限制。

在這種情況下，本發(fā)明基于這樣的想法，即盡管可以用最簡單的方式使用分壓器電路，以便控制甚至高于或等于60V的較大輸入電壓的電壓范圍，對(duì)于電流隔離有或沒有下游光耦合器，在此類高輸入電壓的情況下在分壓器的歐姆電阻器處相應(yīng)地高電力損耗是不利的。即使是使用有或沒有下游光耦合器的恒流源，在所需60V的相應(yīng)地高輸入電壓處導(dǎo)致不受歡迎的高電力損耗。對(duì)于電壓限制還可以使用已知電路，以便將故障發(fā)生時(shí)的電壓增加限制到24V輸入電壓。然而，此類電壓限制電路不能確保所需的安全功能以未受影響的方式得到保證，并且不能確保可靠地防止輸入電壓的不希望的斷開。

與此相比，根據(jù)本發(fā)明的方法以及根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備被提供并且被設(shè)計(jì)成用于允許一個(gè)操作案例，該操作案例對(duì)于同時(shí)具有低電力損耗的變頻器用于下游控制電路的數(shù)字輸入具有例如60V的增加的輸入電壓，并且以便可靠地確保所需的安全功能，特別是STO功能。

為此目的，該設(shè)備提供具有用于電隔離能量傳輸?shù)淖儔浩鞯膬?yōu)選定時(shí)的變頻器電路，向該變壓器在主側(cè)上分配一個(gè)可致動(dòng)的半導(dǎo)體開關(guān)以及在次級(jí)側(cè)上分配一個(gè)整流器。該變頻器電路就電路而言作為一類定時(shí)電壓變頻器體現(xiàn)在這里，該定時(shí)電壓變頻器例如作為反激式變頻器要不就作為正向變頻器進(jìn)行操作，并且將正常情況下是24V的直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓，該直流輸出電壓提供給一個(gè)裝置用于為變頻器產(chǎn)生控制信號(hào)。