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电机驱动器

阅读：96发布：2020-05-13

IPRDB可以提供电机驱动器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且发明涉及一种电机驱动器(10)，其包括用于连接电源的整流桥(12)，配置成与升降机电机相连接的换流器桥(26)，以及在中间的中间DC电路(28)，其中在中间DC电路(28)的正支和负支(30、32)之间连接至少一个电容器(34)和/或电池，其中在整流桥(12)的电源侧安排有包括接触开关(16a、16b、16c)的受控的主继电器(14)，所述接触开关(16a、16b、16c)配置成将整流桥(12)与对应的电源相(L1、L2、L3)连接或断开，其特征在于电机驱动器(10)包括连接在电源与整流桥(12)和/或中间DC电路(28)之间的充电电路(24)，该充电电路包括与至少一个限流元件(22、42)串联连接的至少一个充电开关(20)。，下面是电机驱动器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电机驱动器(10)，其包括用于与电源连接的整流桥(12)，配置成与升降机电机相连接的换流器桥(26)，以及在中间的中间DC电路(28)，其中在中间DC电路(28)的正支和负支(30、32)之间连接至少一个电容器(34)和/或电池，其中在整流桥(12)的电源侧安排有包括接触开关(16a、16b、16c)的受控的主继电器(14)，所述接触开关(16a、16b、16c)配置成将整流桥(12)与对应的电源相(L1、L2、L3)连接或断开，其特征在于，电机驱动器(10)包括连接在电源与整流桥(12)或中间DC电路(28)之间的充电电路(24)，该充电电路包括与至少一个限流元件(22、42)串联连接的至少一个充电开关(20)，以及该电机驱动器(10)包括连接在中间DC电路(28)的正支和负支之间的电压传感器(38)，该电压传感器(38)连接到包括至少一个参考值和比较器的故障评估电路(40)，该评估电路(40)配置成将电压传感器(38)的实际传感器(38)信号与参考值相比较，并根据比较结果操作主继电器(14)。

2.根据权利要求1所述的电机驱动器(10)，其特征在于所述限流元件是PTC电阻器(22)。

3.根据权利要求1或2所述的电机驱动器(10)，其特征在于所述充电电路(24a、24b、

24c)与接触开关(16a、16b、16c)的至少一个并联连接。

4.根据前述任一权利要求所述的电机驱动器(10)，其特征在于充电电路(60)连接到中间DC电路(28)。

5.根据前述任一权利要求所述的电机驱动器(10)，其特征在于所述主继电器(14)配置成由升降机控制器控制。

6.根据前述任一权利要求所述的电机驱动器(10)，其特征在于通过充电继电器(18)操作所述至少一个充电开关(20a、20b、20c)。

7.根据权利要求6所述的电机驱动器(10)，其特征在于所述评估电路(40)是电机驱动器(10)的微处理器电路的一部分或升降机控制器的一部分。

8.根据前述任一权利要求所述的电机驱动器(10)，其特征在于所述评估电路(40)也配置成根据所述比较结果操作充电开关(20)。

9.根据前述任一权利要求所述的电机驱动器(10)，其特征在于连接到所述中间DC电路(28)的所述电压传感器(38)配置成连接到电机驱动器(10)的评估电路(40)，其包括用于作为参考值的至少一个电压参考值的存储器，以及将电压传感器(38)的信号与存储的参考值相比较并根据比较结果发出故障信号或开始故障措施的比较器。

10.根据前述任一权利要求所述的电机驱动器，其特征在于所述充电电路包括第二限流元件，其与主继电器或充电继电器的至少一个接触开关并联连接。

11.一种升降机，其包括升降机控制器，配置成移动至少一个升降机轿厢的升降机电机(36)，以及用于升降机电机(36)的由升降机控制器控制的电机驱动器(10)，其特征在于，所述电机驱动器(10)对应于前述任一权利要求所述的电机驱动器。

12.根据权利要求11所述的升降机，其特征在于，升降机控制器中的评估电路(40)与连接到中间DC电路(28)的电压传感器(38)相连接，以及该评估电路(40)包括用于作为参考值的电压参考值的存储器，以及用于将实际的DC电路(28)电压与存储的参考值相比较并根据比较结果发出故障信号和/或开始故障防止程序的比较器。

13.根据权利要求11或12所述的升降机，其特征在于，换流器桥(26)与升降机电机(36)之间的连接是直接的、永久的、各自不间断的。

14.一种用于检测升降机电机的接地故障的方法，使用根据前述任一权利要求所述的电机驱动器(10)，其中升降机电机(36)永久地连接到电机驱动器(10)的换流器桥(26)，其特征在于，在闭合主继电器(14)之前，充电电路(24；60)的充电开关(20)闭合，并且测量充电电路的限流元件(22；42)上的电压或中间DC电路(28)的电压，并且仅当测量的限流元件上的电压低于至少一个参考值或中间DC电路的电压超过至少一个参考值时，闭合主继电器(14)。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在闭合充电开关之前已经测量(38)中间DC电路(28)中的电压，以及如果该电压超过至少一个参考值，则防止充电开关(20)闭合。

说明书全文

电机驱动器

技术领域

[0001] 本发明涉及电机驱动器，其能够以经济的方式实现电机接地故障保护。

背景技术

[0002] 如果将一个或多个电机输出接地，则会发生电机接地故障。应当检测这样的接地故障以防止过量电流流过并损坏电机驱动器的任何元件。在电机驱动器的运行期间发生接地故障的可能性相当低，但是在电源切断时，在安装期间很可能发生接地故障。因此，在大多数情况下，当连接市电电源时检测接地故障的情况，然后通过使用一些开关元件来防止接地故障电流的流动是足够的。本申请的图2示出了在这种情况下用于防止接地故障电流的流动的内部已知的解决方案。在已知的解决方案中，电机驱动器包括整流桥，即有源的半导体桥或无源的二极管桥，其经由主继电器或接触器(contactor)连接到电源。在电机侧存在使用有源的半导体开关的换流器桥，该换流器桥使用开关元件(如电机继电器)连接到升降机电机。在整流桥和换流器桥之间存在包括电容器或电池的中间DC电路。如果存在电机的接地短路，则因为电机侧中的电机继电器是打开的，所以不会防止中间DC电路的充电。在对中间DC电路或DC连接充电之后，当由于升降机运行开始驱动序列时，闭合电机继电器。当接通换流器桥的半导体开关时，去饱和检测电路将跳闸(trip)并保护换流器免受接地故障电流的影响。无论如何，如果换流器和升降机电机之间的电机继电器不存在，则将有大量电流流过中间DC电路的电容器蓄电池(capacitor accumulator)和换流器桥的IGBT晶体管的反并联二极管。在将电容器充电之前，该电流可以达到几百安培，其破坏IGBT并联二极管。因此，为此在换流器桥和升降机电机之间提供高电流接触器是必要的，但这是昂贵的。

发明内容

[0003] 因此，本发明的目的是能够以经济的方式实现接地故障检测并防止高的故障电流。

[0004] 使用根据权利要求1的电机驱动器解决本发明的目的。发明的各优选实施例是从属权利要求的主题。在说明书以及附图中也描述了发明的各有益的实施例。

[0005] 发明的电机驱动器包括用于与电源连接的整流桥，配置成与升降机电机连接的换流器桥，以及中间的中间DC电路，其中在中间DC电路的正支和负支之间连接有至少一个电容器和/或电池。在整流桥的电源侧安排有受控的主继电器，整流桥包括用于至少两个电源相中的每一个的开关，其配置成将整流桥与/从对应的电源相连接或断开。根据发明，电机驱动器包括充电电路，其连接在一方面电源和另一方面整流桥或中间DC电路之间。充电电路包括至少一个充电开关，其与至少一个限流元件串联连接。电机驱动器进一步包括连接在中间DC电路的正支和负支之间的电压传感器，将该电压传感器连接到故障评估电路，该故障评估电路包括用于至少一个参考值的存储器和比较器，该评估电路配置成将电压测量电路的实际传感器信号与参考值相比较，并根据比较结果操作主继电器。另一方面，在接地故障的情况下，也可能DC链接电压没有被充电，但是对于评估电路(电机驱动器内部的微处理器)保持太低以致于无法唤醒，因此防止主继电器的闭合。

[0006] 根据发明，在主继电器接通之前，存在附加的充电开关，其用作与市电电源的初始连接。通过使用电压传感器测量电压，仅当充电开关闭合时可以评估是否存在接地电流故障。如果是这种情况，则可以防止主继电器的闭合。在此电压传感器与评估电路连接，该评估电路是电机驱动器的一部分或升降机控制器的一部分。该评估电路将在中间DC电路中测量的电压与至少一个参考值(其也可以为零)进行比较。如果参考值超过阈值，则发出/开始紧急信号和/或程序。这当然包括为了保护限流元件而防止主继电器的闭合以及(也可能的)充电开关的打开。

[0007] 发明的基本益处是其不需要包括相当昂贵的高电流开关的电机继电器的事实。由此得出发明的电机驱动器在换流器桥和升降机电机之间不包括任何开关。这意味着换流器桥和电机之间的连接是直接的、永久的、各自不间断的。

[0008] 检测接地故障的另一种可能性是监控流过限流元件的电流，例如，通过测量所述元件上的电压。如果将PTC电阻器用作限流元件，则该解决方案优选地是有益的。当发生接地故障时，限流元件上的电流变得过高，在这种情况下，位于升降机控制器中或电机驱动器的微控制器中的评估电路防止继电器接触开关(contact)的闭合。如果PTC电阻器流过过量电流，则在过大的电流流过的过程中，当它们升温时它们的电值升高，其然后导致电流下降，并因此导致防止PTC电阻器的损坏。同样在这种情况下，可以将限流元件上的电压下降用作用于防止主继电器闭合的信号。

[0009] 在进一步的可替代的解决方案中，充电电路旁路整流桥并且直接与中间DC电路相连接，当然经由对应的二极管或其他电压整流元件。同样在这种情况下，限流元件上的电流和/或中间DC电路中的电压可以用作防止主继电器闭合的信号，并且还将再次打开充电开关以防止限流元件的损坏。例如，限流元件可以是正常电阻器、变阻器或PTC电阻器。

[0010] 优选地，充电电路与一个或两个接触器并联连接。经由该方式获得经由限流元件在电源两相和整流桥之间的电流路径，使得在主继电器闭合之前可以对中间DC电路中的电容器或电池充电。该解决方案可以使用相对小和便宜的电子元件实现。不需要高功率元件。

[0011] 在发明的优选实施例中，主继电器配置成由升降机控制器控制。在优选的实施例中，主继电器不用作安全元件，但是用别的方式确保安全(所谓的没有主接触器或主继电器的驱动器)。

[0012] 在发明的优选实施例中，评估电路也配置成根据比较结果操作充电开关。在这种情况下也可以防止在接地电流故障的情况下因为过量电流而损坏充电电路的限流元件。

[0013] 优选地，充电开关(其与主继电器或接触器相比是低电流开关)由充电继电器操作，该充电继电器也由升降机控制器中或执行接地故障电流测试的电机驱动器的微处理器中的评估电路控制。低电流元件基本上比电机侧的高电流接触器便宜。

[0014] 在发明的优选实施例中，电机驱动器包括连接到中间DC电路的电压传感器，该电压传感器配置成连接到评估电路(例如，位于电机驱动器的微处理器中)。评估电路包括用于至少一个电压参考值的存储器和将电压传感器信号与存储的参考值相比较的比较器，并根据比较结果发出故障信号，或者开始故障程序，例如打开充电电路并防止主继电器的闭合。可替代地，评估电路可以位于与升降机控制器相连接的位置。

[0015] 使用该解决方案，可以立即检测到电机或电机驱动器的接地故障电流，并且可以防止电机驱动器与电源的连接，使得可以有效防止电机驱动器元件的实质损害。

[0016] 优选地，充电电路包括第二限流元件，其与充电继电器或主继电器的接触开关并联连接，使得电流能够从电源流到DC中间电路。

[0017] 本发明还包括升降机，其包括升降机控制器、配置成移动至少一个升降机轿厢的升降机电机，以及用于由升降机控制器控制的升降机电机的电机驱动器。电机驱动器对应于前面描述的发明的电机驱动器中的一个。发明允许在充电电路闭合之前和之后检查中间DC电路电压，以在连接主继电器之前检查电机驱动器和电机是否存在任何接地故障电流。进一步地，在中间DC电路中的电容器或电池充电期间，可以监视充电电路的限流元件上的电压以检测接地故障电流的情况，如果该限流元件不是一种自我保护的PTC电阻器，则接地故障电流将导致不当的电流，其可能会损害限流元件。

[0018] 在优选的实施例中，升降机控制器与连接到中间DC电路的电压传感器相连接，以及升降机控制器包括评估电路，其具有用于至少一个电压参考值的存储器和将实际DC电路电压和/或充电电路的限流元件上的电压与至少一个存储的参考值相比较并根据比较结果发出故障信号和/或开始故障防止程序的比较器。升降机控制器的该监控功能也可以通过电机驱动器的微控制器实现。该解决方案允许在主继电器接触开关闭合之前在中间DC电路中的电容器或电池充电期间以及在充电电路闭合之前实现可靠和经济的接地故障控制。相应地，使用该解决方案可以有效地防止电机驱动器的任何元件的损害，特别是半导体开关或半导体开关的并联二极管。发明的基本益处在于可以省略换流器桥与电机之间的任何接触器或电机继电器的事实。

[0019] 因此，优选地，在发明的电机驱动器中，换流器桥与升降机电机之间不放置电机继电器。因此优选地，在发明的升降机中升降机电机和换流器桥之间的连接是直接、永久的和不间断的。

[0020] 发明还涉及用于使用根据上述电机驱动器来检测升降机电机的接地故障的方法，其中升降机电机永久地连接到电机驱动器的换流器桥。根据发明的方法，在闭合主继电器之前将充电电路的充电开关闭合，并且测量中间DC电路的电压和/或充电电路的限流元件上的电压，并且仅当限流元件上的测量电压低于至少一个参考值和/或中间DC电路的电压超过至少一个参考值时，主继电器才闭合。关于该方法的特征和益处可以参考上述发明的电机驱动器。

[0021] 优选地，已经闭合充电开关之前测量中间DC电路中的电压，如果该电压超过至少一个参考值，则防止充电开关闭合。通过该方法可以在对中间DC电路充电之前已经检查接地故障。

[0022] 本领域技术人员清楚的是如上所述的发明的不同实施例可以任意相互组合。

[0023] 在本说明书中将以下术语用作同义词：中间DC电路-DC链接；接触器-继电器-主继电器；接触开关-主开关；电压测量电路-电压传感器；评估电路-故障评估电路。

附图说明

[0024] 在下文中参照附图描述发明。在图中：

[0025] 图1示出了包括与充电电路相关的故障检测的电机驱动器的第一解决方案的示意图，

[0026] 图2是根据内部的现有技术的电机驱动器，

[0027] 图3是包括与接地故障保护相关的充电电路的电动机驱动器的第二个发明的解决方案，以及

[0028] 图4是与用于中间DC电路的电容器或电池的充电电路相关的接地故障保护的第三发明的解决方案的示意图。

具体实施方式

[0029] 图1示出了电机驱动器10，其包括整流桥12，其经由主继电器14连接到电源L1，L2，L3，主继电器14具有用于电源相(例如，公共交流(AC)电网)L1-L3的接触开关16a-16c。具有充电开关20a-20c的充电继电器18与主继电器14并联连接，其中每个充电开关20a-20c与作为每个相L1-L3中的限流元件的PTC电阻器22一起形成充电电路24。

[0030] 为防止AC网络的故障信号损害整流桥12，整流桥12经由包括电容器和/或线圈的平流电路11连接到电源。

[0031] 整流桥12经由中间DC电路28连接到换流器桥26，该中间DC电路具有正支30和负支32，在其之间连接有电容器34或电池。将换流器桥26连接到升降机电机36，在其之间不放置任何接触器或其它中断元件。将中间DC电路28的两个分支30、32与电压传感器38相连接，电压传感器38再次连接到升降机控制器中或电机驱动器10的微处理器中的评估电路40。

[0032] 根据该第一实施例的发明工作如下。通常，在闭合充电电路24a至24c之前经由电压传感器38测量中间DC电路28上的电压，否则可能破坏充电电路24的限流元件。如在该实施例中，限流元件是PTC电阻器，因为任何过大电流的情况都会导致PTC电阻器相应的加热，并且因此PTC电阻器的电阻器值上升并给当前电流划界，所以接地故障不能破坏PTC电阻器。另一方面，通过电压传感器38可以测量中间DC电路28上的电压，并且如果该电压在存储在评估电路40中的至少一个参考值(例如，零)限定的预定值以内，则可以激活主继电器14以闭合接触器16a-16c用于电机驱动器的操作。另一方面，当中间直流电路28上的电压不在参考值的限制以内时，防止主继电器14的闭合，并且也可以操作充电继电器18以再次打开充电开关20a-20c。可以有效地检测到接地故障，并可以防止接地故障对电机驱动器元件的有害影响。

[0033] 图2示出了申请人的领域的内部状态的实施例。在所有图中，相同或功能相似的元件具有相同的参考编号。在该已知的实施例中，主继电器14仅仅具有用于两相的接触开关16a、16b，其中这些相中的一个经由充电电阻器42旁路。各相中的一个L3永久地连接到整流桥12。在电机驱动器的电机一侧，在换流器桥26和升降机电机36之间放置有电机继电器44。
在相L1和相L3中，对中间DC电路中的电容器34的充电是经由充电电阻42进行充电。在已经对电容器充电之后，操作主继电器14以闭合接触开关16a、16b。电机继电器44的开关保持打开。如果存在接地故障，因为电机继电器44是打开的，所以不能防止电容器的充电。在将电容器34充电之后，当驱动序列启动时，将电机继电器44闭合。当换流器桥26的晶体管在驱动序列的过程中导通时，通过打开接触开关16a，16b，去饱和检测电路将跳闸并防止换流器桥上的接地故障电流。

[0034] 在图3中，具有充电开关28的充电电路24和两个充电电阻器42a、42b与主继电器14的接触开关16a、16b并联放置。在操作充电继电器18以闭合充电开关20a之前，通过电压传感器38测量中间DC电路中的电压。在充电开关20闭合之前，中间DC电路中不应有任何电压，使得如果存在高于相当低的阈值的任何电压，则看上去已经发生了接地故障。如果没有测量到电压，则操作充电继电器18以闭合充电开关20a。如果在充电电阻器42a、42b上没有过大的电流，则可以闭合主继电器14。

[0035] 在图4中的最后的实施例中，具有充电开关20和充电电阻42a、42b的充电电路16经由充电二极管62a、62b直接连接到中间DC电路28。并且这里，在闭合充电开关20之前，经由电压传感器38测量中间DC电路28中的电压。如果在电容器34充电期间中间DC电路28中的电压或至少一个充电电阻器42a、42b上的电压超过特定的阈值，则主继电器14闭合接触开关16a、16B。进一步地，甚至可以再次打开充电开关20以防止充电电阻42a、42b的损坏。

[0036] 本发明不限于所描述的实施例，而是可以在所附专利权利要求的范围内进行修改。

[0037] 附图标记列表

[0038] 10 电机驱动器

[0039] 11 平流电路

[0040] 12 整流桥

[0041] 14 主继电器

[0042] 16 主继电器的接触开关

[0043] 18 充电继电器

[0044] 20 充电开关

[0045] 22 PTC电阻器-热敏电阻器

[0046] 24 充电电路

[0047] 26 换流器桥

[0048] 28 中间DC电路-DC连接

[0049] 30 中间DC电路的正支

[0050] 32 中间DC电路的负支

[0051] 34 电容器-电池-蓄电池-斩波器

[0052] 36 升降机电机

[0053] 38 电压传感器

[0054] 40 电机驱动器的微处理器中/升降机控制器中的评估电路

[0055] 42 充电电路的电阻器

[0056] 44 电机继电器

[0057] 60 充电电路

[0058] 62 充电二极管

标题	发布/更新时间	阅读量
电机驱动器-专利编号CN107395092B	2020-05-12	959
电机驱动器-专利编号CN110291715A	2020-05-12	606
驱动电机-专利编号CN102414962B	2020-05-11	570
驱动电机-专利编号CN102414962A	2020-05-11	963
电机驱动锁-专利编号CN101076645A	2020-05-12	258
电机驱动器-专利编号CN107395092A	2020-05-13	639
电机驱动器-专利编号CN103728966B	2020-05-13	920
驱动电机-专利编号CN102067410A	2020-05-11	514
驱动电机-专利编号CN101268601A	2020-05-11	147
电机驱动器-专利编号CN107872188A	2020-05-13	96

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