具有单独诊断的电驱动系统技术方案

电驱动系统(10)包括逆变器(22)以及由逆变器(22)所供应的电机(16)。一种用于控制电驱动系统(10)的方法包括：接收被供应给电机(16)的机器电流的机器电流信号(30)和机器电压信号(40)；基于机器电流信号(30)来确定开关信号(36)，并且利用开关信号(36)来控制逆变器(22)；从机器电流信号(30)估计第一速度估计(38)；从机器电压信号(40)估计第二速度估计(42)；以及将第一速度估计(38)和第二速度估计(42)相互比较，并且在第一速度估计(38)和第二速度估计(42)相互偏离超过阈值时，激活电驱动系统(10)的故障反应，这将电驱动系统(10)设置成预定义状态。

【技术实现步骤摘要】
具有单独诊断的电驱动系统
本专利技术涉及用于控制电驱动系统的方法、计算机程序、计算机可读介质和控制器。另外，本专利技术涉及电驱动系统。
技术介绍
电驱动器用来供应电马达，所述电马达是系统的组成部分，相对于预期安全等级，所述电驱动器对用户需要是安全的。电驱动器以及特别是其控制系统可提供功能安全特征，以帮助系统建立者实现这个预期安全等级。功能安全系统通常要求综合诊断，以确保所实现的措施基于系统的真实动作。用来实现诊断的一种方式是冗余度。所有关键测量和/或操作可利用两种不同的硬件解决方案来实现，并且可比较结果。还可存在用来限制常见故障原因的概率的两种不同测量技术。例如，电驱动器提供不同类型的功能性安全功能，例如安全转矩关断(STO)、安全停止1(SS1)、安全紧急停止(SSE)、安全限制速度(SLS)、安全最大速度(SMS)和安全制动控制(SBC)。如同SS1、SLS和SMS的功能通常要求关于马达速度的反馈。US2015/084574A1描述一种用于控制电马达的控制系统。该控制系统包括：第一估计器，其用于从马达M的所测量的相电压来估计马达的第一速度；以及第二估计器，其用于从马达的所测量的相电流来估计马达的第二速度。所测量的相电流进一步用来生成用于逆变器(该逆变器连接到马达)的开关信号。保险块将两个估计速度相互比较，并且可与它们之间的差异（divergence）相关地使马达停止。US2010/134064A1描述一种用于估计电马达的速度的方法。速度估计布置从马达的所测量的电压和/或所测量的电流来计算马达的速度估计，并且将它发送给安全监督系统。连接到马达的逆变器的控制单元计算备选速度估计，并且也将它发送给安全监督系统，所述安全监督系统然后比较两个速度估计。如果两个速度估计彼此相差超过预确定阈值，则可激活马达的紧急制动。US2002/161492A1描述一种用于使用经由通信链路所连接的两个单独处理器来监测电机的速度的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种具有更安全的故障反应的电驱动系统。这个目的通过独立权利要求的主题来实现。通过从属权利要求和以下描述，另外的示范实施例是显而易见的。本专利技术的第一方面涉及一种用于控制电驱动系统的方法。电驱动系统可以是中压或低压系统，所述电驱动系统包括逆变器以及由逆变器所供应的电机。逆变器可包括两个或更多个半桥，和/或可把来自DC链路的DC电压转换为要供应给电机的AC电压。该方法可由驱动系统的控制器自动执行。按照本专利技术的实施例，该方法包括：接收供应给电机的机器电流的机器电压信号和机器电流信号。供应给电机的AC电压的电流和电压可利用传感器来测量，并且可被转换为可由控制系统来处理的信号。必须注意，本文所述的信号还可以是数字化信号，即，随时间而改变的值。但是，信号也可以是模拟信号。而且，可接收DC链路电压信号，该DC链路电压信号可由逆变器所连接到的DC链路中的电压传感器来提供。按照本专利技术的实施例，该方法进一步包括：基于机器电流信号和可选的DC链路电压信号来确定开关信号；并且利用开关信号来控制逆变器。例如，控制系统可从高级（superordinated）转换器来接收转矩参考或速度参考，并且可从其中确定电流参考。例如，利用脉宽调制，可生成用于逆变器的功率半导体开关的开关信号。开关信号可包括用于逆变器的多个功率半导体开关的开关时刻。按照本专利技术的实施例，该方法进一步包括：从机器电流信号估计第一速度估计；从机器电压信号估计第二速度估计；以及将第一速度估计和第二速度估计相互比较，并且当第一速度估计和第二速度估计相互偏离超过阈值时，激活电驱动系统的故障反应，这将电驱动系统设置成预定义状态。例如，第一速度估计可被确定为机器电流信号的基频。第二速度估计可被确定为机器电压信号的基频。当两种速度估计相互之间充分不同(这可通过将其差与阈值进行比较来检测)时，则可假定应用于电机的控制不是期望的那样，即，某个方面出错并且该值不是有效的。在这种情况下，可激活电驱动系统的一个或多个故障反应。故障反应可以是程序或软件模块，该程序或软件模块执行将电驱动系统变换成所定义的状态的动作。例如，故障反应可执行安全功能，例如安全转矩关断(STO)、安全停止1(SS1)、安全紧急停止(SSE)、安全限制速度(SLS)、安全最大速度(SMS)和/或安全制动控制(SBC)。利用故障反应，电机的转矩和速度的至少一个可减少到例如非临界（uncritical）值。还可能的是，完全停止电机。按照本专利技术的实施例，机器电流信号是多相信号，以及第一速度估计包括用于每相的分量，和/或机器电压信号是多相信号，并且第二速度估计包括用于每相的分量。如已经提到，驱动系统可以是多相系统，例如三相系统。在这种情况下，每个相电流和/或相电压可被测量并且转换为对应信号。但是，可能的是，第一速度估计被确定为一个分量量（componentquantity），和/或第二速度估计被确定为一个分量量。按照本专利技术的实施例，逐个分量来比较第一多相速度估计和第二多相速度估计。在这种情况下，当分量的至少一个相互偏离超过阈值时，可激活故障反应。按照本专利技术的实施例，开关信号由逆变器控制器(对该逆变器控制器供应机器电流信号)来确定。控制系统可包括若干组件，例如逆变器控制器和安全控制器。逆变器控制器可负责控制逆变器的半导体开关，而安全控制器可负责监测逆变器控制器的操作并且激活故障反应。可能的是，机器电压信号只被供应给安全控制器，该安全控制器激活故障反应。由逆变器控制器所执行的对逆变器的控制可与机器电压信号无关地进行。这可增加安全控制器及其功能与逆变器控制器的独立性。按照本专利技术的实施例，在电机的极（pole）处测量机器电压信号和/或机器电流信号。测量可在逆变器与电驱动器之间执行。由于机器电流信号用于控制逆变器并且机器电压信号可用于确定第二速度估计，所以机器电压测量可用于诊断机器电流测量。特别是，单独极电压测量可用于这个方面。这可消除对于增加附加测量硬件的需要，并且可降低系统成本。按照本专利技术的实施例，故障反应包括：控制逆变器来降低电机的转矩和速度的至少一个。可能的是，故障信号从安全控制器发送给逆变器控制器，所述逆变器控制器开始按照安全模式来控制逆变器。在这种模式中，逆变器控制器可设法按照受控方式来停止电机。按照本专利技术的实施例，故障反应包括：向电机的制动器发送制动信号。另一个选项在于，安全控制器生成用于电机的制动信号，所述电机则通过激活机械制动器来停止。本专利技术的另外的方面涉及一种用于控制电驱动系统的计算机程序，该计算机程序在由至少一个处理器执行时适合于执行如上文和下文所述的方法。该方法可作为控制系统中的计算机程序来执行。控制系统可包括若干处理器，所述处理器可具有不同安全等级。例如，逆变器控制器可包括具有作为安全控制器的更低安全等级的处理器。本专利技术的另外的方面涉及一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质中存储这样的计算机程序。计算机可读介质可以是控制系统的存储器。通常，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制电驱动系统(10)的方法，所述电驱动系统(10)包括逆变器(22)以及由所述逆变器(22)所供应的电机（16），所述方法包括：/n接收被供应给所述电机(16)的机器电流的机器电流信号(30)和机器电压信号(40)；/n基于所述机器电流信号(30)来确定开关信号(36)，并且利用所述开关信号(36)来控制所述逆变器(22)；/n从所述机器电流信号(30)估计第一速度估计(38)；/n从所述机器电压信号(40)估计第二速度估计(42)；/n将所述第一速度估计(38)和所述第二速度估计(42)相互比较，并且当所述第一速度估计(38)和所述第二速度估计(42)相互偏离超过阈值时，激活所述电驱动系统(10)的故障反应，这将所述电驱动系统(10)设置成预定义状态；/n其中所述机器电流信号(30)是多相信号，并且所述第一速度估计(38)包括用于每相的分量；/n其中所述机器电压信号(40)是多相信号，并且所述第二速度估计(42)包括用于每相的分量；/n其中逐个分量来比较所述第一速度估计(38)和所述第二速度估计(42)。/n

【技术特征摘要】
20191126 EP 19211386.81.一种用于控制电驱动系统(10)的方法，所述电驱动系统(10)包括逆变器(22)以及由所述逆变器(22)所供应的电机（16），所述方法包括：
接收被供应给所述电机(16)的机器电流的机器电流信号(30)和机器电压信号(40)；
基于所述机器电流信号(30)来确定开关信号(36)，并且利用所述开关信号(36)来控制所述逆变器(22)；
从所述机器电流信号(30)估计第一速度估计(38)；
从所述机器电压信号(40)估计第二速度估计(42)；
将所述第一速度估计(38)和所述第二速度估计(42)相互比较，并且当所述第一速度估计(38)和所述第二速度估计(42)相互偏离超过阈值时，激活所述电驱动系统(10)的故障反应，这将所述电驱动系统(10)设置成预定义状态；
其中所述机器电流信号(30)是多相信号，并且所述第一速度估计(38)包括用于每相的分量；
其中所述机器电压信号(40)是多相信号，并且所述第二速度估计(42)包括用于每相的分量；
其中逐个分量来比较所述第一速度估计(38)和所述第二速度估计(42)。


2.如权利要求1所述的方法，
其中，所述开关信号(36)由逆变器控制器(26)来确定，所述机器电流信号(30)被供应给所述逆变器控制器(26)。


3.如前述权利要求中的任一项所述的方法，
其中，所述机器电压信号(40)只被供应给安全控制器(28)，所述安全控制器(28)激活所述故障反应。


4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，
其中，在所述电机(16)的极处测量所述机器电压信号(40)和/或所述机器电流信号(30)。


5.如前述权利要求中的任一项所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·卡利奥，P·哈万托，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH