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Title:
ELECTRICAL SWITCHGEAR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/056143
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrical switchgear, especially a semiconductor soft-starter with reverse function on semiconductor basis. The aim of the invention is to reduce the number of components required for such a switchgear. To this end, the desired functionality is implemented into a device having a known design and a different functionality.

Inventors:
MAGYAR PETER (DE)
GUENZEL RAINER (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/012941
Publication Date:
August 02, 2001
Filing Date:
December 19, 2000
Export Citation:
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Assignee:
MOELLER GMBH (DE)
MAGYAR PETER (DE)
GUENZEL RAINER (DE)
International Classes:
H02P1/28; H02P1/40; (IPC1-7): H02P1/40; H02P1/28
Foreign References:
DE2516693A11976-10-28
US4996469A1991-02-26
Attorney, Agent or Firm:
MOELLER GMBH (Hein-Moeller-Str. 7-11 Bonn, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Elektrisches Schaltgerät, insbesondere HalbleiterSanftstarter mit Wendefunktion, umfassend ein Gehäuse (5) und in das Gehäuse (5) integrierte, über ebenfalls integrierte Ansteuermittel (4) ansteuerbare, Schaltmittel (2a, 2b) zur Ansteuerung eines mehrphasigen Drehstrommotors zu dessen Drehrichtungsumkehr, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuermittel (4) derart ausgebildet sind, dass ein Sanftanlauf des Drehstrommotors gewährleistet ist.
2. Elektrisches Schaltgerät nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass erste Schaltmittel (2a) für mindestens zwei von drei Phasenzweigen (L2T2, L3T3) vorhanden sind.
3. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel (2a, 2b) als bidirektional leitfähige Halbleiterschalter ausgebildet sind.
4. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel (2a) zweier Phasenzweige (L2T2, L3T3) gegenseitig derart verschaltet sind, dass ihre Eingänge (L2, L3) über jeweils ein weiteres steuerbares Schaltmittel (2b) mit dem Ausgang (T3, T2) des ersten Schaltmittels (2a) verbunden sind und Ansteuermittel (4) zur Ansteuerung der gegenseitig verschalteten Schaltmittel (2a) vorhanden sind derart, dass der Eingang (L2 ; L3) der einen Phase (L2T2, L3T3) mit dem Ausgang (T3 ; T2) der anderen Phase (L3T3, L2T2) verbindbar ist.
5. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuermittel (4) zur Ansteuerung der Schaltmittel (2a, 2b) aller Phasenzweige (L1T1, L2T2, L3T3) ausgebildet sind.
6. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuermittel (4) derart ausgebildet sind, dass initiiert durch ein erstes Eingangssignal (S1) für die erste Drehrichtung ausgangsseitig ein erstes Sanftstartsignal (Anlaufl) generierbar ist, initiiert durch ein zweites Eingangssignal (S2) für die zweite Drehrichtung ausgangsseitig ein zweites Sanftstartsignal (Anlauf2) generierbar ist und durch einen Umschaltvorgang von dem einem Eingangssignal (S1 ; S2) auf das andere Eingangssignal (S2 ; S1) ausgangsseitig ein Sanftstopsignal (Stop1 ; Stop2) generierbar ist derart, dass einem durch den Umschaltvorgang initiierten Sanftanlaufsignal (Anlaufl ; Anlauf2) stets ein Sanftstopsignal (Stop1 ; Stop2) vorausgeht.
7. Elektrisches Schaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschaltvorgang unterbrechungsfrei erfolgt.
8. Schaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der gegenseitig verschalteten Halbleiterschalter (2) ein BypassSchaltglied (6), insbesondere ein Relaiskontakt, parallelgeschaltet ist.
9. Schaltgerät nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuermittel (4) derart ausgebildet sind, dass sie die Steuerung der BypassSchaltglieder (6) bewirken.
Description:
Beschreibung Elektrisches Schaltgerät Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät gemä dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

Es ist bekannt, da die Einstellung bzw. Änderung des Betriebszustandes (Starten, Drehzahistellen, Bremsen, Umkehren der Drehrichtung) eines Kurzschlu läufer-Asynchronmotors durch"Schalten"bzw."Stellen"der Klemmenspannung möglich ist. Solche Geräte, die die genannte Spannungsänderung bei Beibehalten der Frequenz ermöglichen, können in die zwei Hauptgruppen Drehstromschalter und Drehstromsteller aufgeteilt werden.

In beiden Fällen verursacht die Spannungsänderung eine Änderung der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Motors, was eine last-bzw. regelungsabhängige Änderung der Drehzahl bzw. des Drehmomentes zur Folge hat.

Derartige Schaltungen sind nach Stand der Technik auf Halbleiterbasis aufgebaut, wobei die Halbleiterschalter in jedem Phasenzweig eine bidirektionale Stromführung ermöglichen. Ein Vorteil der Halbleiterschalter besteht darin, da der Zustand der Leistungsseite durch die Steuerung der Halbleiterschalter zwischen den Zuständen voll gesperrt und voll ausgesteuert leicht geändert werden kann. Geeignete Halbleiterschalter sind Thyristoren und Triacs. Aber auch andere Halbleiterbaulemente, z. B. Transistoren oder IGBT's eignen sich für einen derartigen Schaltungsaufbau.

Drehstromschalter beziehungsweise Drehstromsteller haben im Leistungsteil einen im wesentlichen identischen schaltungstechnischen Aufbau ; der wesentliche Unterschied besteht in der Art der Zündsteuerung :

Die auf Halbleiterbasis aufgebauten Drehstromschalter (Halbleiter- Drehstromschalter) werden als elektronisch steuerbare Schalter eingesetzt.

Die Ansteuerung verursacht ein unmittelbares volles Ein-bzw. Ausschalten.

Das ist die sogenannte DOL- (direct on-line) Ansteuerung. Solche Geräte ersetzen also elektromechanische Schütze. Diese Geräte werden als Halbleiterschütze, Halbleiterschalter, elektronische Schalter oder dergleichen bezeichnet.

Die für die Drehrichtungsumkehr geeignete Version der Halbleiterschütze wird als Halbleiter-Drehstrom-Wendeschalter oder Halbleiter-Wendeschütz bezeichnet.

Die auf Halbleiterbasis aufgebauten Drehstromsteller (Halbleiter- Drehstromsteller) werden mit kontinuierlicher Zündsteuerung betrieben wobei die jeweilige Grenze der Zündsteuerung der volle ein-bzw. ausgeschaltete Zustand ist. Charakteristisch aber ist der Betrieb im Zwischenzustand (Stellerbetrieb).

Für die Anwendung in der Antriebstechnik können auf der Basis der kontinuierlichen Steuerbarkeit der Halbleiterbauelemente folgende zwei Gerätearten abgeleitet werden : Wird der Stellerbetrieb während der gesamten Betriebszeit erhalten, handelt es sich um einen Drehzahl-bzw. Drehmomentsteller (auch Halbleiter-Motorsteller genannt). Solche Geräte ermöglichen das kontinuierliche Stellen der Drehzahl bzw. des Drehmomentes des Motors zwischen dem Nennwert und Null.

'Wird dagegen kein kontinuierliches Stellen des Motorzustandes während der gesamten Betriebszeit gewünscht und die kontinuierliche Zündsteuerung nur für Vermeidung bzw. Verminderung der elektrischen und mechanischen Beanspruchungen beim Start, Abbremsen und Drehrichtungsumkehr benutzt, spricht man von Sanftstarter (auch genannt : Halbleiterstarter, Softstarter, Motorstarter, Sanftanläufer, Sanftausläufer,

Sanftanlaufgerät, Sanftauslaufgerät usw.). Solche Geräte werden in dieser Beschreibung im weiteren als Halbleiter-Sanftstarter bezeichnet.

Der obige Überblick hat gezeigt, da für die Lösung der Motorsteuerungsaufgaben sanfter Hoch-und Auslauf kombiniert mit sanfter Drehrichtungswende eine Motorsteuerung (Motor-Wendestarter) Verwendung findet, die nach dem Stand der Technik zwei oder drei Geräte erforderlich macht. Die kompakteste bekannte Ausführung besteht aus der Kombination von zwei Geräten : einem Halbleiter-Wendeschütz und einem Halbleiter-Sanftstarter (Fig. 1 a, b ohne externe Steuerungslogik).

Fig. 1 a, 1 b zeigen eine Motor-Starter-Kombination mit Wendefunktion für den Sanftanlauf eines Drehstrommotors L. Diese Motorsteuerung wird mittels einer Serienschaltung bestehend aus einem Halbleiter-Wendeschütz und einem Halbleiter-Sanftstarter aufgebaut. Beide Geräte weisen in mindestens zwei von drei Phasen einen steuerbaren, bidirektional leitfähigen Halbleiterschalter auf.

Den mit dieser Schaltungsanordnung realisierbaren Drehzahlverlauf und die zugehörigen Eingangssignale gibt Fig. 2 wieder. Hierbei ist nur ein sanfter Anlauf des zu steuernden Motors für eine Drehrichtung gewährleistet. Die Drehrichtungsumkehr wird ohne einen sanften Übergang (Sanftauslauf, erneuter Sanftstart) von einer Drehrichtung in die andere realisiert. Dies hat starke elektrische und mechanische Rückschläge und daraus resultierend eine verkürzte Lebensdauer der Betriebsmittel zur Folge.

Weiterhin sind auf diese Weise manche Applikationen gar nicht realisierbar.

Soll ein sanfter Übergang bei Drehrichtungsumkehr gewährleistet sein, wie etwa in Fig. 3 dargestellt, wird die Schaltung noch umfangreicher und aufwendiger. Hierfür wird neben der jeweiligen internen Steuerungslogik eine weitere, externe Steuerungslogik erforderlich, die Wendeschütz und

Sanftstarter überwacht und bei An-und Umschaltvorgängen die interne Steuerungslogik entsprechend ansteuert (Fig. 1a, b mit externer Steuerungslogik).

Bei dieser Lösung sind die zwei wesentlichen Funktionen mit relativ hohem schaltungstechnischen Aufwand realisiert : es sind zwei Geräte (Halbleiter-Wendeschütz und Halbleiter-Sanftstarter) in Reihe geschaltet, wobei 'der der Halbleiter-Wendeschütz das Netz mit dem Halbleiter-Sanftstarter, gesteuert durch seine Steuerungslogik verbindet, indem * der Ansteuerteil"Umkehrlogik"die anzusteuernde Gruppe der bidirektional leitfahigen Halbleiterschalter auswählt und der Ansteuerteil"Schaltersteuerung"die vorher erwähnte Gruppe der bidirektional leitfähigen Halbleiterschalter ein-und ausschaltet ; der Halbleiter-Sanftstarter mit Hilfe seiner Steuerungslogik einen sanften (rampenförmigen) Ein-und Ausschaltvorgang generiert, indem der Ansteuerteil"Startersteuerung"die kontinuierliche Zündsteuerung der bidirektional leitfähigen Halbleiterschalter zwischen den Schaltzuständen voll Aus und voll Ein, bzw. voll Ein und voll Aus durchführt, der Ansteuerteil"Bypasssteuerung"die optionalen Bypass-Schaltglieder w einschaltet, wenn eine Einschaltrampenende erreicht ist und * ausschaltet, bevor eine Ausschaltrampe angefangen wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sanftstarter der eigangs beschriebenen Art zu schaffen, der mit deutlich reduziertem schaltungstechnischen Aufwand realisierbar ist.

Ausgehend von einem Schaltgerät der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemä durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

Der erfindungsgemä e Sanftstarter wird auf der Basis eines Halbleiter- Wendeschützes realisiert. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo ein derartiger Sanftstarter durch die Verschalung und getrennte Ansteuerung von Halbleiter-Wendeschütz und herkömmlichem Sanftstarter realisiert wird, wird gemä der Erfindung nur eine Anordnung von Halbleiterschaltern gemä dem Aufbau eines herkömmlichen Halbleiter-Wendeschützes benötigt und diese über Ansteuermittel angesteuert, die -die Ansteuerung der gegenseitig verschalteten Halbleiterschalter mit Wirkung eines Phasentausches mindestens zweier entsprechend gegenseitig verschalteter Phasen bewirkt (Ansteuerteil"Umkehrlogik"), -alle zu steuernden Phasenzweige derart steuert, dass ein Sanftstartsignal für die jeweils gewählte Drehrichtung generierbar ist (Ansteuerteil : "Startersteuerung") und -bei einem Umschaltvorgang der Drehrichtung dem neuen Sanftstartsignal stets ein Sanftstopsignal vorgeschaltet ist (ebenfalls Teilbereich des Ansteuerteils :"Startersteuerung").

Hierbei ist die einfach aufgebaute Schaltungsanordnung gemä einem Halbleiterwendeschütz mitsamt den Ansteuermitteln gemä der Erfindung in einem gemeinsamen Schaltgerätegehäuse angeordnet. Die Ansteuermittel können entweder in klassischer Komponententechnik (als hardwaremä ig realisierte Schaltungsanordnung) oder in Form von eine Logikeinheit, wie Mikroprozessor, ansteuernder Software ausgeführt sein. Die auf diese Weise weiterentwickelte Wendeschützanordnung realisiert nunmehr sowohl die gesteuerte Phasenumkehr zur Drehrichtungsänderung des Drehstrommotors als auch die Sanftstartfunktion des separaten Sanftanlaufgerätes und die Funktionalität einer weiteren, Wendeschütz und Sanftstarter überwachenden und steuernden, Logikeinheit. Hierfür wird die herkömmliche Schaltersteuerung eines herkömmlichen Halbleiter-Wendeschützes durch eine neue Startersteuerung ersetzt.

Die herkömmliche Schaltersteuerung"Wendeschütz"steuert die durch die Umkehrlogik ausgewählte Halbleitergruppe DOL (direct on-line) vor dem

Beginn einer Sanftstartrampe und nach Ablauf einer Sanftstoprampe aus (Zünden der Halbleiterschalter ohne Rampenfunktion).

Die bekannte Startersteuerung"Sanftstarter"stellt die Sanftstartrampe und die Sanftstoprampe durch die kontinuierliche Zündsteuerung seiner Halbleiterschalter ein. Hier werden immer drei (nach Fig1 a) oder zwei (nach Fig1 b) Halbleiterschalter entsprechend der durch das Wendeschütz bestimmten Phasenreihenfolge rampenförmig hoch-und runtergesteuert.

Die neue Startersteuerung"Halbleiter-Wende-Sanftstarter"steuert die eine oder die andere der zwei Gruppen von Halbleiterschaltern entsprechend der gewünschten Phasenreihenfolge am Motor. Die ausgewählte Halbleiterschalter-Gruppe wird dann rampenförmig voll ein-und ausgeschaltet.

Die Aufgabe der Umkehrlogik ist sowohl in der alten (bekannten) als auch in der neuen (erfindungsgemä en) Version identisch : eine Halbleiterschalter- Gruppe wird für die Rampensteuerung freigegeben, die andere Halbleiterschalter-Gruppe wird gesperrt.

Die Steuerung führt also in der alten und neuen Version eine Rampensteuerung durch, aber in der neuen Version wahlweise mit Hilfe der Halbleiterschalter-Gruppen. Die Freigabe-und Sperr-Funktion der Umkehrlogik entspricht dem DOL-Einschalten der einen oder anderen Halbleiterschalter- Gruppe ; dazu werden aber bei der neuen Version die beiden Halbleiterschalter-Gruppen des Wendestarters nicht mehr benötigt).

Durch die erfindungsgemä e Ausführung ist anstelle von mindestens zwei oder drei Geräten mit eigenen Gehäusen, Bauteilen und Ansteuermitteln lediglich noch ein Gehäuse mit einem deutlich reduzierten Bauteilaufwand und einer deutlich vereinfachten Ansteuerung erforderlich. Zum Beispiel wird bei unmittelbarem Vergleich der Geräte nach dem Stand der Technik (Fig. 1 a, b) mit dem Gerät gemä der Erfindung deutlich, dass die Anzahl der benötigten Halbleiterschalter deutlich reduziert wird. Hierdurch wird wertvoller Einbauplatz gespart und die auftretende Verlustleistung erheblich reduziert. Darüber hinaus

ist das erfindungsgemä e Gerät weniger störanfällig und erheblich preisgünstiger herstellbar.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Schaltungsanordnung der <BR> <BR> Halbleiterschalter (Wendeschützanordn ung) zusätzlich Bypass-Schaltglieder, insbesondere mechanisch ausgebildete Kontakte eines Relais oder Schütz, auf. Diese Bypass-Schaltglieder gewährleisten die Stromführung der einzelnen Phasen im voll durchgeschalteten Zustand der Halbleiterschalter. Dies reduziert in bekannter Weise die in den Halbleitern auftretende Verlustleistung und die damit eingehende Wärmeentwicklung. Um die Funktionalität der Bypass-Schaltglieder zu gewährleisten ist das Ansteuermittel (durch den Ansteuerteil"Bypasssteuerung") entsprechend erweitert.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen Figur 1 a, b : eine Halbleiter-Sanftstarter-Kombination mit Wendefunktion gemä Stand der Technik (SdT) ; Figur 2 : die schematische Darstellung des Motordrehzahl-Signalverlaufs bei entsprechenden Eingangssignalen bei einer Schaltungsanordnung gemä Fig. 1 a, b ohne externe Steuerungslogik ; Figur 3 : gewünschter Signalverlauf der Motordrehzahl bei einer Schaltungsanordnung gemä Fig. 1 a, b mit externer Steuerungslogik oder bei einer Schaltungsanordnung gemä der Erfindung ; Figur 4a, b : ein Halbleiter-Sanftstarter gemä der Erfindung ; und Figur 5 : eine mögliche Ausführungsform für einen Signalflu plan für die Arbeitsweise der erfindungsgemä en Ansteuermittel.

Nach Fig. 1a, b besteht eine Halbleiter-Sanftstarter-Wendestarter-Kombination für einen dreiphasigen Drehstrommotor gemä dem SdT aus einem Halbleiter- Wendeschütz 10 mit symmetrischer (Fig. 1 a) oder asymmetrischer (Fig. 1 b) Halbleiterschaltungsanordnung mit eigener Schaltersteuerung 4a und Umkehrlogik 4b und einem Halbleiter-Sanftstarter 12 mit eigener Starter-und Bypass-Steuerung 4c, 4d zur Generierung eines rampenförmigen Softstartsignals.

Dabei schaltet die Schaltersteuerung 4a die von der Umkehrlogik 4b ausgewählte, der gewünschten Phasenreihenfolge entsprechende Gruppe der bidirektional leitfähigen Halbleiterschalter 2a, 2a ; 2b, 2b ein und aus.

Die Umkehrlogik 4b indes wählt, der Auswahl der gewünschten Phasenreihenfolge entsprechend, eine Gruppe der bidirektional leitfähigen Halbleiterschalter ; sperrt die Ansteuerung der nichtleitenden Gruppe von Halbleiterschaltern 2a, 2a ; 2b, 2b ; sorgt für Erhaltung der Freiwerdezeit zwischen der Ansteuerung der beiden Gruppen und schaltet die andere Gruppe der bidirektional leitfähigen Halbleiterschalter 2b, 2b ; 2a, 2a.

Die Startersteuerung 4c führt die kontinuierliche Zündsteuerung der bidirektional leitfähigen Halbleiterschalter 2a, 2b des Sanftstarters zwischen den Schaltzuständen voll Aus und voll Ein (bei Startrampe), bzw. zwischen voll Ein und voll Aus (bei Stoprampe) durch.

Die Bypasssteuerung 4d bewirkt die Schlie ung der Bypass-Schaltglieder 6 der Halbleiterschalter 2a, 2b für den Dauerbetrieb. Das hei t, dass nach erfolgter Anlaufphase des Motors L der Versorgungsstrom für den Motor L von den stromführenden Halbleiterschaltern 2 auf die Bypass-Schaltglieder 6 verlagert wird. Hierfür wird in bekannter Weise das jeweilige parallelgeschaltete Bypass-Schaltglied 6 geschlossen wenn das Ende der Softstartrampe erreicht ist und wird geöffnet, bevor eine Softstoprampe

angefangen wird. Während des Dauerbetriebs sind die Halbleiterschalter 2 weiterhin dauerhaft angesteuert ; sie führen keinen Strom, aber bei einer Öffnung der Bypass-Schaltglieder 6 können sie die Stromführung sofort übernehmen und dadurch eine eventuelle Zerstörung der Betriebsmittel verhindern.

Den Verlauf der Motordrehzahl des zu steuernden Motors zeigt Fig. 2. Hierbei wird bei anliegendem Richtungssignal (FWD, REV) für die gewünschte Drehrichtung (hier z. B."FWD"für forward) und freigeschaltetem Startsignal der zu betreibende Drehstrommotor L per rampenförmigem Sanftanlauf (Anlauf1) langsam und stetig auf Nenndrehzahl hochgefahren. Bei Umschaltung der Drehrichtung mit Mitteln gemä dem Stand der Technik wird der zu betreibende Motor L ohne Übergangsphase (Sanftauslauf und/oder erneuter Sanftanlauf) mit einem gegensätzlichen Signal beaufschlagt. Dies hat sehr starke elektrische und mechanische Belastungen und damit einen erhöhten Maschinenverschlei zur Folge.

Um diese übergangslose Umschaltung zu vermeiden, mu die aus Wendeschütz 10 und Sanftstarter 12 bestehende Schaltungsanordnung durch eine zusätzliche externe Steuerungslogik 14 ergänzt werden. Erst dann kann ein Motordrehzahiverlauf gemä Fig. 3 erreicht werden.

Um eine solche Steuerung zu realisieren, gibt es zwei Möglichkeiten. Es mu entweder ein Signal vom Softstarter ausgewertet werden, das das Softstop- Rampenende signalisiert oder über ein Zeitrelais die Dauer der Softstop- Rampe überbrückt werden. Das Signal aus dem Softstarter ist in der Regel nur bei aufwendigen Softstartern verfügbar (Run-Signal, Not-in-Ramp-Signal, Drehzahl-null-Signal o. a.), hat aber den Vorteil unabhangig von der Rampenzeit zu sein. Wird die Rampenzeit verändert, folgt eine solche Meldung automatisch den aktuellen Softstartereinstellungen. Die Meldung über ein Zeitrelais ist für alle Geräte realisierbar, ist jedoch von der Rampenzeit- Einstellung abhängig. Wird die Rampenzeit geändert, mu auch das Zeitrelais nachgeführt werden.

Um den gewünschten Drehzahlverlauf gemä Fig. 3 zu erreichen wird gemä der Erfindung eine Schaltungsanordnung gemä Fig. 4a, b vorgeschlagen. Die erfindungsgemä e Schaltungsanordnung ist einmal zweiphasig (Fig.

4b/asymmetrischer Aufbau) und einmal dreiphasig (Fig. 4a/symmetrischer Aufbau) gesteuert dargestellt. Zur Beschreibung des erfindungsgemä en Aufbaus soll die ausführliche Beschreibung der Schaltungsanordnung gemä Fig. 4b genügen.

Fig. 4b zeigt einen Halbleiter-Sanftstarter mit Wendefunktion (für Sanftstart, Sanftstop, sowie für eine sanfte Drehrichtungsumkehr des Motors) zur Ansteuerung eines mehrphasigen Drehstrommotors L. Der erfindungsgemä e Sanftstarter umfa t in mindestens zwei Phasenzweigen L2-T2, L3-T3 einen steuerbaren, bidirektional leitfähigen Halbleiterschalter 2a. Dabei sind zwei der steuerbaren Halbleiterschalter 2a gegenseitig jeweils derart verschaltet, dass ihre Eingänge L2, L3 über jeweils einen weiteren steuerbaren Halbleiterschalter 2b mit dem Ausgang T3, T2 der anderen Halbleiterschaltung 2a verbunden sind. Zur Ansteuerung der gegenseitig verschalteten steuerbaren Halbleiterschalter 2a, 2b dienen Ansteuermittel 4 ; 4b, 4c, 4d derart wirkend, dass der Eingang L2 ; L3 der einen Phase L2-T2, L3-T3 mit dem Ausgang T3 ; T2 der anderen Phase L3-T3 verbindbar ist. Bis hier beschreibt die erfindungsgemä e Anordnung ein herkömmliches Halbleiter- Wendeschütz.

Darüber hinaus ist das Ansteuermittel 4,4b, 4c, 4d derart ausgebildet, dass auch die Ansteuerung (insbesondere die Phasenanschnittssteuerung) der Halbleiterschalter 2a, 2b aller Phasenzweige L1-T1, L2-T2, L3-T3 gewährleistet ist. Ferner überwacht und steuert die Ansteuerung 4 ; 4b, 4c, 4d die Schaltungsanordnung wobei initiiert durch ein erstes Eingangssignal S1 für die erste Drehrichtung FWD ausgangsseitig ein Sanftstartsignal (Anlauf1) generierbar ist, initiiert durch ein zweites Eingangssignal S2 für die zweite Drehrichtung REV ausgangsseitig ein weiteres Sanftstartsignal (Anlauf2) generierbar ist und durch einen Umschaltvorgang von dem einen Eingangssignal S1 ; S2 auf das andere Eingangssignal S2 ; S1 ausgangsseitig ein Sanftstopsignal (Stop1, Stop2) generierbar ist derart, dass einem durch den Umschaltvorgang initiierten Sanftstartsignal (Anlaufl, Anlauf2) stets ein

Sanftstopsignal (STOP1, Stop2) vorausgeht. Wie Fig. 3 veranschaulicht sind auf diese Weise nahtlose beziehungsweise stetige Drehrichtungsübergänge realisierbar. Der Übergang erfolgt unterbrechungsfrei.

Wie in Fig. 4a und 4b dargestellt wird die Schaltungsanordnung bevorzugt mit Bypass-Schaltgliedern 6 ausgeführt. Hierfür ist vorzugsweise jedem der Halbleiterschalter 2a, 2b ein Schaltkontakt, insbesondere ein Relais-oder Schützkontakt, parallelgeschaltet. Bei dieser Ausführungsform ist das Ansteuermittel 4 um einen Funktionsteil (Bypasssteuerung 4d) für die Überwachung und Schaltung der Bypass-Schaltglieder 6 erweitert.

Gemä der Erfindung sind alle Komponenten, die Halbleiterschalter 2a, 2b und Ansteuermittel 4 in einem gemeinsamen Schaltgerätegehäuse 5 angeordnet.

Somit ist eine kompakte Schaltungsanordnung hoher Funktionalität mit einfachsten Mitteln geschaffen.

Fig. 5 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Signalflu plans der die Arbeitsweise der (des) Ansteuermittel (s) 4 ; 4b, 4c, 4d veranschaulicht.

Wird in einer einleitenden Prüfroutine kein Fehler erkannt, wird das Eingangssignal der Eingangsklemmen (FWD ; REV ; START) eingelesen.

Liegt ein Fehlersignal vor, geht das Gerät-in Abhängigkeit von der Art des Fehlers-in einen Sperrzustand über oder leitet einen Softstop ein, und gibt optional eine Fehlermeldung aus.

In einem zweiten Schritt werden Betriebsbedingungen (z. B. Übertemperatur, Phasenausfall usw.) abgefragt. Werden diese nicht erfüllt, mu ein Softstop eingeführt werden. Bei Prozess-oder Stromversorgungsfehlern sollte in den Sperrzustand übergegangen werden, bei fehlerhaften Betriebsbedingungen wie Übertemperatur, Phasenausfall oder dergleichen ist die Einleitung eines Softstops sinnvoll.

In einem dritten Schritt wird geprüft, ob sich der Befehlstatus geändert hat.

Wenn dies der Fall ist, wird der neue Status nur nach einer Mindestzeit

(verursacht durch Berücksichtigung der Prelizeiten, durch Vermeiden eines unnötigen Schaltvorganges wegen kurzer fehlerhafter Steuerbefehle START, REV, FWD usw.) anerkannt.

Im weiteren wird geprüft, ob ein Laufen des Motors möglich ist (Statussignal START vorliegt), weiterhin ob ein sinvoller Drehrichtungsbefehl vorliegt (dh. die Befehle FWD und REV nicht gleichzeitig anliegen). Es mu noch geprüft werden, ob die vorliegenden gültigen Befehle FWD, REV und die möglichen Leitzustände der Halbleiter (FWD freigegeben, REV freigegeben) übereinstimmen. Die Ergebnisse dieser Abfragen entscheiden, ob eine Softstop-oder eine Softstartrampe eingeleitet werden oder der zuvor eingeleitete Vorgang weitergeführt werden mu .

Beim Einleiten einer Softstoprampe mu zuerst geprüft werden, bei welcher Halbleitergruppe 2a oder 2b (entsprechend den Leitzustanden"FWD freigegeben","REV freigegeben") dies ausgeführt werden soll. Beim Erreichen des Rampenendes wird die Ansteuerung der Halbleiter gesperrt und in Abhängigkeit von dem gültigen Status (FWD und REV) dieser Zustand beibehalten oder durch Einführung einer neuen Softstartrampe ein Drehrichtungswechsel durchgeführt.

Liegt kein Stopbefehl oder Drehrichtungswechsel vor, wird die zuvor eingestellte Drehrichtung beibehalten und abgefragt, ob das Rampenende der Sanftanlaufphase erreicht ist. Ist das der Fall, werden die Bypass-Schaltglieder 6 aktiv geschaltet und der gesamte Proze beginnt von vorn. Ist das Rampenende nicht erreicht, wird die Rampe weiter fortgeführt.

Liegt ein Drehrichtungswechsel vor, wird das Softstopsignal generiert, die Bypass-Schaltglieder 6 abgeschaltet und das Softstopsignal bis zur vollständigen, abschlie enden Ausführung des Softstopsignals zu Ende geführt. Im Anschlu daran wird der gesamte Proze neu eingeleitet.

Von Vorteil ist, dass zu jedem Zeitpunkt zu dem ein Drehrichtungsbefehl gegeben ist, unbedingt aber vor Anlauf des Motors L in die andere

Drehrichtung, der Motor L erst einmal definiert per Softstopsignal in seiner Drehzahl heruntergeführt und erst dann ein Softstartsignal für die andere Drehrichtung ausführbar ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfa t auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungsformen.