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Die
Erfindung betrifft eine Motorsteuerung zum Durchführen einer
Antriebssteuerung auf der Basis eines PWM-(Impulsbreitenmodulations-)-Systems,
womit Verstärker
und Motoren vor anormalen Strömen
geschützt
werden und eine hohe Betriebseffizienz darin erzielt wird.
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PWM
ist ein bekanntes System zum Steuern von AC-Motoren, wie Induktionsstrom-Dreiphasen-Synchronmotoren
und Dauermagnet-Synchronmotoren. Erfolgt die Steuerung mit dem PWM-System,
wird die am Motor angelegte Spannung tatsächlich durch das Verändern des
An-Aus-Zeitverhältnisses
dieser Schaltglieder als Antriebstransistoren in einem Stromrichterkreis
abgewandelt.
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Bei
der Steuerung eines Motors mit einem solchen PWM-System gibt es
Fälle,
bei denen der am Motor anliegende Ist-Strom in Bezug auf einen Strombefehl
für einen
Augenblick anormal hoch wird. Es gibt eine Reihe von primären Gründen für diese
anormalen Ströme,
wie beispielsweise dass:
- (a) der Strom, der
eine intermittierende Oszillation aufweist, aufgrund der Stromsteuerverstärkung hoch
eingestellt ist, was Spitzen beim Ist-Strom herbeiführt,
- (b) der vom Motor zum Steuerkreis zurückgeführte Feedback-Strom Rauschen
erhält,
was Spitzen beim Ist-Strom herbeiführt, und
- (c) eine unangemessene Spannung zum Steuern des Motorstroms
bei schneller Motorumdrehung es unmöglich macht, dass die ausgelegten
Steuereigenschaften in der Stromsteuerschleife erhalten werden, was
eine Steuerinstabilität
und Spitzen beim Ist-Strom
herbeiführt.
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Steigt
der Ist-Strom wie vorstehend beschrieben anormal an, fließen anormale
Ströme
zum Verstärker und/oder
Motor, so dass es zu Fehlern in den Leistungsgeräten, die den Verstärker konfigurieren,
oder in der Verstärker-
oder Motorschaltung oder bei Dauermagnet-Synchronmotoren zur Motormagnet-Entmagnetisierung
kommt.
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Aus
diesen Gründen
werden Schutzkreise bei herkömmlichen
Motorsteuervorrichtungen bereitgestellt, die diese anormalen Ströme bewältigen.
Diese Schutzkreise vergleichen den Ist-Strom mit einem festen Schwellenwert,
der für
die anormalen Ströme
eingestellt wurde, und unterbrechen in allen Phasen die zum Stromrichterkreis
gesendeten PWM-Befehle, wenn der Ist-Strom den Schwellenwert überschreitet.
Somit wird die gesamte Stromzufuhr zum Motor unterbrochen und das
Gerät wird
in einen Alarmzustand versetzt.
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Mit
einem derartigen Schutzkreis kann man die Verstärkerleistungsgeräte und die
Motormagnete schützen,
aber der zum Motor geleitete Strom wird unterbrochen. Aus diesem
Grund wird das gesamte Motorsteuergerät in einen Alarmgeberzustand
versetzt, und die vom Motor getriebene Vorrichtung wird nicht weiter gesteuert.
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Ein
Motor hat gewöhnlich
eine dynamische Bremse, die Strom vom Motor über einen Widerstand leitet und
die einen Stoppschritt durchführt.
Wird der Schutzkreis aktiviert und die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen,
kommt es daher zum Alarmzustand, wobei das gesamte System, wie auch
der Motor, gestoppt wird.
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In
einem Alarmzustand wird gewöhnlich
nicht nur die Steuerung eines Motors gestoppt, sondern auch das
gesamte System angehalten und ungesteuert gelassen. Sobald dieser
Alarmzustand eingesetzt hat, kann man folglich weder die Verarbeitung
oder die Bewegung fortsetzen noch die Steuerung durchführen. Nach
dem Eintreten in diesen Alarmzustand muss das System und/oder das
Programm gewöhnlich
neu hochgefahren werden, was das Einschreiten des Anwenders erfordert
und die Betriebsgeschwindigkeit des Gesamtsystems senkt.
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Ist
die Bremskraft der dynamischen Bremse kleiner als das zum Abbremsen
benötigte
Drehmoment, kann dies selbst bei Arbeits- oder Hubende-Kollisionen
gefährlich
werden.
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Die
Erfindung stellt eine Motorsteuervorrichtung auf der Basis des PWM-Systems
bereit, womit das Gerät
beim Entstehen anormaler Ströme
geschützt
werden kann, ohne dass die Steuervorrichtung in einem nicht-gesteuerten
Zustand gehalten wird.
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Erreicht
der zu einem Motor fließende
Ist-Strom einen anormalen Spiegel, führt die Erfindung eine Steuerung
durch, wobei die PMW-Befehlserteilung unterbrochen und erneut hochgefahren
wird, und der zum Motor fließende
Strom vom anormalen Pegel zu einem normalen Pegel rückgeführt wird,
indem die Erteilung der PWM-Befehle unterbrochen wird, wodurch die
Vorrichtung geschützt
wird. Die Motorsteuerung gemäß Anspruch
1 ist eine Motorsteuerung, die zur Verwendung eines PWM-Systems
verwendet wird, so das Ströme gesteuert
werden, welche zu einem Motor fließen, umfassend Unterbrecher-
und Neustart-Steuervorrichtungen, wodurch wenn der in mindestens
einer Phase des Motors fließende
Ist-Strom einen vorgeschriebenen Wert übersteigt, die Erteilung des
PMW-Befehls unterbrochen wird, wonach die PWM-Befehlserteilung erneut gestartet
wird.
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Eine
derartige Motorsteuerung ist im Stand der Technik von US-A-4 719
555 bekannt. Die Erfindung ist von dieser insofern verschieden,
dass in der vorliegenden Erfindung die PMW-Befehlserteilung nur
für diejenige
oder eine jede Motorphase unterbrochen ist, bei der der vorgeschriebene
Stromwert überschritten
wird.
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Durch
Umsetzen der Erfindung kann man die Betriebsgeschwindigkeiten in
Steuervorrichtungen für Beschickungsachsen
und Hauptachsen bei Arbeitsmaschinen und in Steuervorrichtungen
für Roboterarme usw.
und zur Gewinnung der maximalen Leistung, die von Verstärkern und
Motoren, usw. erhältlich
ist, verbessern.
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Ein
Beispiel für
eine erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung
wird nun anhand des in der 1 gezeigten
vereinfachten Blockdiagramms beschrieben. In der 1 sind
die an dem Steuermechanismus des vorliegenden Beispiels beteiligten
Komponenten auf einfache Weise dargestellt, und andere Konfigurationselemente
sind weggelassen.
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Ein
Motor (nicht gezeigt) verwendet eine Stromrichtereinheit 2 zur
Umwandlung einer DC-Spannung, die von einer DC-Stromzufuhr 1 zu
einer U-Phase, V-Phase und W-Phase
geleitet wird, woraufhin alle Phasen des Motors mit Strom versorgt
werden. Die Stromrichtereinheit 2 umfasst einen Satz Schaltgeräte für jede Phase
und versorgt den Motor mit U-, V- und W-Phasenstrom durch komplementäres An-
und Abschalten gemäß der PMW-Befehle,
die von einer PWM-Steuervorrichtung 10 gesendet werden.
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Bei
der PWM-Steuervorrichtung 10 erhält eine PWM-Befehlserzeugereinheit 11 Strombefehle
von einer Stromsteuerschleife (nicht gezeigt), erzeugt PWM-Befehle
und sendet diese PWM-Befehle zu den Schaltgeräten der Stromrichtereinheit 2 von
einer Gate-Einheit 12 über
die Treiber (nicht gezeigt). Die PWM-Steuervorrichtung 10 umfasst
auch Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtungen. Diese Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtungen
unterbrechen die PWM-Befehlserteilung in mindestens einer Phase,
wenn der in mindestens einer Phase (der U-, V- und W-Phasen) des
Motors fließende
Ist-Strom den festgelegten
Wert übersteigt,
wonach sie die PWM-Befehlserteilung neu starten. Diese Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtung
umfasst einen Anomaliestromdetektor 13 und eine Gate-Steuervorrichtung 14.
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Der
Anomaliestromdetektor 13 erfasst den Ist-Strom, der dem
Motor zugeführt
wird, vergleicht den erfassten Ist-Stromwert mit einem festgelegten
Wert, trifft Anomalie-Werte-Entscheidungen
und sendet die Ergebnisse dieser Entscheidungen zur Gate-Steuervorrichtung 14.
Die U-Phase-, V-Phase- und W-Phase-Ist-Ströme können durch Bereitstellen eines
Stromdetektors 3 für
jede Phase erfasst werden, oder Stromdetektoren 3 können für beliebige
zwei Phasen bereitgestellt werden, so dass der Strom der verbleibenden Phase
aus den Stromwerten der vom Stromdetektor 3 erfassten beiden
Phasen errechnet werden kann.
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Die
Gate-Steuervorrichtung 14 empfängt Erfassungssignale von dem
Anomaliestromdetektor 13, steuert die Gate-Einheit 12 und
unterbricht und startet die PWM-Befehle, die der Stromrichtereinheit 2 von
der PWM-Befehlserzeugungseinheit 11 zugeführt werden.
Wird die PWM-Befehlserteilung unterbrochen, treten die Schaltgeräte der Stromrichtereinheit 2 in
einen offenen Zustand, und die Stromzufuhr des Motors wird unterbrochen.
Durch Unterbrechen dieser Erteilung von PWM-Befehlen fällt der
Ist-Strom, der einen anormalen Wert erreicht hat, und kehrt zurück auf einen
normalen Stromwert. Wird die PWM-Befehlserteilung wieder gestartet,
treten die Schaltgeräte
in der Stromrichtereinheit 2 in einen Steuerzustand, die
Steuerung der Stromzufuhr zum Motor wird erneut gestartet, und die
normale Steuerung kann durchgeführt
werden.
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Der
Betrieb der PWM-Steuervorrichtung 10 in der Motorsteuerung
des vorliegenden Beispiels nachstehend anhand des in 2 gezeigten
Fließschemas
beschrieben.
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Der
Anomalie-Stromdetektor 13 vergleicht die Ist-Ströme jeder
Phase mit einem Anomaliepegel, wobei erfasste Werte von dem oder
den Stromdetektoren 3 (Schritt S1) verwendet werden, und übermittelt
bei Überschreiten
eines Anomaliepegels diese Anomalie zur Gate-Steuervorrichtung 14.
Die Gate-Steuervorrichtung 14 empfängt diese Nachricht, steuert
die Gate-Einheit 12 und unterbricht die Erteilung der PWM-Befehle von
der PWM-Befehlserzeugungseinheit 11 zur Stromrichtereinheit 2 (Schritt
S2). Die Gate-Steuervorrichtung 14 verifiziert
nach der Unterbrechung der PWM-Befehlserteilung, dass der Ist-Strom
keinen anormalen Pegel erreicht hat und führt daraufhin eine PWM-Befehls-Neustart-Verarbeitung
durch (Schritt S3).
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Die
Erfassung des Ist-Stroms erfolgt durch vorheriges Bestimmen eines
festgelegten Wertes, entsprechend einem Anomaliepegel und durch
Vergleichen dieses festgelegten Wertes mit dem Ist-Strom, der in
mindestens einer dieser Phasen fließt. Der Ist-Strom, der für diesen
Vergleich verwendet werden soll, kann ein solcher für eine der
beiden oder alle Motorphasen sein.
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Werden
die Ist-Ströme
bei einer Anzahl von Phasen verwendet, kann man die Anomalieerfassung durchführen, wenn
der festgelegte Wert in einer dieser Phasen überschritten wird, oder wenn
der festgelegte Wert in sämtlichen
Phasen überschritten
wird oder alternativ, wenn der festgelegte Wert von mindestens einigen
festgelegten Anzahlen von Phasen überschritten wird.
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Die
Unterbrechung und die Neustart-Steuerung gegenüber der Erteilung der PWM-Befehle
wird für mindestens
eine Motorphase (der U-, V- und W-Phasen) durchgeführt, oder
kann alternativ stattdessen für
beide oder mehrere Phasen oder für
alle Phasen durchgeführt
werden.
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Die
Motorsteuerung des vorliegenden Beispiels ist wie vorstehend beschrieben
konfiguriert, wobei die Steuervorrichtung bei Auftreten eines anormalen
Stroms nicht nur das Gerät
schützt,
sondern auch vor dem Eintritt in einen Nichtsteuerzustand bewahrt.
Somit kann man die Betriebsraten von den Steuervorrichtungen für die Beschickungsachsen
und die Hauptachsen in Werkzeugmaschinen und anderer Arbeitsmaschinen
und von Steuervorrichtungen für
Roboterarme usw. verbessern und auch die Maximalleistung erhalten,
die von Verstärkern
und Motoren usw. erhältlich
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
vorstehenden und anderen Eigenschaften werden aus der folgenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
anhand der beigefügten
Zeichnungen ersichtlich. Es zeigt:
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1 ein
vereinfachtes Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung auf der
Basis eines PWM-Systems;
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2 ein
Fließschema
zum Beschreiben des Betriebs der PWM-Steuervorrichtung in der Motorsteuerung
von 1;
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3 ein
vereinfachtes Blockdiagramm einer Motorsteuerung gemäß einer
ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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4 ein
vereinfachtes Blockdiagramm einer Motorsteuerung gemäß einer
zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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5 ein
Fließschema
zum Beschreiben der PWM-Befehls-Neustart-Verarbeitung, die von der Gate-Steuervorrichtung
in 3 durchgeführt
wird;
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6 ein
Fließschema
zum Beschreiben der PWM-Befehls-Neustart-Verarbeitung, die von den Gate-Steuervorrichtungen
in 3 und 4 durchgeführt wird;
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7 ein
Blaufdiagramm zum Beschreiben der PWM-Befehls-Neustart-Verarbeitung, die
von der Gate-Steuervorrichtung in der 3 durchgeführt wird;
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8 ein
Diagramm bezüglich
der Änderungen über die
Zeit des Ist-Stroms in der in 4 gezeigten Motorsteuerung;
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9 ein
vereinfachtes Blockdiagramm einer Motorsteuerung gemäß einer
dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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10 ein
Fließschema
zum Beschreiben der PWM-Befehls-Neustart-Verarbeitung, die von der Gate-Steuervorrichtung
in 9 durchgeführt
wird;
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11 ein
Signalstatusdiagramm zum Beschreiben der BWM-Befehls-Neustart-Verarbeitung, die
von der Gate-Steuervorrichtung in 9 durchgeführt wird;
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12 ein
Fließschema
zum Beschreiben der Auswahl des PWM-Befehlserteilungs-Steuermodus;
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13 ein
vereinfachtes Blockdiagramms einer Motorsteuerung gemäß einer
vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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14 ein
Fließschema
zum Beschreiben des von der PWM-Steuervorrichtung in 13 durchgeführten Alarmvorgangs;
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15 ein
Schema eines Verarbeitungsbeispiel, wobei der Stellwert N in dem
in 14 schematisch aufgeführten Alarmschritt auf "3" eingestellt ist;
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16 ein
vereinfachtes Blockdiagramm der Motorsteuerung gemäß einer
fünften
erfindungsgemäßen Ausführungsform;
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17 ein
Fließschema
zum Beschreiben des von der PWM-Steuervorrichtung in 16 durchgeführten Alarmvorgangs;
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18 ein
Diagramm für
ein Verarbeitungsbeispiel, wobei die Stellwerte N1 und N2 in dem
in 17 veranschaulichten Alarmvorgang auf "3" bzw. "6" eingestellt
sind;
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19A und 19B Ist-Strom-Änderungs-Diagramme
zum Beschreiben der Steuerzustände,
die von einer erfindungsgemäßen Motorstrom-Steuervorrichtung
durchgeführt
werden; und
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20A und 20B Ist-Strom-Änderungs-Diagramme
zum Beschreiben der Steuerzustände,
die von einer herkömmlichen
Motorstrom-Steuervorrichtung durchgeführt werden
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
erste erfindungsgemäße Ausführungsform
wird nun anhand der 3, 5 und 7 beschrieben.
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In
der Motorsteuerung auf der Basis des in 3 veranschaulichten
PWM-Systems beginnen
die Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtungen mit der Verarbeitung
nach Ablauf einer bestimmten Zeit nach der Unterbrechung der Erteilung
von PWM-Befehlen.
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In 3 sind
die DC-Stromquelle 1, die den Motor (nicht gezeigt) mit
Strom versorgt, die Stromrichtereinheit 2 und der Stromdetektor 3 die
gleichen wie in der 1 gezeigt, und werden somit
hier nicht weiter beschrieben.
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Eine
PWM-Steuervorrichtung 10 umfasst Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtungen,
die aus einem Anomaliestrom-Detektor 13, einer Gate-Steuervorrichtung 14 und
einer Timer-Einheit 15 bestehen. Wenn der in mindestens
einer Phase des Motors fließende
Ist-Strom einen festgelegten Wert überschreitet, unterbricht die
Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtung die PWM-Befehlserteilung
für mindestens
eine Phase, und startet dann die PWM-Befehlserteilung erneut.
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Der
Anomaliestromdetektor 13 erfasst die Ist-Ströme, die
dem Motor zugeführt
werden, vergleicht diese Ist-Ströme
mit einem festgelegten Wert, führt
Anomaliewert-Entscheidungen
durch und sendet die Ergebnisse dieser Entscheidungen an die Gate-Steuervorrichtung 14.
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Die
Gate-Steuervorrichtung 14 empfängt Erfassungssignale vom Anomaliestromdetektor 13,
steuert die Gate-Einheit 12 und unterbricht und startet
die PWM-Befehle, die der Stromrichtereinheit 2 von der PWM-Befehlserzeugungseinheit 11 erteilt
werden sollen, wieder neu. Wird die Gate-Steuervorrichtung 14 durch
den Anomaliestromdetektor 13 informiert, dass ein Anomaliestrom
aufgetreten ist, ordnet sie mit anderen Worten die Unterbrechung
der Erteilung der PWM-Befehle an die Gate-Einheit 12 an (Schritte S1
und S2 in der in 2) und startet zugleich die
Timer-Einheit 15.
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Die
PWM-Befehlsneustart-Verarbeitung, die von der Gate-Steuervorrichtung 14,
veranschaulicht in 3, durchgeführt wird, wird anhand des Fließschemas
in 5 und des Ablaufschemas in 7 erläutert.
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Beginnt
die Timer-Einheit 15 zu laufen, überwacht die Gate-Steuervorrichtung 14,
ob eine festgelegte vorgeschriebene Zeit abgelaufen ist oder nicht.
Diese vorgeschriebene Zeit ist eine Zeitdauer, die nötig ist, dass
der Ist-Strom vom anormalen Pegel aufgrund der Unterbrechung der
Stromzufuhr zum Motor fällt,
und wird eingestellt auf der Basis der Werte, die vorher experimentell
aus den Motoreigenschaften, usw. bestimmt wurden.
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Wird
die PWM-Befehlserteilung unterbrochen, werden die Schaltvorrichtungen
in der Stromrichtereinheit 2 in einen offenen Zustand überführt, die
Stromzufuhr zum Motor wird unterbrochen, und der Ist-Strom, der
einen anormalen Pegel erreichte, fällt auf einen normalen Strompegel.
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Nach
dem Ablauf der vorgeschriebenen Zeit nach Start der Timer-Einheit 15 (Schritt
S11) verifiziert die Gate-Steuervorrichtung 14, dass diese
Anomaliestrombedingung eliminiert wurde (Schritt S12), und führt eine Verarbeitung
zum Neustart der Erteilung der PWM-Befehle an die Gate-Einheit 12 durch.
Beim erneuten Starten der PWM-Befehlserteilung treten die Schaltgeräte in der
Stromrichtereinheit 2 in einen Steuerzustand, die Steuerung
der Stromzufuhr an den Motor wird wieder aufgenommen, und es wird
eine normale Steuerung durchgeführt
(Schritt S13).
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In
der 7 sind die Zeiten, in denen anormale Ströme erzeugt
werden, veranschaulicht als hohe Pegel bei (b1), (c1), (d1) und
(e1), und die Zeiten, in denen die PWM-Befehle erteilt werden, sind
veranschaulicht als hohe Pegel bei (b2), (c2), (d2), und (e2).
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Die
Kombination von (b1) und (b2) in der 7 veranschaulicht,
dass die PWM-Befehle
aufgrund des Vorhandenseins eines anormalen Stroms unterbrochen
wurden, dass die anormale Stromerzeugung während des Intervalls von der
Unterbrechung der PWM-Befehle bis zum Ablauf der vorgeschriebenen
Zeit eliminiert wurde, und dass die PWM-Befehle folglich nach der
vorgeschriebenen Zeit wieder erteilt werden, da die PWM-Befehlsunterbrechung
verstrichen ist.
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Die
Kombination (d1) und (d2) in der 7 veranschaulicht
dagegen, dass die PWM-Befehle aufgrund des Auftretens eines anormalen
Stroms unterbrochen wurden, dass eine Anomaliestromerzeugung während des
Intervalls von der Unterbrechung der PWM-Befehle bis zum Ablauf
der vorgeschriebenen Zeit nicht eliminiert wurde, und dass daher
die Unterbrechung der PWM-Befehle weiterläuft (d.h. dass die PWM-Befehlserteilung
nicht wiederaufgenommen wird). In diesem Fall kann nach dem Ausgeben
eines Alarms oder alternativ nach dem erneuten Verstreichen der
vorgeschriebenen Zeit die gleiche Verarbeitung durchgeführt werden.
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Eine
zweite erfindungsgemäße Ausführungsform
wird nachstehend anhand der 4, 6, 7 und 8 beschrieben.
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Wird
die Motorsteuerung auf der Basis des in 4 veranschaulichten
PWM-Systems durchgeführt, startet
die Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtung mit ihrer Arbeit während einer
Unterbrechung in einer Stromsteuerschleife.
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Die
PWM-Steuervorrichtung 10 umfasst Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtungen
aus einem Anomaliestromdetektor 13, einer Gate-Steuervorrichtung 14 und
einer Zeitgeber-Bildungseinheit 16. Die Funktionen des
Anomaliestromdetektors 13 sind die gleichen wie des in
der 4 veranschaulichten Anomaliestromdetektors 13.
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Die
Gate-Steuervorrichtung 14 empfängt genau wie die Gate-Steuervorrichtung 14 in 3 Erfassungssignale
aus dem Anomaliestromdetektor 13, steuert die Gate-Einheit 12 und
unterbricht und startet erneut die PWM-Befehle, die der Stromrichtereinheit 2 von
der PWM-Befehlsbildungseinheit 11 erteilt werden. Wird
die Gate-Steuervorrichtung 14 durch den Anomaliestromdetektor 13 informiert,
dass ein anormaler Strom aufgetreten ist, ordnet sie mit anderen
Worten die Unterbrechung der Erteilung von PWM-Befehlen an die Gate-Einheit 12 an
(Schritte S1 und S2 in dem in 2 gezeigten
Fließschema).
Die Gate-Steuervorrichtung 14 empfängt kontinuierlich Stromsteuerschleifen-Unterbrecher-Timingsignale von
der Timing-Erzeugereinheit 16.
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Die
Timing-Erzeugereinheit 16 gibt Strombefehle ein, die in
der Stromsteuerschleife erzeugt werden und erfasst eine Unterbrecher-Zeitgebung
für die
Stromsteuerschleife.
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Die
PWM-Befehls-Neustart-Verarbeitung, die in der in 4 gezeigten
Gate-Steuervorrichtung 14 durchgeführt wird,
wird nun anhand des Fließschemas
in 6 und des Timing-Diagramms in 7 beschrieben.
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Die
Gate-Steuervorrichtung 14 überwacht Unterbrechungen in
der Stromsteuerschleife mit Hilfe von Eingängen aus der Timing-Erzeugereinheit 16.
Gewöhnlich
werden in der PWM-Befehlserzeugungseinheit 11, die PWM-Befehle
gebildet (vgl. 7 (a2)), indem Dreieckswellen
und Strombefehlseingang verglichen werden (vgl. 7 (a1)).
Folglich werden die PWM-Befehle bei jedem zweiten Mal gebildet,
an dem die Stromsteuerschleife ausgeführt wird. Die Timing-Erzeugungseinheit 16 erfasst
die Zeiten der Unterbrechungen in diesen Stromsteuerschleifen (Schritt
S21).
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Nach
der Unterbrechung der PWM-Befehle durch das Auftreten eines anormalen
Stroms (7 (c1)) wird eine Entscheidung
getroffen, ob ein anormaler Strom zum Zeitpunkt einer Unterbrechung
in der Stromsteuerschleife (Schritt S22) eliminiert wurde oder nicht.
Wurde der Anomaliestrom eliminiert, wird die PWM-Befehlserteilung
wieder aufgenommen (Schritt S23; vgl. 7 (c2)).
Ist dagegen in Schritt S22 die Entscheidung, dass der anormale Strom
nicht eliminiert wurde (7 (e1)), wird die PWM-Befehlserteilung
nicht wiederaufgenommen (7 (e2)).
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Danach
wird die gleiche Verarbeitung zum Zeitpunkt der nächsten Stromsteuerschleifen-Unterbrechung
wiederholt, und die PWM-Befehlserteilung wird wiederaufgenommen.
Wird die PWM-Befehlserteilung wieder aufgenommen, treten die Schaltgeräte in der
Stromrichtereinheit 2 in einen Steuerzustand ein, die Steuerung
der Stromzufuhr des Motors wird erneut begonnen, und die normale
Steuerung wird durchgeführt.
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Die
Abweichungen des Ist-Stroms in der in 4 veranschaulichten
Motorsteuerung sind in der 8 aufgeführt.
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In
der 8 wird die PWM-Befehlserteilung zu dem Zeitpunkt
(t1 im Diagramm) unterbrochen, an dem der Ist-Strom einen anormalen
Pegel ereicht. woraufhin der Ist-Strom
vom anormalen Pegen fällt
und zu einem normalen Pegel zurückkehrt.
Die PWM-Befehlserteilung
wird dann zum Zeitpunkt (t2 im Diagramm) wiederaufgenommen, an dem
die Ausführung
der einen Stromsteuerschleife wieder gestartet wird. Danach wird
die Motorsteuerung normal durchgeführt.
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Eine
dritte erfindungsgemäße Ausführungsform
wird nun anhand der 9, 10, 11 und 12 beschrieben.
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Wird
die Motorsteuerung auf der Basis des in 9 veranschaulichten
PWM-Systems durchgeführt, beginnt
die Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtung mit der Verarbeitung,
wenn sich das PWM-Befehlssignal ändert.
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Die
PWM-Steuervorrichtung 10 umfasst Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtungen,
die aus einem Anomaliestromdetektor 13 und einer Gate-Steuervorrichtung 14 bestehen.
Die Funktionen des Anomaliestromdetektors 13 sind die gleichen
wie bei dem in 3 gezeigten Anomaliestromdetektor 13.
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Die
Gate-Steuervorrichtung 14 gibt Erfassungssignale aus dem
Anomaliestromdetektor 13 ein und steuert gleichzeitig eine
Gate-Einheit 12, gibt zumindest die Anstiegs- und Abfall-Signale
der PWM-Signale aus einer PWM-Befehlserzeugungseinheit 11 ein,
unterbricht und startet die PWM-Befehle, die der Stromrichtereinheit 2 von
der PWM-Befehlserzeugungseinheit 11 erteilt werden.
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Die
Gate-Steuervorrichtung 14, wie die Gate-Steuervorrichtung 14 in 3,
empfängt
Erfassungssignale vom Anomaliestromdetektor 13 und ordnet
beim Erfassen eines Anomaliestroms die Unterbrechung der PWM-Befehlserteilung
zur Gate-Einheit 12 an (Schritte S1 und 2 in der 2).
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Die
Gate-Steuervorrichtung 14 erfasst zudem kontinuierlich
Anstiege und Abnahmen der PWM-Befehlssignale, die von der PWM-Befehlserzeugungseinheit 11 stammen.
Demzufolge erfasst die Gate-Steuervorrichtung 14 Fälle, bei
denen in der Stromrichtereinheit 2 der Befehl für eine der
Phasen entweder zur Änderung
im AN-Zustand eines
ersten Schaltgeräts
zum AN-Zustand eines zweiten Schaltgeräts führt, welches ein Paar mit der
ersten Schaltvorrichtung ausmacht, oder umgekehrt die Änderung
vom AN-Zustand des zweiten Schaltgeräts zum AN-Zustand des ersten
Schaltgeräts.
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Die
Gate-Steuervorrichtung 14 gibt Anstiegs- und Abnahme-Signale
in den vorstehend genannten PWM-Befehlen ein, die von der PWM-Befehlserzeugungseinheit 11 stammen,
oder gibt die PWM-Befehle ein, so dass Anstiegs- und Abnahme-Signale
für diese
PWM-Befehle erzeugt werden, und bestimmt die Zeitgebung für die Wiederaufnahme
der PWM-Befehlserteilung.
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Die
PWM-Befehls-Neustart-Verarbeitung, die von der Gate-Steuervorrichtung 14 durchgeführt wird, wird
nun anhand des Fließschemas
in 10 und des Ablaufdiagramms in 11 beschrieben.
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11 veranschaulicht
die Beziehung zwischen anormalen Strömen und den erteilten PWM-Befehlen.
In der 11 zeigt (A) die PWM-Befehle
für die
U-, V- und W-Phasen.
(B), (C) und (D) zeigen die PWM-Befehle für die U-, V- und W-Phasen beim
Auftreten eines anormalen Stroms. (B) und (C) sind Fälle, bei
denen die PWM-Befehlserteilung
in allen Phasen unterbrochen ist, wenn eine Anomalie auftritt. (D)
ist ein Fall, bei dem beim Auftreten einer Anomalie der PWM-Befehl
nur für
die Phase (U-Phase) unterbrochen wird, bei der die Anomalie aufgetreten
ist.
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Die
Gate-Steuervorrichtung 14 überwacht die Wiederaufnahme
der PWM-Befehlserteilung
durch Anstiege und Abfälle
der PWM-Befehle (Schritt S31). Danach werden die Verarbeitungsroutinen
unter diesen nachstehend beschriebenen Fällen geteilt.
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Der
U-Phase-PWM-Befehl wird durch das Auftreten eines Anomaliestroms
in irgend einer Phase unterbrochen, unabhängig davon, ob es sich um U,
V oder W handelt. Nach dem Unterbrechen des U-Phase-PWM-Befehls
erfolgt die Überwachung,
und es wird bestimmt, ob es einen Anstieg oder Abfall des PWM-Befehls,
welcher durch die PWM-Befehlserzeugungseinheit 11 erzeugt
wurde, gab oder nicht (Schritt S31).
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Wird
wie im Fall (B) in der 11 die Erzeugung des Anomaliestroms
durch die Zeit des V-Phasen-Anstiegs eliminiert, wird diese Anomaliestromeliminierung
erfasst (Schritt S32) und die U-Phase-PWM-Befehlserteilung zum Zeitpunkt
des V-Phasenanstiegs
wird wiederaufgenommen (Schritt S33).
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Wird
dagegen wie in dem in 11 dargestellten Fall (C) in
der Zeit, in der der V-Phasenanstieg
wahrscheinlich vorkommt, die Anomaliestromerzeugung nicht eliminiert,
wird keine Anomaliestrom-Eliminierung erfasst (Schritt S32), und
die U-Phase-PWM-Befehlserteilung
wird nicht wieder aufgenommen. Mit anderen Worten wird die Unterbrechung
der U-Phase-PWM-Befehlserteilung fortgesetzt. In diesem Fall (C)
wird der Anomaliestrom eliminiert durch die Zeit des nächsten W-Phase-Anstiegs
eliminiert, so dass die W-Phase-PWM-Befehlserteilung (und die darauf
folgende U-Phase- und V-Phase-Befehlserteilung)
normal durchgeführt
wird. Die Erteilung des folgenden U-Phase-PWM-Befehls wird zum Zeitpunkt der Erteilung
des W-Phase-PWM-Befehls wieder aufgenommen.
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Wird
die PWM-Befehlserteilung in allen Phasen auf diese Weise wiederaufgenommen,
treten die Schaltgeräte
in der Stromrichtereinheit 2 in den Steuerzustand ein,
die Steuerung der Stromzufuhr zum Motor wird wieder aufgenommen,
und die normale Steuerung wird durchgeführt.
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In
den Fällen
(B) und (C) in der 11 wird wie vorstehend erörtert, die
U-Phasen, V-Phasen- und W-Phasen-PWM-Befehlserteilung unterbrochen,
sooft ein Anomaliestrom in einer beliebigen Phase auftritt.
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In
Fall (D) wird jedoch nur die U-Phase-PWM-Befehlserteilung unterbrochen,
wenn ein Anomaliestrom in der U-Phase auftritt.
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Tritt
ein Anomaliestrom in der U-Phase auf, unterbricht mit anderen Worten
die Gate-Steuervorrichtung 14 von der Gate-Einheit die
Erteilung der PWM-Befehle zu der Phase (U-Phase), in der dieser
anormale Strom auftritt. Die Erteilung der PWM-Befehle zur V-Phase
und W-Phase ist jedoch nicht unterbrochen. Wurde der anormale Strom
in der U-Phase eliminiert, wird die Erteilung der U-Phase-PWM-Befehle
zu dem Zeitpunkt der Erteilung der PWM-Befehle wie in Fall (C) wiederaufgenommen.
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Für die Steuerung
der PWM-Befehlserteilung kann die Gesamt-Phasensteuerung wie oben
beschrieben oder die Steuerung nur für die Phase, bei der die Anomalie
auftrat, gemäß dem Motorsteuermodus
ausgewählt
werden. In diesem Fall wird nun ein Beispiel der Auswahl der PWM-Befehlserteilungssteuermodi
anhand des in 12 gegebenen Fließschemas
beschrieben. In dem in 12 veranschaulichten Beispiel
besteht der Motorsteuermodus aus einer Beschleunigungs- und Bremssteuerung.
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Die
Gate-Steuervorrichtung 14 bestimmt (in Schritt S41), ob
die Strombefehle zusammen mit einem Bedarf zur Durchführung der
Motorbeschleunigungs-Steuerung oder Motorbremssteuerung eingegeben
werden. Bei der Beschleunigungssteuerung erfolgt die PWM-Befehlserteilungssteuerung
für alle
Phasen, d.h. U, V und W (Schritt S42). Bei der Bremssteuerung erfolgt
die PWM-Befehlserteilung dagegen nur für die betroffene Phase (Schritt
S43).
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Durch
Ausführen
der PWM-Befehlserteilungssteuerung, wie vorstehend beschrieben,
kann man die Abnahme eines Stroms beschleunigen, der zu einer anormalen
Bedingung während
des Motorbremsvorgangs führt,
und auch die Abnahme der Beschleunigungsleistung während der
Beschleunigung unterdrücken,
indem die Wirkung der Unterbrechung der PWM-Befehlserteilung reduziert
wird.
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Eine
vierte erfindungsgemäße Ausführungsform
wird nun anhand der 13, 14 und 15 beschrieben.
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In
dieser Ausführungsform
erzeugt die Motorsteuerung einen Alarm, wenn Anomaliebedingungen
kontinuierlich auftreten oder wenn Anomaliebedingungen häufig auftreten.
Die Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtungen zählen eine PWM-Befehlsunterbrechung
jedes Mal wenn eine Stromsteuerschleife durchgeführt wird; wenn der Wert der
kontinuierlichen Zählung
einen bestimmten Wert übersteigt,
erzeugt sie einen Alarm und, wenn kontinuierlich eine anormale Bedingung
auftritt, erzeugt sie einen Alarm.
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Die
in der 13 veranschaulichte Motorsteuervorrichtung
auf der Basis des PWM-Systems umfasst Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtungen,
bestehend aus einem Anomaliestromdetektor 13 und einer Gate-Steuervorrichtung 14,
wie in der 9 veranschaulicht. Diese Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtungen
unterbrechen wie in der ersten Ausführungsform die Erteilung der
PWM-Befehle in mindestens einer Phase, wenn der in mindestens einer
Phase des Motors fließende
Ist-Strom einen festgelegten Wert übersteigt, und startet dann
erneut die Erteilung der PWM-Befehle.
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Bei
dieser Motorsteuerung werden Alarmerzeugungsvorrichtungen von einem
Zähler 17 und
einem Alarmgeber 20 gebildet. Der Zähler 17 zählt jedes
Mal eine PWM-Befehlsunterbrechungssteuerung,
wenn eine Stromsteuerschleife ausgeführt wird, empfängt die
Information zu der Wirkung, dass die PWM-Befehlserteilung in einem
unterbrochenen Zustand von der Gate-Steuervorrichtung 14 ist
und zählt
die Anzahl der ausgeführten
Stromsteuerschleifen während
der Unterbrecher-Steuerung. Der Alarmgeber 20 empfängt den
Wert dieser Zahl des Zählers 17,
und wenn dieser Wert eine festgelegte Anzahl von Iterationen übersteigt,
bestimmt er, dass ein Anomaliezustand kontinuierlich auftritt und
gibt Alarm.
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Der
von der PWM-Steuervorrichtung 10 ausgeführte Alarmbetrieb wird nun
anhand des Fließschemas in 14 beschrieben.
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Der
Zählwert
C im Zähler 17 wird
zu Beginn auf "0" gestellt (Schritt
S51), und danach wird ein Strombefehl eingegeben, und es wird entschieden,
(in Schritt S52), ob die Ausführung
einer Stromsteuerschleife beendet ist oder nicht. Ist die Ausführung einer
Stromsteuerschleife beendet, wird entschieden (in Schritt S53) ob
auf der Basis eines Befehls von der Gate-Steuervorrichtung 14,
die PWM-Befehle erteilt werden oder ob die Erteilung der PWM-Befehle
unterbrochen wird. Wird die PWM-Befehlserteilung unterbrochen, wird
der Zählwert
C in dem Zähler 17 jedes
Mal schrittweise um "1" erhöht, wenn
eine Stromsteuerschleifen-Ausführung
beendet ist (Schritt S54).
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Der
Alarmgeber 20 vergleicht den Zählwert C in dem Zähler 17 mit
einem festgelegten Stellwert N (Schritt S55) und gibt einen Alarm,
wenn dieser Zählwert
C den Stellwert N erreicht hat (Schritt S56). Wird in Schritt S55
bestimmt, dass der Zählwert
C den Stellwert N noch nicht erreicht hat, kehrt das Verfahren zwischenzeitlich
zu Schritt S52 zurück,
und es erfolgt eine kumulative Zählung,
die zeigt, wie viele Stromsteuerschleifen während der Zeit durchgeführt wurden,
wenn die PWM-Befehle unterbrochen werden.
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Die 13 veranschaulicht
den Fall, bei dem der Stellwert N auf "3" gestellt
wird. Der Zählwert
C im Zähler
ist in (c) von 15 gezeigt. Dieser Zählwert wird
erhöht,
wenn eine PWM-Befehlsunterbrecherverarbeitung in der vorhergehenden
Stromsteuerschleife durchgeführt
wurde. Der Zählwert
wird auf "0" gelöscht, wenn
keine PWM-Befehlsunterbrecherverarbeitung
in der vorhergehenden Stromsteuerschleife durchgeführt wurde.
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Folglich
kann mit diesem Zählwert
C der Zeitraum, während
dem die PWM-Befehlsunterbrecherverarbeitung
kontinuierlich durchgeführt
wurde, durch die Anzahl der kontinuierlich durchgeführten Stromsteuerschleifen
gemessen werden. Wird der Stellwert N zum Schwellenwert für die Alarmerzeugung
gemacht, kann man darüber
hinaus Bedingungen erfassen, bei denen eine Stromanomalie kontinuierlich
auftritt.
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Eine
fünfte
erfindungsgemäße Ausführungsform
wird nun anhand der 16, 17 und 18 beschrieben.
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Bei
dieser Ausführungsform
erzeugt die Motorsteuerung wie bei der vierten Ausführungsform
einen Alarm, wenn eine Anomaliebedingung kontinuierlich auftritt,
oder wenn eine Anomaliebedingung häufig auftritt. Diese Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtung
zählt eine
PWM-Befehlsunterbrechersteuerung jedes Mal wenn die Verarbeitung
in einer Stromsteuerschleife beendet ist, erzeugt einen Alarm, wenn
der kontinuierliche Zählwert
einen vorgeschriebenen Wert übersteigt,
und erzeugt einen Alarm, wenn eine Anomaliebedingung kontinuierlich
auftritt.
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Die
in der 16 schematisch dargestellte
Motorsteuerung auf der Basis des PWM-Systems umfasst die Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtung,
bestehend aus einem Anomalie-Stromdetektor 13 und einer Gate-Steuervorrichtung 14,
wie in der 19. Diese Unterbrecher-Neustart-Steuervorrichtungen
unterbrechen wie in der ersten Ausführungsform die Erteilung der
PWM-Befehle für
mindestens eine Phase, wenn der in mindestens einer Motorphase fließende Ist-Strom
einen vorgeschriebenen Wert übersteigt
und nehmen dann die Erteilung der PWM-Befehle wieder auf.
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Diese
Motorsteuerung umfasst auch Alarmerzeugungsvorrichtungen, die aus
einem ersten Zähler 18, einem
zweiten Zähler 19 und
einem Alarmgeber 20 bestehen. Der erste Zähler 18 zählt jedes
Mal eine PWM-Befehlsunterbrechersteuerung, wenn eine Stromsteuerschleife
ausgeführt
wird, empfängt
Information zu der Wirkung, dass die PWM-Befehlserteilung in einem
unterbrochenen Zustand ist, von der Gate-Steuervorrichtung 14 und gibt
gleichzeitig Strombefehle ein, wobei der Zählwert C1 während der Unterbrechersteuerung
schrittweise um "1" erhöht wird
und der Zählwert
nicht während
der Unterbrechersteuerung schrittweise um "1" gesenkt
wird. Der zweite Zähler 19 zählt die
Anzahl der ausgeführten
Stromsteuerschleifen, gibt die Strombefehle ein und zählt sie
und löscht
deren Zählwert
C2 zu jedem Referenzzeitpunkt.
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Der
Zählwert
C1 in dem ersten Zähler 18 wird
zu einem Register, das die Häufigkeit
anzeigt, mit der PWM-Befehlsunterbrechersteuerungen durchgeführt werden.
Durch Vergleich davon mit einem festgelegten Stellwert N1 kann ein
Alarm erzeugt werden, wenn häufig
Anomaliebedingungen auftreten.
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Der
Alarmbetrieb, der von der PWM-Steuervorrichtung 10 durchgeführt wird,
wird nun anhand des Fließschemas
in 17 beschrieben.
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Nach
der Initialisierung der Zählwerte
C1 und C2 im ersten und zweiten Zähler 18 bzw. 19 auf "0" (Schritt S61), wird ein Strombefehl
eingegeben und es wird entschieden (in Schritt S62), ob die Ausführung einer
Stromsteuerschleife beendet ist. Ist die Ausführung einer Stromsteuerschleife
beendet, zählt
der zweite Zähler 19 das
Zählen
des Zählwertes
C2 (Schritt S63) und vergleicht diesen mit dem festgelegten Stellwert
N2. Dieser Stellwert N2 gibt die Anzahl von Malen, bei denen die
Häufigkeit
der Durchführung
von Unterbrechersteuerungen gemessen wird. Hat der Zählwert C2
den Stellwert N2 erreicht (Schritt S64), wird der zweite Zähler 19 gelöscht, und
der Wert des Zählwerts
C2 wird wieder auf "0" gestellt (Schritt
S61).
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Der
erste Zähler 18 entscheidet
(in Schritt S65) auf der Basis von Befehlen aus der Gate-Steuervorrichtung 14,
ob PWM-Befehle erteilt werden oder ob die PWM-Befehlserteilung unterbrochen ist. Demnach wird
bei fortschreitender PWM-Befehlserteilung
die Zahl C1 im ersten Zähler 18 jedes
Mal schrittweise um "1" gesenkt, wenn die
Ausführung
einer Stromsteuerschleife beendet ist (Schritt S66). Sind die PWM-Befehle unterbrochen,
wird dagegen der Zählwert
C1 jedes Mal schrittweise um "1" erhöht, wenn
die Ausführung
einer Stromsteuerschleife beendet ist (Schritt S67).
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Der
Alarmgeber 20 vergleicht den Zählwert C1 im ersten Zähler 18 mit
dem festgelegten Stellwert N1 (Schritt S68) und gibt Alarm, wenn
der Zählwert
C1 den Stellwert N1 erreicht hat (Schritt S69). Hat der Zählwert C1
den Stellwert N1 nicht erreicht, kehrt das Verfahren bei der Entscheidung
in Schritt S68 zu Schritt S62 zurück, und die Häufigkeit,
mit der die PWM-Befehlsunterbrecherverarbeitung erfolgt, wird gemessen.
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18 veranschaulicht
den Fall, bei dem die Stellwerte N1 und N2 auf "3" bzw. "6" eingestellt werden. Mit anderen Worten
sind die Einstellungen in dem hier veranschaulichten Fall derart,
dass ein Alarm erzeugt wird, wenn drei oder mehr PWM-Befehlsunterbrechungen
während
6 kontinuierlicher Ausführungen
der Stromsteuerschleifen erzeugt werden.
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Haben
die Stellwerte N1 und N2 die vorstehend aufgeführten Werte wie nachstehend
in der Tabelle 1 angegeben, wenn der Zählwert C1 "–6" ist, ist die Zahl
der erzeugten PWM-Befehlsunterbrechung 0, und das Erzeugungsverhältnis ist "0". Ist der Zählwert C1 gleich "–4" ist die Zahl der erzeugten PWM-Befehlsunterbrechungen
1, und das Erzeugungsverhältnis
ist "1/6". Es gibt ähnlich entsprechende
Erzeugungszahlen und Erzeugungsverhältnisse, wenn der Zählwert C1 "–2", "0", "+2", "+4" und "+6" ist.
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Folglich
kann die Häufigkeit,
mit der die PWM-Befehlsunterbrecherverarbeitung durchgeführt wird,
erhalten werden durch diesen Zählwert
C1, und der Schwellenwert für
die Alarmgebung kann verändert
werden durch Einstellen der Stellwerte N1 und N2.
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Die 19A ist ein Ist-Stromabweichungsdiagramm für die Beschreibung
der Steuerzustände,
die durch eine erfindungsgemäße Motor-Stromsteuerung
erzeugt wird. 19B veranschaulicht die Zeit
vor und nach dem Auftreten den anormalen Stroms in 19A in der vergrößerten Form. Die 20A dagegen ist ein Ist-Stromabweichungsdiagramm, zum Beschreiben
von Steuerzuständen,
die zu einer herkömmlichen
Motor-Stromsteuerung führen,
wohingegen die 20B die Zeit vor und nach dem
Auftreten des anormalen Stroms in 20A in
vergrößerter Form
veranschaulicht.
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In 19A und 19B erreicht
der Ist-Strom einen anormalen Pegel zum Zeitpunkt c, die PWM-Befehlsunterbrecherverarbeitung
wird durchgeführt
während
des Intervalls A vom Zeitpunkt c zum Zeitpunkt d und die PWM-Befehlssteuerung
wird zum Zeitpunkt d wiederaufgenommen. Somit kann die normale Steuerung
nach dieser Wiederaufnahme durchgeführt werden.
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In 20A und 20B erreicht
der Ist-Strom einen Anomaliepegel zum Zeitpunkt e, ein Alarmzustand
wird erreicht, und die Steuerung wird durch den PWM-Befehl gestoppt.
Somit wird die Motorsteuerung danach nicht durchgeführt.
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Es
ist ersichtlich, dass beim Vergleich von 19A und 19B mit 20A und 20B erfindungsgemäß die Steuerung kontinuierlich
durchgeführt
wird, wenn eine Anomalie auftritt, ohne dass ein Alarm erzeugt wird,
wobei der Maximalstrom auf dem gleichen Pegel gehalten wird wie
gewohnt.
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Wie
im vorstehenden beschrieben wird durch Ausführung der vorliegenden Erfindung
eine Motorsteuerung erhalten, mit der eine Ausrüstung geschützt werden kann, wenn ein anormaler
Strom erzeugt wird, während
zugleich Nichtsteuer-Zustände
in der Steuervorrichtung vermieden werden.