DE10035829A1 - Verfahren zum Betreiben einer Lüftungseinrichtung sowie Lüftungseinrichtung - Google Patents
Verfahren zum Betreiben einer Lüftungseinrichtung sowie LüftungseinrichtungInfo
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Abstract
Eine Lüftungseinrichtung (1) dient insbesondere zur Stallentlüftung und weist wenigstens einen in einer Strömungsführung (3) angeordneten Ventilator (2) sowie gegebenenfalls eine Drosselklappe (20) auf. Der Antrieb des Ventilators (29) ist durch einen elektronisch kommutierten Elektromotor gebildet, der über einen Frequenzumrichter (11) an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist. Der Frequenzumrichter (11) weist eine Endstufe mit an eine Ansteuerelektronik angeschlossenen, steuerbaren Halbleiterschaltern auf, wobei eine Spannungs-Steuereinrichtung zum Verändern der aus der Zwischenkreisspannung des Frequenzumrichters (11) abgeleiteten Versorgungsspannung in Abhängigkeit des Motor-Lastmomentes vorgesehen ist. DOLLAR A Die Drehzahl des Antriebsmotors (5) wird entsprechend einem vorgebbaren Volumenstrom in der Strömungsführung (3) mittels einer Regelung (10) geregelt. Die Regelung weist Eingänge für die Ist-Drehzahlgröße sowie eine Stellgröße entsprechend dem Aussteuerungsgrad der Spannungs-Steuereinrichtung auf. Weiterhin ist ein Speicher zum Speichern von motor- und ventilatorspezifischen Kenndaten vorgesehen. Zum Konstanthalten eines eingestellten Volumenstromes hat die Regelung eine Auswertelogik zur Bildung einer Drehzahlstellgröße aus den Eingangsgrößen der Regelung sowie den abgespeicherten Motor- und Ventilatorkenndaten (Fig. 1).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer
Lüftungseinrichtung, inbesondere zur Stallentlüftung, wobei ein
in einer Strömungsführung angeordneter Ventilator zum Erzeugen eines
Luft-Volumenstroms mittels eines Antriebsmotors angetrieben wird,
wobei der Volumenstrom geregelt wird, indem ein Volumenstrom-Istwert
erfaßt und mit einem Volumenstrom-Sollwert verglichen wird und wobei
bei einer Regelabweichung die Drehzahl des Antriebsmotors im
Ausgleichssinn verändert wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung
auf eine Lüftungseinrichtung, inbesondere zur Stallentlüftung, mit
wenigstens einem in einer Strömungsführung angeordneten Ventilator
und mit einer an eine Volumenstrom-Regelung angeschlossenen
Einrichtung zur Bestimmung des die Strömungsführung durchströmenden
Volumenstromes, wobei der Ventilator mit einem Elektromotor in
Antriebsverbindung steht, der über Schaltelemente mit einem
Wechselstrom-Versorgungsnetz verbindbar ist.
Eine derartige, aus der Praxis bekannte Lüftungseinrichtung wird
unter anderem zur Stallentlüftung eingesetzt, wo zur Erzielung eines
gewünschten Stallklimas ein vorgebbarer Luftvolumenstrom bei der
Entlüftung eingehalten werden muß. Zur Messung des vorhandenen
Volumenstromes weist die Lüftungseinrichtung einen in der
Strömungsführung angeordneten Meßventilator als Sensor auf, der
vom Luftstrom angetrieben wird. Abgesehen von dem durch den
Meßventilator vorhandenen Strömungswiderstand, der die Energiekosten
erhöht, ist damit auch ein entsprechender Aufwand verbunden, unter
anderem auch bei der Montage.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum
Betreiben einer Lüftungseinrichtung sowie eine Lüftungseinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen geregelten
Lüfterbetrieb und eine vereinfachte Montage der Anlagenelemente
ermöglicht und die einen verringerten Strömungswiderstand in der
Strömungsführung verursacht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art vorgeschlagen, daß der Elektromotor des Ventilators
elektronisch kommutiert und die Drehzahl des Antriebsmotors durch
Verändern der effektiven Betriebsspannung des Antriebsmotors
eingestellt wird, und daß der Ist-Volumenstrom indirekt ermittelt
wird, indem ein aus dem Drehzahlistwert sowie einer Stellgröße für
das lastabhängige Verändern der effektiven Betriebsspannung mittels
Motorkenngrößen das Motordrehmoment und daraus sowie dem Drehzahlist
wert mittels Ventilator-Kenngrößen, der Ist-Volumenstrom bestimmt
wird.
Durch den Einsatz eines an sich bekannten, elektronisch kommutierten
Elektromotors, stehen aus der Elektronik Daten zur Verfügung, die
eine praktisch sensorlose Regelung des Volumenstromes ermöglichen.
Insbesondere ist kein Meßventilator mehr erforderlich, der einen
Strömungswiderstand in der Strömungsführung verursacht. Damit ist
eine Verbesserung des Wirkungsgrades vorhanden, weil keine Energie
für den Antrieb eines Meßventilators aufgebracht werden muß. In
Anbetracht des Einsatzes solcher Lüftungseinrichtungen im
Dauerbetrieb, macht sich dies wirtschaftlich erheblich bemerkbar.
Außerdem ist auch eine Erhöhung der Zuverlässigkeit des Abluftsystems
durch Wegfall eines Volumenstromsensors (Meßventilators) vorhanden.
Schließlich ist eine Vereinfachung des Gesamtsystems und damit eine
erhebliche Kosteneinsparung gegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine Drehzahlverstellung
des Ventilatormotors durch Veränderung seiner effektiven Betriebs
spannung. Dabei wird lastabhängig die Motordrehzahl über die
Betriebsspannung so variiert, daß sich ein konstanter Volumenstrom
einstellt. Zwar steht der Volumenstrom in der Strömungsführung mit
der Drehzahl des Ventilators in einem direkten linearen Zusammenhang,
jedoch nur bei konstantem Anlagenwiderstand. Dieser Anlagenwiderstand
beziehungsweise die Lastverhältnisse ändern sich jedoch ständig,
zum Beispiel durch Wind (Sog im Kamin bzw. in der Strömungsführung)
und Verschmutzung. Es wurde herausgefunden, daß eine Berechnung
des tatsächlichen Ist-Volumenstromes ohne direkte Volumenstrommessung
aus der Ist-Drehzahl, der lastabhängig verstellbaren effektiven
Betriebsspannung sowie gegebenen Motor- und Ventillatorkenngrößen
möglich ist. Die Motorkenngrößen können eine Kennlinien-Schar
aufweisen, die aus einer Vielzahl von einander zugeordneten
Drehzahl-, Betriebsspannungsstellgrößen- und Motordrehmomentwerten
bestehen und die Ventilator-Kenngrößen können eine Kennlinien-Schar
umfassen, die aus einer Vielzahl von einander zugeordneten Drehzahl-,
Motordrehmoment- und Volumenstromwerten hat. Die entsprechenden
Motor- und/oder Ventilatorkennlinien können beispielsweise
experimentell ermittelt und gespeichert werden, so daß dann auf
Basis der gespeicherten Kennlinien eine Vielzahl von Luft-
Volumenstromwerten berechnet werden können. Die Kennlinien von Motor
und/oder Ventilator können in Form einer Tabelle gespeichert werden,
die Stützstellen der entsprechenden Kennlinie enthält. Selbstver
ständlich können die Motor- und/oder die Ventilator-Kenngrößen aber
auch in anderer Weise vorliegen, beispielsweise in Form eines
Algorithmus oder einer Rechenvorschrift.
Vorzugsweise ist bei einem Verfahren, bei dem der Volumenstrom
zusätzlich durch ein verstellbares Drosselorgan beeinflußt wird,
vorgesehen, daß ein Stellantrieb für das Drosselorgan mit einer
aus der Volumenstrom-Regelabweichung des berechneten und des
vorgegebenen Volumenstromes sowie der Stellgröße für das last
abhängige Verändern der effektiven Betriebsspannung gebildeten
Stellgröße angesteuert wird. Damit ist die Funktion des Drosselorgans
mit in die Regelung integriert. Das Drosselorgan tritt dann in
Aktion, wenn durch starken Sog in der Strömungsführung der Luftstrom
durch den Ventilator selbst nicht genügend verringert werden kann.
Das Drosselorgan wird dann soweit geschlossen, bis der gewünschte
Volumenstrom erreicht ist.
Zweckmäßigerweise wird die effektive Betriebsspannung des Motors
durch Pulsweitenmodulation verändert, wobei die Stellgröße für das
lastabhängige Verändern der effektiven Betriebsspannung aus dem
Aussteuerungsgrad der Pulsweitenmodulation gebildet wird. Mit Hilfe
der Pulsweitenmodulation kann die effektive Betriebsspannung des
Motors auf einfache Weise verändert und an unterschiedliche
Lastsituationen angepaßt werden. Das Aussteuersignal der Puls
weitenmodulation eignet sich gut als Eingangsgröße für die Regelung.
Vorteilhaft ist, wenn zur Regelung des Volumenstroms aus dem
Volumenstrom-Istwert und dem Volumenstrom-Sollwert ein Drehzahlsoll
wert bestimmt wird, und wenn die Ist-Drehzahl des Antriebsmotors
auf diesen Drehzahlsollwert geregelt wird. Die Verstellung der
effektiven Betriebsspannung resultiert dabei aus einer Rotor-
Positionsrückmeldung, die beispielsweise über einen motorinternen
Lagesensor oder die elektromotorische Kraft (EMK) erfolgen kann.
Da die Geschwindigkeit jedes Positionierschrittes des Rotors bei
Weiterschaltung des Statorfeldes lastabhängig ist, steht somit in
Verbindung mit der Ist-Drehzahl das Motormoment zur Verfügung.
Diese Lösung der vorstehend genannten Aufgabe besteht bezüglich
eines Verfahrens der eingangs genannten Art darin, daß der
Elektromotor des Ventilators ein elektronisch kommutierter Motor
ist, der über einen Frequenzumrichter an das Wechselstromnetz
angeschlossen ist, daß der Frequenzumrichter eine Endstufe mit an
eine Ansteuerelektronik angeschlossenen, steuerbaren Halbleiter
schaltern aufweist, daß eine Spannungs-Steuereinrichtung zum
Verändern der aus der Zwischenkreisspannung des Frequenzumrichters
abgeleiteten Versorgungsspannung in Abhängigkeit des Motor-
Drehmomentes vorgesehen ist, daß die Volumenstrom-Regelung Eingänge
für ein Ist-Drehzahlsignal und ein den Aussteuerungsgrad der
Spannungs-Steuereinrichtung repräsentierendes Stellgrößensignal
aufweist, daß ein Speicher zum Speichern von motorspezifischen und
von ventilatorspezifischen Kenndaten vorgesehen ist und daß die
Volumenstrom-Regelung zum Konstanthalten eines eingestellten
Volumenstromes eine Auswertelogik zur Bildung einer Drehzahlstell
größe aus den Eingangssignalen der Volumenstrom-Regelung sowie den
abgespeicherten Motor- und Ventilator-Kenndaten aufweist.
Wie bereits in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
erläutert wurde, kann damit ohne Strömungssensor der Ist-Volumenstrom
innerhalb der Strömungsführung bestimmt, und durch Anpassung der
Drehzahl des Ventilator-Motors an unterschiedliche Lastverhältnisse
in der Strömungsführung der Volumenstrom auf den Volumenstrom-
Sollwert geregelt bzw. konstant gehalten werden.
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den
Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren
wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Funktionsschema einer Lüftungseinrichtung mit einem
Ventilator, einem Drosselorgan und einer Regelung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Volumenstromregelung, und
Fig. 3 ein Diagramm, bei dem über dem Volumenstrom einerseits
der Fördermediendruckabfall und andererseits das
Motordrehmoment aufgetragen sind.
Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte Lüftungseinrichtung 1 weist
einen Ventilator 2 auf, der in einer durch einen Abluftkamin
gebildeten Strömungsführung 3 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel
handelt es sich um einen Axialventilator, der ein propellerartiges
Laufrad 4 und zentral einen Antriebsmotor 5 aufweist. Bei dem
Antriebsmotor 5 handelt es sich um einen elektronisch kommutierten
Gleichstrom-Elektromotor, d. h. um ein Antriebsaggregat ohne Kollektor
und Bürsten. Die Kommutierung erfolgt elektronisch, wobei die
Kommutierungseinheit und die Regelelektronik bevorzugt im
Motorgehäuse beziehungsweise einem verlängerten Bereich des
Motorgehäuses untergebracht sind. Im Ausführungsbeispiel sind diese
Baueinheiten zur Verdeutlichung seitlich abgesetzt dargestellt.
Die Lüftungseinrichtung kann beispielsweise zur Stallentlüftung
dienen, wobei von einer Stallklimaregelung 6 entsprechend einer
gemessenen Temperatur im Stall eine Vorgabe für einen Abluft-
Volumenstrom der im ganzen mit 7 bezeichneten, dem Antriebsmotor
5 zugeordneten Elektronik 7 zugeführt wird. Diese Elektronik 7
beinhaltet einen Frequenzumrichter 11, mit dem die von einem
Versorgungsnetz kommende Wechselspannung gleichgerichtet und die
Gleichspannung als sogenannte Zwischenkreisspannung einer Endstufe
8 mit steuerbaren Halbleiterschaltern zugeführt wird. Die Ansteuerung
der Endstufe 8 erfolgt mittels einer Ansteuerelektronik 9.
Der Antriebsmotor 5 wird in einem Regelkreis betrieben, wobei der
in der Strömungsführung 3 erzeugte Volumenstrom entsprechend einer
von der Stallklimaregelung 6 bestimmten Vorgabe auch bei Änderungen
der Lastverhältnisse konstant gehalten werden soll. Dazu ist es
erforderlich, den Ist-Volumenstrom zu erfassen. Die Volumenstrom-
Erfassung erfolgt ohne einen Sensor innerhalb der Strömungsführung
3, indem der Ist-Volumenstrom aus im System vorhandenen Größen
gebildet wird.
Eine in den Regelkreis zwischen Motor 5 und Ansteuerelektronik 9
eingefügte Regelung 10 ist als Blockschaltbild in Fig. 2 dargestellt.
Wie bereits vorerwähnt, wird der Motor aus einem Gleichstrom-
Zwischenkreis des Frequenzumrichters 11 versorgt. Die zur
Kommutierung vorgesehene Ansteuerelektronik 9 erzeugt aus dieser
Zwischenkreis-Gleichspannung ein zur gewünschten Drehzahl des Motors
synchrones Drehfeld. Mit Hilfe eines Pulsweitenmodulators 12 kann
die effektive, aus der Zwischenkreisspannung abgeleitete Betriebs
spannung des Motors variiert und damit die Drehzahl des Motors
verstellt werden. Im Motor 5 ist ein Lagesensor integriert, dessen
Ausgangssignal zur Steuerung des Pulsweitenmodulators 12 dient,
indem beispielsweise bei erhöhter Last und dadurch absinkender
Drehzahl des Motors 5 die effektive Versorgungsspannung des Motors
5 zum Ausgleich entsprechend erhöht wird. Das Steuersignal des
Pulsweitenmodulators gibt somit die Lastsituation des Motors
wieder.
Um ohne zusätzlichen Volumenstrom-Sensor den tatsächlichen Ist-
Volumenstrom ermitteln zu können, wird gemäß Fig. 2 ein innerhalb
der Regelungsschaltung 10 zur Verfügung stehender Drehzahl-Istwert
sowie ein den Aussteuerungsgrad des Pulsweitenmodulators 12
repräsentierender Wert einem ersten Funktionsblock 13 zugeführt
und daraus das tatsächliche Motordrehmoment gebildet. Der
Funktionsblock 13 weist dazu einen Speicher auf, in dem Kenngrößen
des Elektromotors 5 gespeichert sind. Diese Kenngrößen können
beispielsweise in Form einer Motorkennlinien-Schar oder einer
Tabelle abgelegt sein, die eine Vielzahl von einander zugeordneten
Drehzahl-, Betriebsspannungsstellgrößen- und Motordrehmomentwerten
sowie gegebenenfalls weiteren, für die Ermittlung des Motor
drehmomentes relevanten Eingangsgrößen aufweist.
Das Motordrehmoment kann aber auch mittels eines in dem Speicher
des Funktionsblocks 13 abgelegten Algorithmus berechnet werden.
Dabei wird aus dem bekannten Effektivwert der an den Elektromotor 4
angelegten Versorgungsspannung und der aus der Ist-Drehzahl des
Elektromotors 4 und einem gespeicherten motorspezifischen
Proportionalitätsfaktor errechneten Induktionsspannung des
Elektromotors 4 durch Differenzbildung die wirksame elektrische
Spannung an dem Elektromotor 4 bestimmt. Aus dieser wirksamen
Spannung und einer in dem Speicher des Funktionsblocks 13
abgelegten, den Innenwiderstand des Elektromotors 4 repräsentierenden
Kenngröße wird der Motorstrom und aus diesem mittels einer weiteren
Motor-Kenngröße das zum Motorstrom proportionale Motordrehmoment
berechnet.
Ein sich an den Funktionsblock 13 anschließender Funktionsblock
14 weist einen Eingang für das im Funktionsblock 13 als Ausgangs
signal zur Verfügung stehende Motordrehmomentsignal sowie einen
weiteren Eingang für die Ist-Drehzahl auf. Der Funktionsblock 14
beinhaltet einen Speicher für drehzahlabhängige Kenngrößen des
Ventilators, aus denen in Verbindung mit der an den Eingängen des
Funktionsblockes 14 zugeführten Ist-Drehzahl und dem Motordrehmoment
der Ist-Volumenstrom berechnet wird.
Der Ausgang des Funktionsblockes 14, an dem das Ist-Volumenstrom-
Signal ansteht, ist mit einem Additionsglied 15 verbunden, an dem
außerdem ein Eingang für den beispielsweise von der Stallklima
regelung 6 vorgegebenen Soll-Volumenstrom vorgesehen ist. Die am
Ausgang des Additionsgliedes 15 anstehende Regelabweichung aus dem
Soll-Volumenstrom und dem Ist-Volumenstrom wird einem Umsetzer 16
zugeführt, wo das die Regelabweichung bildende Volumenstromsignal
in einen entsprechenden Drehzahl-Differenzwert konvertiert wird.
Diese Größe wird einem Additionsglied 17 zugeführt, dem außerdem
ein mit Hilfe eines Umsetzers 18 aus dem Volumenstrom-Sollwert
konvertierter Drehzahlwert zugeführt wird. Das Ausgangssignal
des Additionsgliedes 17 wird als Drehzahl-Sollwert dem Additionsglied
19 zugeführt, wo eine Differenzbildung mit dem ebenfalls zugeführten
Drehzahl-Istwert vorgenommen wird. Je nach Regelabweichung wird
dann die Drehzahl des Antriebsmotors 5 durch Pulsweitenmodulation
der Zwischenkreisspannung variiert. Durch die entsprechend
angepaßte Drehzahl des Antriebsmotors 5 kann ein vom Sollwert
abweichender Volumenstrom innerhalb der Strömungsführung 3 korrigiert
werden.
Wie gut in Fig. 1 erkennbar, ist in der Strömungsführung 3 außer
dem Ventilator 2 noch ein durch eine Stellklappe 20 gebildetes
Drosselorgan vorgesehen, mit der der Abluftstrom in der Strömungs
führung 3 bedarfsweise gedrosselt werden, beispielsweise wenn der
Volumenstrom durch starke Sogwirkung einen vorgegebenen Sollwert
überschreitet. In diesem Fall wird die Stellklappe entsprechend
verdreht und damit eine Strömungsdrosselung vorgenommen. Für die
Verstellung der Stellklappe 20 ist ein motorischer Stellantrieb
21 vorgesehen, der an die Regelung 10 angeschlossen ist.
Die Stellgröße für den Stellantrieb 21 kommt von einer durch einen
Funktionsblock 22 dargestellten, zur Regelung 10 gehörenden
Regeleinrichtung. Der Funktionsblock 22 hat einen Eingang 23 für
die Regelabweichungs-Größe aus dem berechneten und dem vorgegebenen
Volumenstrom sowie einen Eingang 24 für die Stellgröße des
Pulsweitenmodulators. Der Eingang 23 ist an die Steuerverbindung
zwischen dem Additionsglied 15 und dem Umsetzer 16 angeschlossen,
während der Eingang 24 direkt mit dem Pulsweitenmodulator verbunden
ist.
Die Stellklappe 20 befindet sich im Normalbetrieb in Offenstellung
und sie wird nur dann in Richtung Schließstellung verstellt, wenn
der Volumenstrom innerhalb der zum Beispiel durch einen Abluftkamin
gebildeten Strömungsführung 3 vom Ventilator 2 nicht mehr
entsprechend den Vorgaben verringert werden kann. Dies kann dann
der Fall sein, wenn durch Thermik oder Windeinfluß ein starker
Kaminsog entsteht, der von dem Ventilator nicht gebremst werden
kann.
Wie bereits vorerwähnt, sind innerhalb des Funktionsblockes 14,
in dem aus der Ist-Drehzahl und dem Motordrehmoment der Ist-
Volumenstrom berechnet wird, die Kenndaten des Ventilators 2
abgelegt. Am Beispiel des Diagrammes gemäß Fig. 3 ist gut erkennbar,
nach welchem Prinzip ein Rückschluß von den eingangsseitig
zugeführten Größen, nämlich der Ist-Drehzahl und Motordrehmoment,
auf den tatsächlichen Ist-Volumenstrom geschlossen wird.
Das Diagramm gemäß Fig. 3 zeigt eine Drehmomentkurve 27 des
Antriebsmotors 5 für eine Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute.
Jedem Punkt auf dieser Kurve ist ein bestimmtes Motordrehmoment
und ein zugehöriger Volumenstrom zugeordnet. In dem Speicher des
Funktionsblocks 14 sind die in Fig. 3 durch Quadrate markierten
Punkte abgelegt. Aus diesen gespeicherten Punkten können die übrigen
Punkte der Drehmomentkurve 27 errechnet werden, beispielsweise durch
Interpolation.
Da der von dem Ventilator 2 geförderte Volumenstom bei einem
konstanten Strömungswiderstand in der Strömungsführung 3 einerseits
quadratisch mit dem Ventilatordrehmoment und andererseits linear
mit der Drehzahl des Ventilators 2 ansteigt, ist es ausreichend,
wenn in dem Funktionsblock 13 nur für eine Drehzahl eine Drehmoment
kurve 27 gespeichert ist, beispielsweise für 1000 Umdrehungen pro
Minute, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Motordrehmomente, die bei
einer von dieser Bezugsdrehzahl abweichenden Ist-Drehzahlen ermittelt
werden, können dann auf die Bezugsdrehzahl umgerechnet werden, was
nachstehend erläutert wird.
Stellt sich am Ausgang des Funktionsblockes 13 (Fig. 2) ein
Motordrehmoment von beispielsweise 1,61 Nm ein und ist eine Ist-
Drehzahl von 1200 Umdrehungen pro Minute vorhanden, so entspricht
dies einem Motordrehmoment von
bei 1000 Umdrehungen pro Minute. Diesem Motordrehmoment von 1,12 Nm
wird entsprechend dem im Funktionsblock abgelegten Algorithmus
beziehungsweise der in Fig. 3 gezeigten Drehmomentkurve 27 ein
Volumenstrom-Wert zugeordnet, der 5350 m3 pro Stunde beträgt. Da
der Volumenstrom zur Drehzahl des Ventilators proportional ist,
kann aus diesem Volumenstrom-Wert der Volumenstrom-Istwert bei der
vorhandenen Ist-Drehzahl von 1200 Umdrehungen pro Minute wie folgt
berechnet werden:
Der in Fig. 1 gezeigte Frequenzumrichter 11 ist über ein Ent
störfilter 25 an ein Wechselstromnetz, im Ausführungsbeispiel an
ein einphasiges Wechselstromnetz angeschlossen. Es schließt sich
daran eine vorzugsweise durch einen Schaltregler gebildete
Stabilisierschaltung 26 an, deren Ausgang eine konstante Gleich
spannung liefert. Durch Verwendung eines Schaltreglers kann die
Zwischenkreisspannung bedarfsweise wesentlich höher liegen als
die speisende Netzwechselspannung. Beispielsweise kann die
Zwischenkreisspannung konstant 400 V betragen. Durch das Kon
stanthalten der Zwischenkreisspannung wirken sich Netzschwankungen
und Spannungsschwankungen aufgrund von Laständerungen nicht
nachteilig auf die Regelung aus, da der Aussteuerungsgrad der durch
den Pulsweitenmodulator 12 gebildeten Spannungs-Steuereinrichtung
ausschließlich auf Lastschwankungen des Antriebsmotors reagieren
muß. Die Betriebsspannung muß somit bei der Regelung des Volumen
stromes nicht mehr beachtet werden.
Insgesamt ergeben sich somit eine inbesondere zur Stallentlüftung
dienede Lüftungseinrichtung 1, die wenigstens einen in einer
Strömungsführung 3 angeordneten Ventilator 2 sowie gegebenenfalls
eine Drosselklappe 20 aufweist. Der Antrieb des Ventilators 29 ist
durch einen elektronisch kommutierten Elektromotor gebildet, der
über einen Frequenzumrichter 11 an ein Wechselstromnetz angeschlossen
ist. Der Frequenzumrichter 11 weist eine Endstufe mit an eine
Ansteuerelektronik angeschlossenen, steuerbaren Halbleiterschaltern
auf, wobei eine Spannungs-Steuereinrichtung zum Verändern der aus
der Zwischenkreisspannung des Frequenzumrichter 11 abgeleiteten
Versorgungsspannung in Abhängigkeit des Motor-Lastmomentes vorgesehen
ist. Die Drehzahl des Antriebsmotors 5 wird entsprechend einem
vorgebbaren Volumenstrom in der Strömungsführung 3 mittels einer
Regelung 10 geregelt. Die Regelung weist Eingänge für die Ist-
Drehzahlgröße sowie eine Stellgröße entsprechend dem Aus
steuerungsgrad der Spannungs-Steuereinrichtung auf. Weiterhin ist
ein Speicher zum Speichern von motor- und ventilatorspezifischen
Kenndaten vorgesehen. Zum Konstanthalten eines eingestellten
Volumenstromes hat die Regelung eine Auswertelogik zur Bildung einer
Drehzahlstellgröße aus den Eingangsgrößen der Regelung sowie den
abgespeicherten Motor- und Ventilatorkenndaten.
Claims (9)
1. Verfahren zum Betreiben einer Lüftungseinrichtung (1),
inbesondere zur Stallentlüftung, wobei ein in einer Strömungs
führung (3) angeordneter Ventilator (2) zum Erzeugen eines
Luft-Volumenstroms mittels eines Antriebsmotors (5) angetrieben
wird, wobei der Volumenstrom geregelt wird, indem ein
Volumenstrom-Istwert erfaßt und mit einem Volumenstrom-Sollwert
verglichen wird und wobei bei einer Regelabweichung die
Drehzahl des Antriebsmotors (5) im Ausgleichssinn verändert
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor des
Ventilators (2) elektronisch kommutiert und die Drehzahl des
Antriebsmotors (5) durch Verändern der effektiven Betriebs
spannung des Antriebsmotors (5) eingestellt wird, und daß der
Ist-Volumenstrom indirekt ermittelt wird, indem ein aus dem
Drehzahlistwert sowie einer Stellgröße für das lastabhängige
Verändern der effektiven Betriebsspannung mittels Motorkenn
größen das Motordrehmoment und daraus sowie dem Drehzahlistwert
mittels Ventilator-Kenngrößen, der Ist-Volumenstrom bestimmt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Volumenstrom zusätzlich
durch ein verstellbares Drosselorgan beeinflußt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Stellantrieb (21) für das Drosselorgan
(20) mit einer aus der Volumenstrom-Regelabweichung sowie der
Stellgröße für das lastabhängige Verändern der effektiven
Betriebsspannung gebildeten Drosselorgan-Stellgröße angesteuert
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die effektive Betriebsspannung des Motors durch Pulsweitenmodu
lation verändert wird und daß die Stellgröße für das last
abhängige Verändern der effektiven Betriebsspannung aus dem
Aussteuerungsgrad der Pulsweitenmodulation gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Regelung des Volumenstroms aus dem Volumen
strom-Istwert und dem Volumenstrom-Sollwert ein Drehzahlsoll
wert bestimmt wird, und daß die Ist-Drehzahl des Antriebsmotors
(5) auf diesen Drehzahlsollwert geregelt wird.
5. Lüftungseinrichtung (1), inbesondere zur Stallentlüftung, mit
wenigstens einem in einer Strömungsführung (3) angeordneten
Ventilator (2) und mit einer an eine Volumenstrom-Regelung
angeschlossenen Einrichtung zur Bestimmung des die Strömungs
führung (3) durchströmenden Volumenstromes, wobei der
Ventilator mit einem Elektromotor (5) in Antriebsverbindung
steht, der über Schaltelemente mit einem Wechselstrom-
Versorgungsnetz verbindbar ist, zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Elektromotor (5) des Ventilators (2) ein elektronisch
kommutierter Motor ist, der über einen Frequenzumrichter (11)
an das Wechselstromnetz angeschlossen ist, daß der Frequenzum
richter (11) eine Endstufe (8) mit an eine Ansteuerelektronik
angeschlossenen, steuerbaren Halbleiterschaltern aufweist,
daß eine Spannungs-Steuereinrichtung zum Verändern der aus
der Zwischenkreisspannung des Frequenzumrichters (11)
abgeleiteten Versorgungsspannung in Abhängigkeit des Motor-
Drehmomentes vorgesehen ist, daß die Volumenstrom-Regelung
Eingänge für ein Ist-Drehzahlsignal und ein den Aussteuerungs
grad der Spannungs-Steuereinrichtung repräsentierendes
Stellgrößensignal aufweist, daß ein Speicher zum Speichern
von motorspezifischen und von ventilatorspezifischen Kenndaten
vorgesehen ist und daß die Volumenstrom-Regelung zum Kon
stanthalten eines eingestellten Volumenstromes eine Aus
wertelogik zur Bildung einer Drehzahlstellgröße aus den
Eingangssignalen der Volumenstrom-Regelung sowie den abgespei
cherten Motor- und Ventilator-Kenndaten aufweist.
6. Lüftungseinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spannungs-Steuereinrichtung einen Puls
weitenmodulator (12) aufweist.
7. Lüftungseinrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auswertelogik zur Berechnung eines
Ist-Volumenstromes aus den Eingangssignalen der Volumenstrom-
Regelung sowie den abgespeicherten Motor- und Ventilator-
Kenndaten und zur Bildung der Drehzahlstellgröße aus dem
berechneten Ist-Volumenstrom und dem vorgegebenen Soll-
Volumenstrom ausgebildet ist.
8. Lüftungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der an das Wechselstromnetz
angeschlossene Frequenzumrichter (11) eine Stabilisierschaltung
(26) für die Zwischenkreisspannung aufweist, vorzugsweise einen
Schaltregler.
9. Lüftungseinrichtung (1) mit einem in der Strömungsführung (3)
angeordneten Drosselorgan, nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenstrom-Regelung (10)
eine Regeleinrichtung (22) für das Drosselorgan mit einem
Eingang (23) für die Regelabweichungs-Größe aus dem berechneten
Ist-Volumenstrom und dem vorgegebenen Soll-Volumenstrom sowie
einen Eingang (24) für die Stellgröße des Pulsweitenmodulators
(12) und einen an den Stellantrieb (21) des Drosselorgans
angeschlossenen Ausgang aufweist.
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