DE102008013955A1 - Umrichter und Verfahren zum Betreiben eines Umrichters - Google Patents

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Abstract

Umrichter zur Speisung eines Elektromotors, wobei der Umrichter Signalelektronik und Leistungselektronik umfasst, wobei die Signalelektronik eine derart ausgeführte Rechnereinheit umfasst, dass in regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere für ein jeweiliges Zeitintervall, neue Werte für physikalische Größen des Motors und/oder neue Werte für Ausgangssignalspannung für Ausgänge, insbesondere zweite Ausgänge, bestimmbar sind, wobei der Ausgang digital ausgeführt ist, insbesondere also stets einen von zwei Signalzuständen einnimmt, wobei ein erster Ausgang mit dem Ausgang einer Timer-Compare-Einheit elektrisch verbunden oder elektrisch wirkverbunden ist, wobei zwischen einem Eingang der Timer-Compare-Einheit und einer Rechnereinheit der Signalelektronik eine Datenleitung vorgesehen ist, insbesondere zur Übermittlung von Informationen bezüglich des Zeitpunktes eines Signalspannungswechsels des Ausgangs, insbesondere eines nächsten Signalspannungswechsels, wobei die Timer-Compare-Einheit eine höhere Taktfrequenz aufweist als die zu den regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere zum Zeitintervall, zugehörige Frequenz, insbesondere also als der Kehrwert des Zeitabstandes.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Umrichter und ein Verfahren zum Betreiben eines Umrichters.
  • Es ist bekannt, dass Umrichter, deren Signalelektronik einen Mikrocontroller umfasst, ein Regelverfahren digital ausführen. Dabei werden Berechnungsschritte abhängig von einem vorgegebenen Takt ausgeführt. Somit wird es ermöglicht, dass Werte physikalischer Größen in diesem Takt bestimmt werden und somit an zueinander gleichzeitigen Zeitpunkten bestimmt sind. Hierbei ist festzustellen, dass der Rechenaufwand in verschiedenen Taktperioden verschieden groß sein kann. Somit sind – je nach Betriebszustand und Störgrößeneinfluss – Zeitabschnitte vorhanden, in welchen die Berechnung den vollständigen vom Takt vorgegebenen Zeitabschnitt benötigt, und es können andere Zeitabschnitte auftreten, in welchen die Berechnung nicht den vollständigen vom Takt vorgegebenen Zeitabschnitt benötigt. Somit wird die Rechenleistung des Mikrocontrollers nicht in jeder Taktperiode maximal ausgelastet. Je schneller die Werte der Größen bestimmt werden, desto genauer folgen die bestimmten Werte der Größen dem gewünschten Verlauf oder entsprechen dem physikalischen wirklichen Wert genauer. Die beschriebene Taktung vereinfacht jedoch die gesamte Software-Programmierung für das in der Rechnereinheit installierte Regelverfahren.
  • Nockenwellen sind allgemein bekannt. Insbesondere sind auch Nockenspuren bekannt. Hierbei wird durch die Winkelabhängigkeit des Radius eines Oberflächenbereichs an einer axialen Stelle einer Welle ein Signalspannungsverlauf erzeugbar, der absolut synchron zur Drehung der Welle verläuft, da der Radiusverlauf geometrisch realisiert ist.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mechanische Anlagen durch elektrische Anlagen nachzubilden, wobei ein möglichst geringer Aufwand betrieben werden soll.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Umrichter nach den in Anspruch 1 und bei dem Verfahren zum Betreiben eines Umrichters nach den in Anspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Umrichter sind, dass er zur Speisung eines Elektromotors vorgesehen ist,
    wobei der Umrichter Signalelektronik und Leistungselektronik umfasst,
    wobei die Signalelektronik eine derart ausgeführt Rechnereinheit umfasst, dass in regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere für ein jeweiliges Zeitintervall, neue Werte für physikalische Größen des Motors und/oder neue Werte für Ausgangssignalspannung für Ausgänge, insbesondere zweite Ausgänge, bestimmbar sind,
    wobei der Ausgang digital ausgeführt ist, insbesondere also stets einen von zwei Signalzuständen einnimmt,
    wobei ein erster Ausgang mit dem Ausgang einer Timer-Compare-Einheit elektrisch verbunden oder elektrisch wirkverbunden ist,
    wobei zwischen einem Eingang der Timer-Compare-Einheit und einer Rechnereinheit der Signalelektronik eine Datenleitung vorgesehen ist, insbesondere zur Übermittelung von Informationen bezüglich des Zeitpunktes eines Signalspannungswechsels des Ausgangs, insbesondere eines nächsten Signalspannungswechsels,
    wobei die Timer-Compare-Einheit eine höhere Taktfrequenz aufweist als die zu den regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere zum Zeitintervall, zugehörige Frequenz, insbesondere also als der Kehrwert des Zeitabstandes.
  • Von Vorteil ist dabei, dass der am Ausgang erzeugte Spannungsverlauf mit einem um Größenordnungen geringeren Quantisierungsfehler auftritt, da trotz einer recht langsamen Taktung bei der Berechnung der Werte der Größen des Regelverfahrens mit der höher frequent betriebenen Timer-Compare-Einheit eine extrem hohe Genauigkeit beim Bewirken der Spannungsänderung zum gewünschten Zeitpunkt erreichbar ist. Die Spannungszeitänderungen sind sozusagen nicht im Takt der Rechnereinheit bewirkbar sondern in dem um Größenordnungen schnelleren Takt der Timer-Compare-Einheit, also mit einem viel kleineren durch die zeitliche Quantisierung bewirkten Fehler.
  • Der Begriff „elektrisch wirkverbunden” umfasst hierbei auch eine Vorrichtung, in welcher die Timer-Compare-Einheit mit ihrem eigenen Ausgangssignal eine Verstärkerstufe ansteuert, die dann an ihrem zugehörigen Ausgang die Signalspannung zur Verfügung stellt für den ersten Ausgang.
  • Alternativ hätte der Fachmann auch ausgehend vom geschilderten Stand der Technik die ungenutzte Rechnerzeit nutzbar machen können, wobei der dann jedoch keine um Größenordnungen besseren Ergebnisse erhalten hätte.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Frequenz der Timer-Compare-Einheit eine mindestens zwei, insbesondere mindestens drei oder vier, Größenordnungen höhere Frequenz auf als die zum Zeitintervall zugehörige Frequenz, mit der die Werte der Zustandsgrößen von der Rechnereinheit aktualisiert werden. Von Vorteil ist dabei, dass die Timer-Compare-Einheit eine sehr einfache, wenig komplexe Struktur im Vergleich zu einem Microcontroller aufweist und gerade deshalb eine hochpräzise Erzeugung des gewünschten Spannungsverlaufes ausführbar ist. Denn die Timer-Compare-Einheit muss nur einen Zähler aufweisen, der von der hohen Frequenz getaktet wird und somit einen Zählerwert zu jeder zugehörigen Periode erhöht. Dieser Zählerwert muss dann nur von der Compare-Einheit, also einem Vergleicher, mit dem von der Rechnereinheit übermittelten Wert, also mit der Information über den Zeitpunkt, verglichen werden und somit bei Erreichen des übermittelten Wertes die Ausgangsspannungsänderung bewirkt werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung steuert der Ausgang einer Timer-Compare-Einheit eine Verstärkerstufe an, die die Spannung für den ersten Ausgang erzeugt. Von Vorteil ist dabei, dass die Timer-Compare-Einheit als integrierte Schaltung realisierbar ist und keine hohen Ausgangsspannungen oder – ströme erzeugen muss.
  • Wichtige Merkmale bei dem Verfahren sind, dass es zum Betreiben eines Umrichters zur Speisung eines Elektromotors vorgesehen ist,
    wobei der Umrichter Signalelektronik und Leistungselektronik umfasst,
    wobei die Signalelektronik eine derart betriebene Rechnereinheit umfasst, dass in regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere für ein jeweiliges Zeitintervall, neue Werte für physikalische Größen des Motors und/oder neue Werte für Ausgangssignalspannung für Ausgänge, insbesondere zweite Ausgänge, bestimmt werden,
    wobei Ausgänge digital ausgeführt ist, insbesondere also stets einen von zwei Signalzuständen einnehmen,
    wobei eine Timer-Compare-Einheit einen ersten Ausgang ansteuert,
    wobei die Rechnereinheit der Timer-Compare-Einheit Informationen bezüglich des Zeitpunktes eines Signalspannungswechsels des Ausgangs für einen nachfolgenden Zeitabschnitt übermittelt, insbesondere eines nächsten Signalspannungswechsels,
    wobei die Timer-Compare-Einheit eine höhere Taktfrequenz aufweist als die zu den regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere zum Zeitintervall, zugehörige Frequenz, insbesondere also als der Kehrwert des Zeitabstandes.
  • Von Vorteil ist dabei, dass ein komplexes Regelverfahren abarbeitbar ist, wobei nur zu jedem Zeitabstand des Taktes der Rechnereinheit aktualisierte Werte von Zustandsgrößen bestimmt werden. Trotzdem ist die Erzeugung von Ausgangsspannungen mit einer sehr hohen zeitlichen Genauigkeit ermöglicht, indem eine Timer-Compare-Einheit verwendet wird. Auf diese Weise wird also ermöglicht, dass ein zukünftiger Zeitpunkt bestimmbar ist, zu welchem ein Ausgangsspannungswechsel bewirkbar ist.
  • Wichtige Merkmale bei dem alternativen Verfahren sind, dass zumindest ein erster Ausgang analog und nicht digital ausgeführt ist, insbesondere also ein analoges Spannungssignal zur Verfügung stellt,
    wobei die Rechnereinheit einer Verzögerungseinheit Informationen bezüglich der Verzögerung und bezüglich des Signalspannungsverlaufes zur Verfügung stellt, wobei die Verzögerungseinheit das Spannungssignal am ersten Ausgang ansteuert,
    insbesondere wobei die Verzögerungseinheit einen Speicher zur Zwischenspeicherung des Spannungsverlaufs umfasst, insbesondere wobei die Verzögerungseinheit eine höhere Taktfrequenz aufweist als die zu den regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere zum Zeitintervall, zugehörige Frequenz, insbesondere also als der Kehrwert des Zeitabstandes.
  • Von Vorteil ist dabei, dass im jeweiligen Takt, der nicht unbedingt regelmäßig sein muss, Werte physikalischer Größen des Elektromotors bestimmt werden gemäß einem Maschinenmodell, welches im auf der Rechnereinheit ausgeführten Regelverfahren enthalten ist. Somit ist in genügend kurzer Zeit jeweils ein neuer Wert dieser Zustandsgrößen zumindest ungefähr synchron bestimmbar. Aus den ermittelten Zustandsgrößen, deren Istwerte und Sollwerte werden Werte für Stellgrößen, wie beispielsweise der Motorspannungsraumzeiger bestimmt und dann entsprechend die pulsweitenmodulierten Ansteuersignale für die Endstufe erzeugt. Ebenso werden auch im jeweiligen Takt die Spannungswerte der zweiten Ausgänge bestimmt. Zur Bestimmung der Spannungswerte der ersten Ausgänge wird nur eine jeweilige Information bezüglich des Spannungswertes und jeweiligen Zeitpunktes erzeugt und an die Timer-Compare-Einheit übermittelt. Auf diese Weise wird dann die Erzeugung der gewünschten Ausgangssignalspannung zum Gewünschten Zeitpunkt bewirkt, wobei dieser Zeitpunkt auch innerhalb eines Zeitintervalls liegen darf, so dass die Rechnereinheit in dem ihr durch die Software und ihren eigenen Schwingquartz vorgegebenen Takt nicht in der Lage wäre, den Spannungswert zu dem gewünschten Zeitpunkt anzusteuern, insbesondere zu verändern.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Timer-Compare-Einheit einen Hochlaufzähler, dessen Wert mit einem der Information über den Zeitpunkt entsprechenden zweiten Wert vergleichen wird, wobei ein Vergleicher bei Überschreiten des zweiten Wertes durch Änderung seines Ausgangssignals eine Änderung des Spannungswertes am ersten Ausgang bewirkt, wobei der zweite Wert von der Rechnereinheit an die Timer-Compare-Einheit übermittelt wird, insbesondere in einem vorangehenden Zeitabschnitt. Von Vorteil ist dabei, dass die hochgenaue zeitliche Präzision mit sehr wenig Aufwand erreichbar ist. Dabei ist die Timer-Compare-Einheit als Hardware oder als Software realisierbar.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Motor vom Umrichter auf eine konstante Drehzahl hin geregelt. Von Vorteil ist dabei, dass der bestimmte und übermittelte Zeitpunkt für den Ausgangsspannungswechsel einem proportionalen Winkelabstand entspricht und somit ein mechanisch erzeugtes Nockenspursignal simulierbar ist mit sehr geringen Abweichungen.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
    In 1 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel näher erläutert. Hierbei wird ein Elektromotor M von einem Umrichter gespeist, der eine Signalelektronik 3 umfasst und eine Leistungselektronik 4, die eine Endstufe, bestehend aus drei Halbbrücken, umfasst. Jede Halbbrücke umfasst dabei in ihrem oberen Zweig zumindest einen elektronischen Leistungshalbleiterschalter und in ihrem unteren Zweig ebenso. Die Halbbrücken sind aus einer Gleichspannungsquelle versorgt. Die Leistungsschalter werden pulsweitenmoduliert angesteuert, wobei die Ansteuersignale von der Signalelektronik erzeugt werden.
  • Die Signalelektronik 3 umfasst hierzu eine Rechnereinheit 1 mit Mikrocontroller, die mit einer Timer-Compare-Einheit 2 verbunden ist zur Signalerzeugung für einen ersten Ausgang 6 oder mehrere erste Ausgänge. Die Rechnereinheit 1 erzeugt auch die Signale für zweite Ausgänge 5.
  • Mit der Rechnereinheit wird auch ein Regelverfahren durchgeführt für den Motor M, wobei die Werte von einer Stellgröße, wie Motorspannungsraumzeiger, bestimmt werden unter Berücksichtigung von Sollvorgaben und zugehörigen Istwerten von Größen, wie beispielsweise Motorstromraumzeiger und/oder Wickelwerten. Dieses Verfahren wird digitalisiert ausgeführt. Dies bedeutet, dass in regelmäßigen Zeitabständen, beispielsweise für ein jeweils eine Millisekunde andauerndes Zeitintervall, neue Werte für eine solche oder andere physikalische Größen des Motors und/oder neue Werte für Ausgangssignale für die Ausgänge bestimmt werden. Die so bestimmten Werte werden dann durch die entsprechenden Mittel realisiert. Beispielsweise wird die bestimmte Motorspannung der Endstufe in Form von Pulsweitenmodulationsverhältnissen für jeden Leistungsschalter zugestellt. Dabei ist auch der Wert der zuvor gemessenen versorgenden Gleichspannung, also der Zwischenkreisspannung, berücksichtigt. Die pulsweitenmodulierten Signale erzeugen somit mit Hilfe der spannungserzeugenden Mittel, also Endstufe, deren Eingang die pulsweitenmodulierten Signale zur Ansteuerung der Endstufe zugeführt werden, die Motorspannung, also den Motorspannungsraumzeiger.
  • In entsprechender Weise werden an den Ausgängen Signale erzeugt, indem ein jedem Ausgang jeweils zugeordneter elektronischer Schalter derart angesteuert wird, dass entweder ein HIGH- oder ein LOW-Zustand vorliegt. Dabei beträgt der HIGH-Zustand vorzugsweise 24 Volt und der LOW-Zustand Null Volt.
  • Die Signalspannungswerte der zweiten Ausgänge 6 werden also jeweils zu Beginn jedes Zeitintervalls aktualisiert.
  • Wichtig ist also, dass die Recheneinheit und die auf ihr ausgeführte Software derart vorgesehen sind, dass die Werte von Zustandsgrößen des Motors, wie beispielsweise Motorspannungsraumzeiger, nur einmal pro Zeitintervall, also Taktperiode, bestimmt werden. Gleiches gilt für die Signalzustände, also Signalspannungswerte, der zweiten Ausgänge. Der Takt liegt beispielsweise bei 1 Millisekunde. Es sind aber auch Taktperiodendauern zwischen 0.1 und 10 ms vorsehbar.
  • Vorteiligerweise wird erfindungsgemäß zur Erzeugung der Signalspannungswerte der ersten Ausgänge 5 zu Beginn eines Zeitintervalls der Timer-Compare-Einheit 2 eine Information zugeleitet, die einem Zeitpunkt entspricht, zu welchem der neue Signalspannungswert am Ausgang zur Verfügung stehen soll.
  • Die Timer-Compare-Einheit 2 umfasst zum Bestimmen des Zeitpunktes einen Hochlaufzähler und ein Vergleichsmittel, das den Wert des Zählers mit dem vorgegebenen Wert, also der zugeleiteten Information, vergleicht. Der Hochlaufzähler wird mit einer hohen Frequenz getaktet, beispielsweise 40 MHz. Somit wird also der Zählerstand alle 25 ns um 1 erhöht. Auf diese Weise ist Quantisierungsfehler um Größenordnungen reduzierbar und der Signalspannungswert am ersten Ausgang ist zum gewünschten Zeitpunkt mit einem Fehler von weniger als 25 ns exakt zugehörig.
  • Wichtig ist dabei, dass die Taktfrequenz des Hochlaufzählers, also der Timer-Compare-Einheit 2, um mindestens eine oder mehrere Größenordnungen höher liegt als die zum Aktualisierungszeitintervall zugehörige Frequenz. Im obigen Beispiel ist ein Faktor von mehr als 1000 vorgesehen.
  • Der gewünschte Sollspannungsverlauf am ersten Ausgang ist mittels der Timer-Compare-Einheit 2 mit einem viel kleineren Quantisierungsfehler realisierbar als wenn der Spannungsverlauf direkt von der Rechnereinheit über die zweiten Ausgänge ausgegeben würde.
  • Somit sind beispielsweise Nockenspursignale sehr genau erzeugbar. Dabei wird der Motor M vom Umrichter derart angesteuert oder geregelt, dass die Drehzahl des Rotors des Motors M einen vorgegebenen Wert erreicht, insbesondere in einem möglichst kleinen Toleranzband um diesen Wert herum.
  • Als Nockenspursignal wird nun an zumindest einem jeweiligen zweiten Ausgang ein periodisches Signal vorgesehen, wobei, ähnlich wie bei einer mechanischen Nockenwelle, pro Umdrehung der Rotorwelle des Motors für einen oder mehrere Winkelabschnitte der zustand HIGH und ansonsten LOW am ersten Ausgang ausgegeben wird.
  • Wie oben beschrieben wird von der Rechnereinheit 1 an die Timer-Compare-Einheit 2 die Information über den Zeitpunkt des Wechselns der zustände ausgegeben. Dazu wird dieser Zeitpunkt unter der Annahme einer konstanten Drehgeschwindigkeit errechnet.
  • Wenn vom Elektromotor ein Objekt mit etwa 10 m/s angetrieben wird bei der gewünschten Solldrehzahl, beträgt beim obigen Beispiel, also bei einer Aktualisierungsfrequenz von 1 kHz, der Quantisierungsfehler 10 mm. Mit der bei 40 MHz betriebenen Timer-Compare-Einheit ist somit ein Quantisierungsfehler von 0,25 μm erreichbar.
  • Die an den Ausgängen anliegenden Signalspannungen werden zum Ansteuern von Aktoren verwendet. Dabei sind auch Aktoren verwendbar, die eine Totzeit aufweisen, also nach Änderung der am ersten Ausgang anliegenden Signalspannung erst mit einer Verzögerungszeit aktivierbar sind. Diese Totzeit ist beim Bestimmen des obengenannten Zeitpunktes berücksichtigbar. Somit wird bei der Erfindung nicht nur der Zeitpunkt des Signalspannungswechsels hochgenau bestimmbar sondern auch Totzeit kompensierbar, indem die Verzögerungszeit mit in die Prognose einbezogen wird. Dabei wird bei einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel stets von einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit ausgegangen.
  • Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird ein beliebiger Soll-Geschwindigkeitsverlauf vorgegeben. Dabei wird der Motor derart vom Umrichter angesteuert und mittels des im Umrichter realisierten Reglers beeinflusst, dass der Soll-Verlauf möglichst gut eingehalten wird. Die Bestimmung des Zeitpunktes und die Berücksichtigung der Totzeit eines Aktors erfolgt dabei dann unter Berücksichtigung des Soll-Verlaufes.
  • Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden statt solcher Digitalausgänge Analog-Ausgänge als erste und/oder zweite Ausgänge vorgesehen. In diesem Fall wird der gewünschte prognostizierte Signalverlauf statt einer Timer-Compare-Einheit einem Kurzzeitspeicher übermittelt, der dann den prognostizierten Signalverlauf herausgibt, insbesondere zu den übermittelten diskreten Zeitpunkten einen jeweiligen Signalspannungswechsel ausführt.
  • 1
    Rechnereinheit mit Microcontroller
    2
    Timer-Compare-Einheit
    3
    Signalelektronik
    4
    Leistungselektronik
    5
    zweite Ausgänge
    6
    erster Ausgang
    M
    Elektromotor

Claims (7)

  1. Umrichter zur Speisung eines Elektromotors, wobei der Umrichter Signalelektronik und Leistungselektronik umfasst, wobei die Signalelektronik eine derartige Rechnereinheit, insbesondere auch eine derart darauf ausgeführte Software umfasst, dass in regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere für ein jeweiliges Zeitintervall, neue Werte für physikalische Größen des Motors und/oder neue Werte für Ausgangssignalspannung für Ausgänge, insbesondere zweite Ausgänge, bestimmbar sind, wobei der Ausgang digital ausgeführt ist, insbesondere also stets einen von zwei Signalzuständen, insbesondere also einen von zwei Ausgangssignalspannungswerten, einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Ausgang mit dem Ausgang einer Timer-Compare-Einheit elektrisch verbunden oder elektrisch wirkverbunden ist, insbesondere also die Timer-Compare-Einheit den ersten Ausgang ansteuert, wobei zwischen einem Eingang der Timer-Compare-Einheit und der Rechnereinheit der Signalelektronik eine Datenleitung vorgesehen ist, insbesondere zur Übermittelung von Informationen bezüglich des Zeitpunktes eines Signalspannungswechsels des Ausgangs, insbesondere eines nächsten Signalspannungswechsels, wobei die Timer-Compare-Einheit eine höhere Taktfrequenz aufweist als die zu den regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere zum Zeitintervall, zugehörige Frequenz, insbesondere also als der Kehrwert des Zeitabstandes.
  2. Umrichter nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Timer-Compare-Einheit eine mindestens zwei, insbesondere mindestens drei oder vier, Größenordnungen höhere Frequenz aufweist als die zum Zeitintervall zugehörige Frequenz.
  3. Umrichter nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang einer Timer-Compare-Einheit eine Verstärkerstufe ansteuert, die die Spannung für den ersten Ausgang erzeugt.
  4. Verfahren zum Betreiben eines Umrichters zur Speisung eines Elektromotors, wobei der Umrichter Signalelektronik und Leistungselektronik umfasst, wobei die Signalelektronik eine derart betriebene Rechnereinheit, insbesondere auch mit einer derart auszuführenden Software, umfasst, dass in regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere für ein jeweiliges Zeitintervall, neue Werte für physikalische Größen des Motors und/oder neue Werte für Ausgangssignalspannung für Ausgänge, insbesondere zweite Ausgänge, bestimmt werden, wobei Ausgänge digital ausgeführt ist, insbesondere also stets einen von zwei Signalzuständen einnehmen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Timer-Compare-Einheit einen ersten Ausgang ansteuert, wobei die Rechnereinheit der Timer-Compare-Einheit Informationen bezüglich des Zeitpunktes eines Signalspannungswechsels des Ausgangs für einen nachfolgenden Zeitabschnitt übermittelt, insbesondere eines nächsten Signalspannungswechsels, wobei die Timer-Compare-Einheit eine höhere Taktfrequenz aufweist als die zu den regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere zum Zeitintervall, zugehörige Frequenz, insbesondere also als der Kehrwert des Zeitabstandes.
  5. Verfahren zum Betreiben eines Umrichters zur Speisung eines Elektromotors, wobei der Umrichter Signalelektronik und Leistungselektronik umfasst, wobei die Signalelektronik eine derart betriebene Rechnereinheit umfasst, dass in regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere für ein jeweiliges Zeitintervall, neue Werte für physikalische Größen des Motors und/oder neue Werte für Ausgangssignalspannung für Ausgänge, insbesondere zweite Ausgänge, bestimmt werden, wobei zumindest ein erster Ausgang analog ausgeführt ist, insbesondere also ein analoges Spannungssignal zur Verfügung stellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinheit einer Verzögerungseinheit Informationen bezüglich der Verzögerung und bezüglich des Signalspannungsverlaufes zur Verfügung stellt, wobei die Verzögerungseinheit das Spannungssignal am ersten Ausgang ansteuert, insbesondere wobei die Verzögerungseinheit einen Speicher zur Zwischenspeicherung des Spannungsverlaufs umfasst, insbesondere wobei die Verzögerungseinheit eine höhere Taktfrequenz aufweist als die zu den regelmäßigen Zeitabständen, insbesondere zum Zeitintervall, zugehörige Frequenz, insbesondere also als der Kehrwert des Zeitabstandes.
  6. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Timer-Compare-Einheit einen Hochlaufzähler umfasst, dessen Wert mit einem der Information über den Zeitpunkt entsprechenden zweiten Wert vergleichen wird, wobei ein Vergleicher bei Überschreiten des zweiten Wertes durch Änderung seines Ausgangssignals eine Änderung des Spannungswertes am ersten Ausgang bewirkt, wobei der zweite Wert von der Rechnereinheit an die Timer-Compare-Einheit übermittelt wird, insbesondere in einem vorangehenden Zeitabschnitt.
  7. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor vom Umrichter auf eine konstante Drehzahl hin geregelt wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2941287C2 (de) * 1979-10-11 1988-06-16 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De
DE10342561A1 (de) * 2003-09-15 2005-04-14 Siemens Ag Elektronisches Nockensteuerwerk

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2941287C2 (de) * 1979-10-11 1988-06-16 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De
DE10342561A1 (de) * 2003-09-15 2005-04-14 Siemens Ag Elektronisches Nockensteuerwerk

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gerätebeschreibung "CamCon DC51" der Firma Digitronics GmbH, ausgabe vom 14.07.2006 *

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