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Die Erfindung betrifft eine in einem Microcontroller integrierte Vorrichtung zur Ansteuerung einer Leistungsendstufe eines elektrischen Geräts mit wenigstens folgenden Reglerkomponenten: einer Signalaufbereitungseinheit zur Auswertung und Aufbereitung zumindest eines durch Messung ermittelten Ist-Signals des Geräts; einem Regler, der dazu ausgebildet ist, aus dem zumindest einen aufbereiteten Ist-Signal und zumindest einem einen Sollwert repräsentierenden Soll-Signal ein Korrektursignal zu ermitteln; und einer Ausgangsmodulationseinheit, welcher das Korrektursignal zur Erzeugung eines Ansteuersignals für die Leistungsendstufe zuführbar ist.
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Eine solche Vorrichtung zur Ansteuerung einer Leistungsendstufe wird zum geregelten Betrieb von Wechselrichtern oder Elektromotoren verschiedener Steuerungsstrategien und Regleralgorithmen verwendet.
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Bei einer typischen hochauflösenden Block- und Sinusmodulation der Ansteuerung eines Elektromotors erfolgen eine Ausgangssignalmodellierung, eine Sensorwerterfassung und eine Beobachterberechnung mit ausgelagerten logischen Bausteinen, wie z. B. ASICs (Application Specific Integrated Circuits) oder FPGAs (Flat Programmable Gate Array), während nur notwendigste Komponenten zur Regelung in einem Mikrocontroller vorgesehen sind. Das Vorsehen zusätzlicher logischer Bauteile zu dem Mikrocontroller resultiert daraus, dass die Sensorsignalaufbereitung und Ausgangssignalmodellierung hochauflösend erfolgt und deshalb rechenzeitaufwändig ist. Eine Realisierung in einem interruptgesteuerten Mikrocontroller könnte zu sog. Interrupt-Jittern führen, wobei sich priorisierte Interrupts in Abhängigkeit der Auslastung des Mikrocontrollers aufstauen könnten.
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Ein weiterer Nachteil einer solchen Ansteuerung einer Leistungsendstufe besteht darin, dass nur bedingt sicherheitsrelevante Anwendungen mit Notlaufeigenschaften realisierbar sind. Der Grund besteht darin, dass die verwendete Hardwarelogik nur bedingt fehlerflexibel ist. Nur durch einen zusätzlichen teil- oder vollredundanten Hardwarekomponentenaufbau kann die Ansteuerung vor einem funktionalen Totalausfall bewahrt werden, wie dieser durch einen einfachen Sensordefekt hervorgerufen werden kann.
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Alternativ ist es bekannt, eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer Leistungsendstufe mit Hilfe einer Softwarelösung und schnellen Mikrocontrollern oder digitalen Signalprozessoren (DSP) die Sensoraufbereitung, Ansteuersignalmodellierung und Regleralgorithmen der Regelung umzusetzen. Dieser Ansatz bietet den Vorzug, dass die hochauflösende Regelung sowie Sensorinformationsaufbereitung an verschiedene Fehlerszenarien nach einer Fehlerplausibilisierung dynamisch adaptiert werden kann. Beispielsweise kann ein eventuell durch einen Defekt ausfallender Sensor simuliert werden.
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Typischerweise vereinnahmt diese Art von Softwarelösung mit den Laufzeitanforderungen die vorhandenen Rechenressourcen der schnellen/großen Mikrocontrollers und der einfachen Peripheriebausteine vollständig. Daher findet diese Lösungsstrategie Anwendung bei teilintelligenten Systemkomponenten, in welche ausschließlich diese Regelung direkt integriert wird. Dies ist beispielsweise bei einem Asynchronmotor mit integriertem Wechselrichter und feldorientierter Regelung der Fall. Die Kontrolle der ausgelagerten Systemkomponenten erfolgt über eine proprietäre Schnittstelle eines Mikrocontrollers. Notwendige Regelgrößen der Systemkomponente (wie Sollwerte) und geforderte Betriebszustände (nicht echtzeitfähig) werden beispielsweise über eine Feldbuskommunikation übertragen. Mit der Festlegung einer solchen Schnittstelle wird die Vorrichtung zur Ansteuerung einer Leistungsendstufe jedoch sehr spezifisch und unflexibel.
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Generell führen beide beschriebenen Lösungsansätze bei komplexen Gesamtsystemen (bestehend aus der Ansteuerung und dem zu steuernden Gerät) daher zu wenig flexiblen und teuren Lösungen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, welche auf flexiblere und kostengünstigere Weise die Ansteuerung einer Leistungsendstufe eines elektrischen Geräts, insbesondere eines Wechselrichters oder eines Elektromotors, ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer Leistungsendstufe eines elektrischen Geräts mit zumindest folgenden Reglerkomponenten: einer Signalaufbereitungseinheit zur Auswertung und Aufbereitung zumindest eines durch Messung ermittelten Ist-Signals des Geräts (externe Regelstrecke); einem Regler, der dazu ausgebildet ist, aus dem zumindest einen aufbereiteten Ist-Signal und zumindest einem, einen Sollwert repräsentierenden Soll-Signal ein Korrektursignal zu ermitteln; und einer Ausgangsmodulationseinheit, welche an das Korrektursignal zur Erzeugung eines Ansteuersignals für die Leistungsendstufe zuführbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Reglerkomponenten in zumindest einem (teilintelligenten) Hardware-Peripheriebaustein eines Mikrocontrollers direkt ausgebildet sind und die Berechnungen einer Regelschleife im Abtastungsraster der Ansteuerung ohne eine direkte Interaktion des Mikrocontrollers (d. h. ohne Interrupt) durchführen können.
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Die Software des Mikrocontrollers übernimmt in diesem Anwendungsfall im Minimum die Konfiguration der teilintelligenten Hardware-Peripheriebausteine über Registereinstellungen für den jeweiligen Anwendungsfall und gibt die statischen Regelparameter vor. Zusätzlich initiiert die Software des Mikrocontrollers die Auswahl des gewünschten Reglerbetriebszustands ebenfalls mittels Registereinträgen.
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Die in dem Mikrocontroller integrierten, in Hardware ausgeführten Peripheriebausteine der Reglersensorik, Signalaufbereitung und Ausgangssignalmodulation arbeiten in diesem rein hardwaregetriebenen hohen Abtastungsraster, d. h. durch ein Clock-Signal. Hierdurch wird die CPU des Mikrocontrollers nur minimal belastet. Andererseits lässt sich eine hochauflösende Regelschleife realisieren, welche im Wesentlichen unbeeinflusst vom Mikrocontroller ist. Durch die Integration der Reglerkomponenten in den Mikrocontroller entfallen zusätzliche Hardware- und Software-Komponenten für Feldbusse und eine zusätzliche Fehler- und Diagnosestrategie für externe Subkomponenten. Die vorgeschlagene Lösung bietet einen übergreifenden Ansatz zur Ansteuerung elektrischer Geräte, wie z. B. Wechselrichter oder elektrischer Motoren unterschiedlicher Leistungsklassen. Die in zumindest einem Hardware-Peripheriebaustein angeordneten Reglerkomponenten können in verschiedenen Mikrocontrollerfamilien zum Einsatz kommen.
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Zweckmäßigerweise sind die Reglerkomponenten dazu ausgebildet, die Regelung der Ansteuerung mit im Vergleich zum Mikrocontroller höherer Abtast- und/oder Updaterate durchzuführen. Hierdurch wird eine hochauflösende Regelung bereitgestellt.
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Vorzugsweise sind die Reglerkomponenten über Software konfigurierbar. Insbesondere sind die Reglerkomponenten unter Steuerung des Mikrocontrollers konfigurierbar. Hierdurch kann neben einer statischen Konfiguration auch eine dynamische Adaption an verschiedenen Arbeitspunkt oder Fehlerszenarien erfolgen. Insbesondere ist es möglich, durch eine Veränderung der Konfigurationsparameter einen defekten Sensor zu simulieren, um die Regelschleife aufrecht zu erhalten.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist jeder der Reglerkomponenten in dem zumindest einen Hardware-Peripheriebaustein ein Register zugeordnet, in welchem Konfigurationsdaten für eine jeweilige Reglerkomponente überschreibbar sind. Das oder die Register sind bevorzugt über einen internen Bus des Mikrocontrollers beschreibbar. Der Mikrocontroller, d. h. dessen CPU, interagiert mit den Registern der Reglerkomponenten zum Ändern des Reglerbetriebs (der Sollwerte) oder um den konfigurierten Regelkreis in einem anderen Betriebszustand, beispielsweise im Fehlerfalle, zu versetzen. Hierdurch wird die CPU des Mikrocontrollers nur minimal belastet. Gleichzeitig ist eine hohe Flexibilität beim Betrieb der Vorrichtung gegeben, welche insbesondere keine redundanten Komponenten erfordert.
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Die Konfigurationsdaten umfassen gemäß einer Ausgestaltung initiale Daten, die einmalig zur Verknüpfung der Reglerkomponenten zu einer Regelschleife den Reglerkomponenten zur Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden. Alternativ oder zusätzlich umfassen die Konfigurationsdaten weitere Konfigurationsdaten, welche in Reaktion auf vordefinierte Fehlerfälle, z. B. dem Ausbleiben eines Ist-Signals aufgrund eines defekten Sensors, zur Laufzeit der Vorrichtung zur Umkonfiguration jeweiliger Reglerkomponenten dienen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der zumindest eine Hardware-Peripheriebaustein über einen internen Bus des Mikrocontrollers mit anderen Funktionseinheiten, insbesondere einer Zwischenkreisspannungsregelung oder einer Spannungs-Rückspeisung, des Mikrocontrollers synchronisierbar.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Vorrichtung als Reglerkomponente zusätzlich eine Einheit zur Zeit- und/oder Winkelsynchronisation auf. Hierdurch wird eine Abbildung auf ein vorgebendes Winkelsystem ermöglicht, die beispielsweise beim Einsatz sog. bürstenloser Motoren (Brushless DC-Motor) erforderlich ist.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das elektrische Gerät ein Wechselrichter oder ein Elektromotor, insbesondere ein permanenterregter Synchronmotor mit Rotorlagegeber zur Bereitstellung der Ist-Signale, ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Ist-Signale durch integrierte Sensoraufbereitungssysteme bereitgestellt. Hierbei können beispielsweise Inkrementalgeber oder Resolver zum Einsatz kommen.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
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1 ein Blockschaltbild einer aus dem Stand der Technik bekannten Ansteuerung eines Elektromotors, und
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2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ansteuerung einer Leistungsendstufe eines elektrischen Geräts.
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1 zeigt ein Blockschaltbild einer aus dem Stand der Technik bekannten Ansteuerung eines Elektromotors 10. Der Elektromotor 10 wird von einem ersten Wechselrichter 20 gespeist, in welchem die durch eine Ausgangsmodulationseinheit 34 angesteuerten Leistungsendstufen, z. B. Leistungs-Halbleiterschalter, enthalten sind. Der erste Wechselrichter 20 wird aus einem Gleichspannungs-Zwischenkreis 21 gespeist. Dieser ist stellvertretend durch einen Ladungsspeicher, an dem eine Spannung UZ anliegt, repräsentiert. Der Gleichspannungs-Zwischenkreis 21 ist über einen zweiten Wechselrichter 22 mit einem dreiphasigen Netz 23 verbunden.
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Die Ausgangsmodulationseinheit 34, beispielsweise ein Pulsweitenmodulator, ist Bestandteil eines Regelkreises, der zusätzlich eine Signalaufbereitungseinheit 32 sowie einen Regler 33 umfasst. Die Signalaufbereitungseinheit 32 umfasst einen Einheit 32-1 zur rechnerischen Bestimmung eines Rotorwinkels γ ~ und einer Drehzahl ω ~ des Motors 10 und einen Hochfrequenz-Filter 32-3 zur Filterung von Oberwellen durch Kommutierung des Motors. Die beiden Einheiten 32-1, 32-3 erhalten von einer Messvorrichtung 11, z. B. einem Stromwandler, ein dreiphasiges gemessenes Stromsignal i, welches ein Ist-Signal des Motors 10 darstellt. Wie dem Fachmann bekannt ist, verursacht der gemessene Strom einen Fluss, der durch ein Flussbeobachtungsmodell und eine Koordinatentransformation in einen Ständerfluss und einen Rotorfluss umgerechnet werden kann.
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Zusätzlich weist die Signalaufbereitungseinheit 32 eine Einheit zur Auswertung von Gebersignalen 32-2 auf, welche Messsignale eines Signalgebers 12, der mit dem Elektromotor 10 gekoppelt ist, empfängt und auswertet. Die Einheit zur Auswertung der Gebersignale 32-2 kann prinzipiell alternativ zu dem mit dem Stromwandler 11 vorgesehenen Einheiten 32-1 und 32-3 vorgesehen sein. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide Einheiten vorgesehen, deren Ausgangssignale über die Schaltelemente 36-1, 36-2 selektiv dem Regler 33 zugeführt werden können.
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Die von den Einheiten 32-1, 32-2 und 32-3 bestimmten bzw. ausgewerteten Signale werden dem Regler 33 zugeführt, welcher einen Drehzahlregler 33-1, einen Stromregler 33-2, eine Koordinaten-Transformationseinheit 33-3 und eine Koordinatentransformationseinheit 33-4 umfasst.
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Dem Drehzahlregler 33-1 wird eingangsseitig eine um eine Ist-Drehzahl (ω ~ oder ωmess) korrigierte Soll-Drehzahl ωsoll zugeführt. Die Ist-Drehzahl kann entweder durch die Einheit 32-1 oder die Einheit 32-2 bereitgestellt werden. Von welcher der Einheiten 32-1, 32-2 eine Verrechnung mit der Soll-Drehzahl erfolgt, wird durch den steuerbaren Umschalter 36-2 festgelegt. Am Ausgang des Drehzahlreglers 33-1 wird ein Strom iq_soll ausgegeben, der zusammen mit einem Soll-Strom id_soll und den durch die Koordinaten-Transformationseinheit 33-3 ermittelten Ist-Strömen id_ist und iq_ist korrigiert wird. Der verrechnete/korrigierte Stromwert wird dem Stromregler 33-2 zugeführt, der ausgangsseitig mit der weiteren Koordinaten-Transformationseinheit 33-4 gekoppelt ist. Dieser wird zusätzlich entweder der durch die Einheit 32-1 rechnerisch bestimmte Rotorwinkel γ ~ oder der von dem Geber 12 ermittelte Rotorwinkel γmess zugeführt. Die Selektion erfolgt über den Schalter 36-1. Ausgangsseitig der zweiten Koordinaten-Transformationseinheit 33-4 wird eine komplexe Spannung u' ausgegeben, welche zusammen mit einem Testsignal u'k zu einer Spannung u'ges als Ansteuersignal der Ausgangsmodulationseinheit 34 zugeführt wird. Diese erzeugt ein entsprechendes Ansteuersignal uk zur Ansteuerung der Leistungsendstufen des ersten Wechselrichters 20.
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1 zeigt damit die Abbildung des Regelverhaltens einer Vorrichtung zur Ansteuerung einer Leistungsendstufe des Wechselrichters 20.
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Die Erfindung sieht vor, die in 1 beschriebenen Reglerkomponenten (Signalbereitungseinheit 32, Regler 33 und Ausgangsmodulationseinheit 34) in zumindest einem Hardware-Peripheriebaustein eines Mikrocontrollers anzuordnen und eine Regelung der Ansteuerung ohne direkte Interaktion mit dem Mikrocontroller mit im Vergleich zum Mikrocontroller höherer Abtast- und/oder Updaterate durchzuführen. Hierdurch können die Signalaufbereitungseinheit 32, der Regler 33 und die Ausgangsmodulationseinheit 34 im Mikrocontroller rein Hardwaregetrieben unter Verwendung eines Clock-Signals arbeiten, wobei eine Mikrocontroller-untypisch hohe Abtast- und Updaterate der Regelschleife ermöglicht wird. Die CPU des Mikrocontrollers interagiert dabei mit Registern der Reglerkomponenten, über die Reglerbetriebspunkte (d. h. Sollwerte) geändert werden können. Ebenso erlauben es die Register, den Regelkreis in einen anderen Betriebszustand zu versetzen, beispielsweise im Falle eines Fehlers eines Sensors.
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Durch die Integration der echtzeitnahen Reglerkomponenten in zumindest einem Hardware-Peripheriebaustein des Mikrocontrollers lässt sich eine flexible Software-Lösung für sicherheitsrelevante Anwendungen mit minimaler Rechenauslastung des Mikrocontrollers kombinieren, wobei ein Echtzeitverhalten der Regelschleife gewährleistet ist.
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Der oder die integrierten und softwareseitig konfigurierten Hardware-Peripheriebausteine arbeiten ohne direkte Mikrocontrollerinteraktion mit hoher Abtastrate die Regelschleife der Ansteuerung ab. Unter diesen Randbedingungen können komplexe feldorientierte und stromglättende Regelungen mit Sample-Zeiten und Pulsausgangsperioden im unteren und mittleren Kilohertz-Bereich (d. h. 1 bis 500 kHz) realisiert werden. Parallel kann der Mikrocontroller die überlagernden Reglerkomponenten des Gesamtsystems abstimmen. Beispielsweise kann durch den Mikrocontroller eine Drehzahlregelung und eine Zwischenkreisaufladung oder -rückspeisung erfolgen.
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Diese Vorgehensweise ist schematisch im Blockschaltbild der 2 dargestellt. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet einen Elektromotor, beispielsweise einen Synchronmotor. Dieser wird durch eine Endstufe 20 gesteuert. Die Endstufe 20 kann, wie dies in 1 dargestellt ist, in einem Wechselrichter integriert sein. Das von der Endstufe 20 an den Elektromotor 10 abgegebene Signal ist mit s8 gekennzeichnet. Die Endstufe 20 erhält ihr Ansteuersignal s7 von einem Mikrocontroller 40, welcher einen Hardware-Peripheriebaustein 30 umfasst, in dem sämtliche Komponenten der Regelschleife integriert sind.
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Die bereits erwähnte Signalaufbereitungseinheit 32 empfängt entweder von einem mit dem Elektromotor 10 gekoppelten Stromwandler 11 ein Ist-Signal s1 oder von einem mit dem Elektromotor 10 gekoppelten Lagegeber 12 ein Ist-Signal s2. Jedes der Ist-Signale s1 oder s2 umfasst mindestens den Rotorwinkel. und die Drehzahl des Motors 10. Aus den Signalen s1 oder s2 kann die Signalaufbereitungseinheit 32 Rotorwinkel und Drehzahl des Elektromotors 10 bestimmen. Die Signalaufbereitungseinheit 32 umfasst zur Durchführung ihrer Aufgaben in bekannter Weise digitale Filter, Analog-Digitalwandler sowie die notwendige Signalwandlung. Die Signalaufbereitungseinheit 32 ist mit dem Regler 33 gekoppelt. Dabei wird dem Regler 33 ein aufbereitetes Ist-Signal s3 zur Verarbeitung zur Verfügung gestellt. Zwischen der Signalaufbereitungseinheit 32 und dem Regler 33 ist ein Schaltelement 36 vorgesehen, mit dem dem Regler 33 wahlweise die Ist-Signale des Stromswandlers 11 oder des Lagegebers 12 zugeführt werden können.
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Der Regler 33 stellt einen Algorithmenrechner dar, der auch die oben bereits erwähnte Funktion der Koordinatentransformation übernimmt. Über einen Eingang kann dem Regler 33 ein Signal s4 zugeführt werden, über das dem Regler 33 im Rahmen von Konfigurationsdaten Sollgrößen zur Verfügung gestellt werden. Die Konfigurationsdaten werden beispielsweise einmalig am Anfang in jeweilige Register (nicht dargestellt) der Reglerkomponenten eingespeichert, um die einzelnen Reglerkomponenten zu einer funktionalen Einheit, der Reglerschleife, zu verknüpfen.
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Der Regler 33 ermittelt aus den Konfigurationsdaten (Soll-Daten) und den Ist-Werten einen Korrekturwert, der als Korrektursignal s5 der Ausgangsmodulationseinheit 34 zur Verfügung. gestellt wird. Diese erzeugt das Ansteuersignal s7 für die Leistungsendstufe 20.
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Zusätzlich umfasst der Hardware-Peripheriebaustein 30 eine Einheit zur Zeit- und/oder Winkelsynchronisation 35, welche es ermöglicht, das Ansteuersignal s7 auf ein vorgegebenes Winkelsystem abzubilden. Hierzu wird der Ausgangsmodulationseinheit 34 ein Signal s6 von der Einheit 35 zur Verfügung gestellt. Dies ist beispielsweise dann von Relevanz, wenn der Elektromotor bürstenloser Natur ist. Es versteht sich, dass auch diese Reglerkomponente über ein Register verfügt bzw. auf ein solches zugreifen kann.
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Sämtliche Reglerkomponenten 32, 33, 34, 35 werden durch den Mikrocontroller getaktet, so dass eine synchrone Berechnung innerhalb der Regelschleife gewährleistet ist.
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Das erfindungsgemäße Vorgehen wird anhand eines Anwendungsfalls einer permanenterregten Synchronmaschine mit geregeltem Drehfeld (Brushless DC-Motor) beschrieben. Die Einprägung der Phasenströme eines geregelten Drehfelds mittels der beschriebenen Regelschleife erlaubt sowohl eine blockförmige Modulation für konzentrische Motorwicklungen als auch eine sinusförmige Modulation.
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Die Ansteuerung unterstützt die Verwendung von einfachen Rotorlagegebern, wie z. B. Hall-Sensoren oder Absolutpositionsgebern. Dabei können integrierte Sensoraufbereitungssysteme (wie z. B. Inkrementalgeber- und Resolverfunktionalitäten) verwendet werden. Registerkonfigurierbare Modulfunktionalitäten lassen sich zur Laufzeit an spezielle Gegebenheiten anpassen. Beispielsweise kann bei einem Sensorausfall eine Anpassung der Diskriminierungslogik durch Änderung der Konfigurationsdaten der Register über den Mikrocontroller erfolgen.
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Bei Bedarf kann zur weiteren Optimierung der Ansteuerung und Reduzierung von Rotorverlusten in dem Synchronmotor die Ansteuerungsregelung auf die Stromnulldurchgänge der Phasenströme ausgerichtet werden. Rotorverluste im Synchronmotor entstehen durch Kommutierungsverluste und elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Bei dieser Art der Ansteuerung ist eine genaue Kenntnis über die aktuelle Position des Rotorflussraumvektors notwendig. Diese Information kann über die Phasenströme des Motors und ein Grundwellenmodell des elektrischen Antriebs mathematisch abgeleitet werden. Da die Genauigkeit dieses Beobachtermodells für niedrige Motordrehzahlen ungeeignet ist, kann bei der in 2 gezeigten Variante eine diskrete Regelung mit sensorloser Kommutierung für permanenterregte Synchronmaschinen der Rotorlagegeber 12 vorgesehen sein. Mit der Integration der vollständigen Regelung in dem Mikrocontroller können in einer überlagerten Steuerstrategie je nach aktuellem Betriebszustand (nahe Stillstand oder höherer Drehzahl) auf das optimale Kommutierungssystem zugegriffen werden.
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Die Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf:
Der die Reglerkomponenten umfassende Hardware-Peripheriebaustein kann problemlos in echtzeitfähige Mikrocontroller integriert werden. Unter Verwendung von Controller-internen Bussystemen kann eine Synchronisation zu anderen Echtzeit-Subkomponenten des Mikrocontrollers vorgenommen werden. Diese können beispielsweise die Spannungsregelung des Zwischenkreises oder eine Spannungs-Rückspeisung betreffen. Durch die Integration der Reglerkomponenten in den Mikrocontroller entfallen Hardware- und Software-Komponenten für Feldbusse. Eine zusätzliche Fehler- und Diagnosestrategie für die Reglerkomponenten entfällt, da diese durch die Konfigurationsdaten der Reglerkomponenten bereitgestellt werden kann.
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Die vorgeschlagene Vorrichtung bietet eine Lösung für einen übergreifenden Ansatz zur Ansteuerung von Wechselrichtern und Elektromotoren unterschiedlicher Leistungsklassen. Eine Sinusgeneratorlogik kann adaptierbare Pulsfolgen berücksichtigen, welche phasenspezifisch einen Feldumlauf beschreiben. Mit deren zeitlicher Adaption lassen sich spannungs- und leistungsspezifische Kummutierungszeiten der verwendeten Endstufenbausteine anpassen. Mit vordefinierten, auswählbaren Betriebszuständen der Modellierungslogik lassen sich typische Arbeitspunkte und Kennfeldübergänge von Wechselrichtern und Elektromotoren abdecken.
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Die Integration eines oder mehrerer Hardware-Peripheriebausteins in einen Mikrocontroller führt zu einer starken Vereinfachung in der Entwicklung von hochauflösenden, diskreten Ansteuerungsalgorithmen und ermöglicht einen synchronisierten Betrieb von parallelen Regelungsstrukturen des Mikrocontrollers. Dabei ist ein Einsatz für alle Synchron-, Asynchron-, Schritt- und bürstenlosen Motoren sowie alle spannungseinprägenden Wechselrichteraufbauten möglich.
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Der Einfluss unterschiedlicher Mikrocontrollertopologien, wie z. B. APU-, RAM-, ROM- oder Bus-Architekturen, ist für den Anwender minimal, da das Echtzeitverhalten der Ansteuerung maßgeblich von der Hardware-Architektur der Hardware-Peripheriebausteine und Diskretisierungsrate abhängt. Die vorhandenen Software-Lösungen können bei Mikrocontrollerderivaten mit gleichartigen Hardware-Peripheriebausteinen wiederverwendet werden. Die Software-Lösungen für der Regelungskontrolle sind sehr unabhängig, da sie nicht durch Cross-Compiler-Versionen oder Optionen beeinflusst werden.
