DE102014107949A1

DE102014107949A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Nulldurchgangs eines Stroms durch einen Strang eines bürstenlosen Gleichstrom- motors

Info

Publication number: DE102014107949A1
Application number: DE102014107949.3A
Authority: DE
Inventors: Christoph Schäfer
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Nulldurchgangs eines Stroms durch einen Strang eines bürstenlosen Gleichstrommotors, der über eine von einer Steuerung gesteuerten Versorgungsschaltung, die Stromrichterventile aufweist, mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, – wobei die Versorgungsschaltung eingangsseitig mit der Gleichspannungsquelle verbunden ist und ausgangsseitig Außenleiteranschlüsse aufweist, – wobei der Gleichstrommotor einen permanent erregten Rotor und einen Stator mit wenigstens drei Stränge mit wenigstens jeweils einer Spule aufweist, die in einer Sternschaltung mit einem ersten Anschluss mit einem der Außenleiteranschlüsse und mit einem zweiten Anschluss mit einem Sternpunkt oder in einer Polygonschaltung mit den ersten Anschlüssen und den zweiten Anschlüssen mit den Außenleiteranschlüssen verbunden sind, und – wobei die Stromrichterventile der Versorgungsschaltung mittels der Steuerung so zum Schließen angesteuert werden, dass an jedem Strang während einer ersten Perioden mit einer ersten Periodendauer (T1) ein Spannungspuls mit einer Pulsdauer τ bei 0 ≤ τ < T1 anliegt und durch die Versorgungsschaltung ein Strom fließt, – wobei der durch die Versorgungsschaltung fließende Strom zu verschiedenen Abtastzeitpunkten in einer der ersten Periode abgetastet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Nulldurchgangs eines Stroms durch einen Strang eines bürstenlosen Gleichstrommotors, der über eine gesteuerte Versorgungsschaltung, insbesondere eine Brückenschaltung, mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist,

– wobei die Versorgungsschaltung eingangsseitig mit der Gleichspannungsquelle verbunden ist und ausgangsseitig Außenleiteranschlüsse aufweist,
– wobei der Gleichstrommotor einen permanent erregten Rotor und einen Stator mit wenigstens drei Strängen mit wenigstens jeweils einer Spule aufweist, die in einer Sternschaltung mit einem ersten Anschluss mit einem der Außenleiteranschlüsse und mit einem zweiten Anschluss mit einem Sternpunkt oder in einer Polygonschaltung mit den ersten Anschlüssen und den zweiten Anschlüssen mit den Außenleiteranschlüssen verbunden sind, und
– wobei Stromrichterventile der Versorgungsschaltung mittels einer Steuerung zum Schließen angesteuert werden, so dass an jedem Strang während einer ersten Periode mit einer ersten Periodendauer (T1) ein Spannungspuls mit einer Pulsdauer τ bei 0 ≤ τ < T1 anliegt und durch die Versorgungsschaltung ein Strom fließt.

Werden die Stromrichterventile mittels einer PWM angesteuert, was in der Regel der Fall ist, entspricht die erste Periodendauer einer PWM-Periode.
Bürstenlose Gleichstrommotoren, auch als Brushless DC Motor, abgekürzt BLDC- oder BL-Motor sowie auch electronically commutated Motor, kurz EC-Motor oder Permanent Magnet Synchron Motor, kurz PMSM, bezeichnet, sind aus dem Stand der Technik in großer Vielzahl und in vielen Variationen bekannt. Zumeist weist ein bürstenloser Gleichstrommotor einen Rotor mit einem Permanentmagneten auf, während der feststehende Stator die Spulen umfasst. Diese wird von einer elektronischen Versorgungsschaltung zeitlich versetzt mit elektrischer Energie versorgt, um ein elektromagnetisches Drehfeld zu erzeugen. Das Drehfeld verursacht ein Drehmoment am permanent erregten Rotor. Bei kleineren bürstenlosen Gleichstrommotoren mit geringen Ansprüchen ist es wegen des einfachen Aufbaus üblich, die Spulen an ein Zweiphasensystem anzuschließen. Um winkelabhängige Drehmomentschwankungen zu reduzieren, werden höhere Phasensysteme eingesetzt, wobei neben dem in der Energietechnik üblichen Dreiphasensystem auch höhere Phasenanzahlen zur Anwendung kommen. Durch eine hohe Polzahl werden die Laufeigenschaften verbessert, so dass das Drehfeld auch durch Ansteuerung mit einer rechteckförmigen Wechselspannung gebildet werden kann.
Bürstenlose Gleichstrommotoren werden elektronisch kommutiert. Dazu muss die Rotorposition und die Drehzahl erfasst werden. Die Erfassung kann mit Sensoren oder ohne Sensoren erfolgen. Die vorliegende Erfindung betrifft die sensorlose elektronische Kommutierung.
Bei der sensorlosen Kommutierung erfolgt die Erfassung der Rotorposition über die in den Spulen des Stators ausgelöste Gegenspannung, welche von der elektronischen Steuerschaltung ausgewertet wird. Eine häufige Bezeichnung für bürstenlose Gleichstrommotoren mit Permanentmagnetrotor und drei Spulen im Stator ist elektronisch kommutierter Motor (EC-Motor).
Der Fokus dieser Erfindung liegt auf Anwendungen, bei der EC-Motoren dauerhaft betrieben werden. Die Erfindung ist aber nicht auf Motoren mit drei Spulen im Stator beschränkt.
Ein heutiges Verfahren zur Ansteuerung von EC-Motoren basiert auf der Messung des Stroms in den drei Spulen zur Bestimmung der Rotorposition. Dieses Verfahren ist auch unter der Bezeichnung feldorientierte-Regelung (FOC) bekannt. Bei diesem Verfahren wird die Rotorlage mittels komplexer Berechnungen berechnet. Das Verfahren erfordert

– einen hohen Rechenaufwand, wodurch es erhebliche Einschränkungen bei der zu erreichenden max. elektrischen Drehzahl gibt,
– eine genaue Ermittlung der drei Ströme in den Spulen,
– für die Berechnung der Rotorposition die Angabe von Motorparametern, die sich über Drehzahl und Temperatur ändern können oder aufgrund der natürlichen Toleranzen zwischen Motoren gleicher Bauart von Motor zu Motor schwanken können. Ggf. müssten diese Parameter messtechnisch ermittelt werden.

Bei dem auf einer Strommessung basierendem Verfahren ist, da die Verarbeitung der Messwerte und die Berechnung der Rotorposition sehr rechenintensiv sind, ein sehr leistungsfähiger Mikrocontroller erforderlich. Ggf. müssen deutliche Performance-Einbußen in Kauf genommen werden. Zusätzlich sind Strommessverfahren oft mit höheren Kosten verbunden (leistungsfähiger Mikrocontroller und Strommessung) und haben eine erhöhte Verlustleistung, basierend auf den benötigten Messshunts.
Ein weiteres Verfahren zur Ansteuerung von EC-Motoren basiert auf der Messung der Polradspannung zur Bestimmung der Rotorposition.
Ansteuerverfahren bei dem die Polradspannung gemessen wird, sind aufgrund der hohen Robustheit weit verbreitet. Die Polradspannung ist die Spannung, die vom rotierenden Rotor in die Wicklungen des Stators induziert wird (nachfolgend Back-EMF genannt). Diese Verfahren können allerdings nur angewandt werden, wenn der Strom in einer Spule vorübergehend null ist und somit in dieser Spule die Back-EMF gemessen werden kann. Daher wird bei diesen Verfahren in der Regel jede Spule zu 2/3 der Periodendauer bestromt und zu 1/3 ist die Spule stromfrei und wird als Tachogenerator genutzt (2/3 Motorbetrieb, 1/3 Generatorbetrieb). Diese Arte der Ansteuerung wird in der Regel als Blockkommutierung bezeichnet.
Zwei wesentliche Nachteile dieses Konzeptes sind:

1.) Die Leistung und der Wirkungsgrad des Motors sind stark reduziert.
2.) Durch die Ansteuerung entstehen hohe Stromrippel, die a. ein schwankendes Drehmoment verursachen b. die Glättungskondensatoren stark belasten c. zusätzliche Geräusche verursachen.

Wünschenswert ist dagegen, dass alle drei Spulen mit einem zum Rotor passenden Strom versorgt werden. Dieser kann beispielsweise sinusförmig sein oder trapezförmig sein. Letzteres ist insbesondere bei einer Blockkommutierung vorteilhaft. Außerdem ist es wünschenswert, wenn ein geringerer Rechenaufwand für die Steuerung des Motors notwendig wäre.
Verfahren zur Ansteuerung von EC-Motoren, bei denen die Back-EMF genutzt wird, sind in den Dokumenten WO 2007/026241 A2 und WO 2010046386 A2 beschrieben. Das Bestreben der in den Dokumenten beschriebenen technischen Lehren und auch der vorliegenden Erfindung ist es, die Phasenverschiebung zwischen der Back-EMF in einer Spule und dem sinusförmigen Strom durch die gleiche Spule zu eliminieren. Die beiden Dokumente beschreiben im Wesentlichen Folgendes:

1.) Der EC-Motor befindet sich im Motorbetrieb und die Drehzahl ist auf einem Niveau, so dass die Back-EMF messtechnisch ermittelt werden kann.
2.) Die Ansteuerung einer Schaltung zur Erzeugung des Stroms durch eine Spule wird unterbrochen, so dass der Strom in einer Spule null ist und die Back-EMF in dieser Spule gemessen werden kann.
3.) Die Back-EMF wird mittels eines Mikrocontrollers gemessen.
4.) Die Phasenverschiebung zwischen Back-EMF und dem Spulenstrom wird berechnet.
5.) Die berechnete Phasenverschiebung wird auf null geregelt, damit wird der Betrieb im optimalen Arbeitspunkt gewährleistet.

Wie schon beschrieben, ist die Back-EMF-Messung nur möglich, wenn kein Strom in der Messphase fließt. Um in den Zustand zu gelangen, dass kein Strom in der Spule fließt, in der die Back-EMF gemessen werden soll, werden nach der Lehre aus dem Dokument WO 2007/026241 A2 sinusförmige Spannungen an die drei Spulen angelegt. Man unterbricht diese Spannungen für ein fest definiertes Zeitintervall. Während dieses Zeitintervalls bildet sich nach Abklingen des Stroms in den Spulen die Back-EMF aus und kann gemessen werden. Nach der Lehre des Dokumentes WO 2007/026241 A2 wird die Back_EMF an zwei Stellen gemessen und dann auf den Nulldurchgang der Back-EMF interpoliert. Ist der Nulldurchgang bekannt, kann die Phasenverschiebung ermittelt werden. Das Problem bei dieser Vorgehensweise ist, dass das definierte Zeitintervall relativ lang gewählt werden muss. Der Hintergrund dafür ist, dass das Abklingen des Phasenstroms eine gewisse Zeit dauert und während der Messung zwei Messwerte, mit ausreichendem Abstand, gemessen werden müssen. Für die Abklingzeit ist im Wesentlichen die Motorzeitkonstante verantwortlich, die üblicherweise einige Millisekunden beträgt. Als Folge der langen Unterbrechung der Spannung an den Spulen entsteht ein ungleichmäßiges Drehmoment und eine deutliche Reduzierung der Leistung sowie des Wirkungsgrads.
Der Lösungsansatz des Verfahrens nach dem Dokument WO 2010/046386 A2 hat ebenfalls das Ziel, die Back-EMF zu messen und den Phasenwinkel zwischen Back-EMF und Phasenstrom zu minimieren. Bei diesem Verfahren wird der Nulldurchgang des Stromes einer Spule genau detektiert, um so ohne Verzögerung die Back-EMF sofort messen zu können. Durch das Detektieren des Stromnulldurchgangs braucht keine Rücksicht auf die Motorzeitkonstante genommen zu werden. Zur genauen Bestimmung des Stromnulldurchgangs wird die Spulenspannung zu einem Zeitpunkt abgeschaltet, der vermutlich vor dem Stromnulldurchgang liegt. Nach dem Abschalten der Spulenspannung fließt der Strom über ein Freilaufelement weiter. Als Freilaufelement dient üblicherweise die inverse Freilaufdiode in MOSFETs von Halbbrücken, über welche die Spannungsversorgung der Spulen erfolgt. Da die Freilaufdiode nur in eine Richtung leitend ist, kommt es zu einem sprunghaften Anstieg der Spannung, sobald der Strom durch die Spule den Wert null erreicht. Dieser Anstieg kann als Triggersignal für das Einleiten der Back-EMF-Messung genutzt werden. Bei diesem Verfahren wird der Nulldurchgang des Stromes nach Abschalten der Spulenspannung genau bestimmt und die Phasenverschiebung zwischen Strom und Back-EMF kann relativ einfach ermittelt und auf null geregelt werden.
Der Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, dass zum Abschaltzeitpunkt der reale Stromnulldurchgang zunächst nicht bekannt ist und somit die Abschaltung der Spulenspannung auf einem Schätzwert basiert. Hierbei kann es zu zwei Problemen kommen:

1.) Die Spannung wird weit vor dem tatsächlichen Stromnulldurchgang abgeschaltet. In diesem Fall würde unter Umständen ein hoher Strom über die Freilaufdiode fließen und erhebliche Verlustleistung generieren. Zusätzlich fällt über das Freilaufelement eine Durchlassspannung ab, die an anderer Stelle kompensiert werden muss um den Stromverlauf nicht zu beeinflussen, was wiederum einen zusätzlichen Rechenaufwand bedeutet.
2.) Die Spannung wird nach dem tatsächlichen Stromnulldurchgang abgeschaltet. In diesem Fall sperrt das Freilaufelement sofort, da der Strom bereits in Sperrrichtung fließt und somit können keine Rückschlüsse mehr auf den tatsächlichen Stromnulldurchgang und die Phasenverschiebung zwischen Spulenstrom und Back-EMF erfolgen. In diesem Fall steht für die Regelung kein Ist-Wert bzw. ein falscher Ist-Wert zur Verfügung. Des Weiteren wird in diesem Fall der Stromverlauf verändert und somit auch das Drehmoment beeinflusst.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe war es demzufolge, ein einfaches Verfahren zur Erkennung des Nulldurchgangs des Strom in einer Spule festzustellen, um dann in dieser Spule den Strom für die Messung der Back-EMF zu unterbrechen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der durch die Versorgungsschaltung fließende Strom zu verschiedenen Abtastzeitpunkten in einer ersten Periode abgetastet wird.
Anders als beim Stand der Technik wird also nicht geschätzt, wann der Nulldurchgang des Spulenstroms stattfinden könnte, um dann ein Triggersignal zu erhalten, welches den Zeitpunkt des Nulldurchgangs anzeigt. Bei der Erfindung wird der Strom durch die Versorgungsschaltung wenigstens zwei mal pro erster Periode abgetastet. Durch diese Abtastung des Stroms durch die Versorgungsschaltung kann der Nulldurchgang erfindungsgemäß ermittelt werden.
Vorzugsweise folgen in einer ersten Periode Zeitintervalle aufeinander. Diese Zeitintervalle können sich vorteilhaft durch unterschiedliche Schaltzustände der Stromrichterventile der Brückenschaltung unterscheiden. Gemäß der Erfindung können die Abtastzeitpunkte innerhalb verschiedener Zeitintervalle einer ersten Periode liegen.
Die Spannungspulse, welche durch das Schalten der Stromrichterventile erzeugt werden, können periodische Pulsmuster bilden. Die periodischen Pulsmuster können zweite Perioden haben, wobei eine Periodendauer der zweiten Perioden vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Periodendauer ist. Die zweiten Perioden entsprechen in der Regel der Periodendauer einer elektrischen Umdrehung. Vorteilhaft können die Pulsmuster zur Ansteuerung der Stromrichterventile um 360° geteilt durch die Anzahl der Stränge des Stators zu einander phasenverschoben sein. Bei einem Motor mit drei Strängen sind die Pulsmuster vorzugsweise um 120° zueinander phasenverschoben.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die während den ersten Perioden in den verschiedenen Strängen auftretenden Spannungspulse in einer einzelnen der ersten Perioden unterschiedliche Pulsdauern haben. Das bedeutet, dass in einer einzeln betrachteten ersten Periode die Spannungspulse der an den Strängen des Stators anliegenden Spannungen unterschiedlich lang sind. Die Länge der Spannungspulse wird dabei durch die Zustände der Stromrichterventile der Versorgungsschaltung bestimmt. Diese Zustände bestimmen auch die Zeitintervalle in den ersten Perioden. Da während einer ersten Periode in verschiedenen Zeitintervallen abgetastet wird, also zu Zeitpunkten, in denen nicht die gleichen Spannungspulse an den Strängen anliegen, hat die unterschiedliche Länge der Pulsdauern zur Folge, das der durch die Versorgungsschaltung fließende Strom, der abgetastet wird, die Summe unterschiedlicher Strangströme ist. Je nach dem, welcher Spannungspuls anliegt, also welches Stromrichterventil der Versorgungsschaltung leitend ist, ergibt sich der durch die Versorgungsschaltung fließende Strom aus unterschiedlichen Strangströmen.
Es ist möglich, dass zu einzelnen Abtastzeitpunkten während jeder ersten Periode entweder an einem Strang des Stators ein Spannungspuls anliegt oder an zwei unterschiedlichen Strängen des Stators Spannungspulse anliegen. Das kann dadurch erreicht werden, dass mit den Stromrichterventilen der Versorgungsschaltung unterschiedliche Strompfade geschaltet werden.
Nachfolgend wird insbesondere ein Motor betrachtet, der drei Stränge hat. Der Motor kann eine Spule pro Strang haben.
Gemäß der Erfindung kann der Strom durch die Versorgungsschaltung zweimal innerhalb einer ersten Periode abgetastet werden, und zwar

– das eine Mal, wenn der erste Anschluss eines ersten Strangs der drei Stränge mit einem negativen Potential der Gleichspannungsquelle verbunden ist und die ersten Anschlüsse eines zweiten Strangs und eines dritten Strangs der drei Stränge mit einem positiven Potential der Gleichspannungsquelle verbunden sind, und
– das andere Mal, wenn die ersten Anschlüsse des ersten Strangs und des dritten Strangs der drei Stränge mit dem negativen Potential der Gleichspannungsquelle verbunden sind und der erste Anschluss des zweiten Strangs der drei Stränge mit einem positiven Potential der Gleichspannungsquelle verbunden ist.

Erfindungsgemäß kann aus den zu den Abtastzeitpunkten gemessenen Werten des Stroms durch die Versorgungsschaltung der Zeitpunkt eines Nulldurchgangs wenigstens eines der durch einen der Stränge fließenden Stroms ermittelt werden, insbesondere des durch den dritten Strang fließenden Stroms.
Als Zeitpunkt eines Nulldurchgangs des durch den dritten Strang fließenden Stroms kann gemäß der Erfindung der Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem die an den Abtastzeitpunkten gemessenen Ströme gleich groß sind oder die Differenz zwischen den beiden Strömen einen festgelegten Betrag nicht überschreitet.
Die Pulsmuster, die durch das Schließen und Öffnen der Stromrichterventile der Versorgungsschaltung erzeugt werden, können so gewählt sein, dass eine an den Strängen anliegende Strangspannung für ein Drittel der zweiten Periode gleich null ist. Die Pulsmuster können vorteilhaft so gewählt werden, dass sich die in den Strängen ergebenden Ströme an die Form der elektromotorischen Kraft (BEMF) annähern. Es kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn sich sinusförmige oder nahezu sinusförmige Ströme ergeben.
Die Erfindung betrifft neben dem Verfahren auch eine Vorrichtung zur Erkennung eines Nulldurchgangs eines Stroms durch einen Strang eines bürstenlosen Gleichstrommotors, der über eine gesteuerte Versorgungsschaltung mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist Mittel zum Messen des Stroms durch die Versorgungsschaltung auf. Die Vorrichtung kann ferner Mittel zum Auswerten der Messwerte des Stroms durch die Versorgungsschaltung zu verschiedenen Abtastzeitpunkten aufweisen. Mit den Mitteln zum Auswerten können Messwerte von verschiedenen Abtastzeitpunkten innerhalb einer ersten Periode verglichen werden.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein Ersatzschaltbild einer Anordnung aus einer Gleichspannungsquelle, einer Versorgungsschaltung und einem Stator eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit drei Strängen in einem ersten Schaltzustand,
2 ein Ersatzschaltbild der Anordnung aus 1 in einem zweiten Schaltzustand,
3 ein Ersatzschaltbild der Anordnung aus 1 in einem dritten Schaltzustand,
4 Diagramme der an den drei Strängen des Stators anliegenden Strangspannungen und eines durch einen dritten Strang fließenden Stroms,
5 ein Diagramm des durch die Versorgungsschaltung fließenden Stroms in einer Darstellung über mehrere zweite Perioden,
6 ein Diagramm des durch die Versorgungsschaltung fließenden Stroms in einer Darstellung eines Ausschnitts aus einer zweiten Periode,
7 ein Diagramm des durch die Versorgungsschaltung fließenden Stroms in einer Darstellung über zwei erste Perioden (oben), sowie der PWM-Signale (unten),
8 eine Darstellung einer Logikschaltung zur Ermittelung des Nulldurchgangs und
9 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Ermittelung des Nulldurchgangs
In den 1 bis 3 ist die Gleichspannungsquelle mit 1, die Versorgungsschaltung mit 2 und der Stator des bürstenlosen Gleichstrommotors mit 3 bezeichnet.
Bei der Gleichspannungsquelle kann es sich um eine Batterie, einen Akkumulator, ein Netzgerät oder ähnliches handeln.
Als Versorgungsschaltung wurde für das dargestellte Beispiel eine B6C-Schaltung gewählt. Grundsätzlich sind aber auch andere Schaltungen als Versorgungsschaltungen möglich, zum Beispiel Mittelpunktsschaltungen.
Die B6C-Schaltung 2 ist aus Stromrichterventilen aufgebaut. Bei diesen kann es sich um NPN-Leistungstransistoren handeln. Die B6C-Schaltung 2 weist eine erste Gruppe von Transistoren T1, T3, T5 auf, deren Kollektoren mit dem Anschluss der Gleichspannungsquelle für das positive Potential der Gleichspannung verbunden sind. Die Emitter dieser Transistoren T1, T3, T5 sind mit Lastanschlüssen der B6C-Schaltung 2 verbunden. Neben der ersten Gruppe von Transistoren weist die B6C-Schaltung 2 eine zweite Gruppe von Transistoren T2, T4, T6 auf. Die Transistoren T2, T4, T6 bilden zusammen mit jeweils einem Transistor T1, T3, T5 eine Halbbrücke. Die Kollektoren der Transistoren T2, T4, T6 sind dazu mit den Emittern und den Lastanschlüssen verbunden. Die Emitter der Transistoren T2, T4, T6 sind über einen Messwiderstand mit dem Anschluss der Gleichspannungsquelle für das negative Potential verbunden.
Die Gateanschlüsse der Transistoren T1 bis T6 sind mit einer Steuerschaltung verbunden, die nicht dargestellt ist.
Der Stator 3 weist drei Stränge mit jeweils einer Spule auf. Die Stränge haben jeweils einen ersten Anschluss A, B, C und einen zweiten Anschluss. Die zweiten Anschlüsse sind miteinander verbunden, so dass sich eine Sternschaltung der Stränge ergibt. Der erste Anschluss A des Stators 3 ist mit dem Lastanschluss der B6C-Schaltung 2 in der Halbbrücke T1, T2 verbunden, der erste Anschluss B des Stators 3 ist mit dem Lastanschluss der B6C-Schaltung 2 in der Halbbrücke T3, T4 verbunden und der erste Anschluss C des Stators 3 ist mit dem Lastanschluss der B6C-Schaltung 2 in der Halbbrücke T5, T6 verbunden.
Zur Ansteuerung der Transistoren T1 bis T6 der B6C-Schaltung werden von der nicht dargestellten Steuerschaltung PWM-Signale erzeugt, die entweder den Transistor T1, T3, T5 der ersten Gruppe oder den Transistor T2, T4, T6 der zweiten Gruppe von Transistoren der Halbbrücken zum Schließen ansteuern. Das bedeutet, dass immer einer der Transistoren T1 bis T6 einer Halbbrücke leitend ist.
Im Beispiel sind die PWM-Signale so gewählt, dass in den Strängen des Stators 3 sinusförmige oder nahezu sinusförmige Ströme mit einer zweiten Periode fließen. Durch diese sinusförmigen Ströme wird das Wanderfeld erzeugt, welches den permanentangeregten Rotor des Motors treibt. Zur Erzeugung dieser Strangströme werden an die Stränge Spannungen angelegt, die in 4b, c, d dargestellt sind. Die PWM-Signale an den Gateelektroden der Transistoren sind in den 4e, f, g dargestellt. Diese erzeugen in jedem Strang Spannungspulse mit einer ersten Periode in Pulsmustern mit einer zweiten Periode. Ist eine Strangspannung auf einem hohen Wert, ist der mit diesem Strang verbundene Transistor T1, T3, T5 der ersten Gruppe durchgeschaltet während der mit diesem Strang verbundene Transistor der zweiten Gruppe T2, T4, T6 sperrt. Ist eine Strangspannung auf einem niedrigen Wert, ist es umgekehrt.
Die Pulsmuster der Strangspannungen sind um 120° de r zweiten Periode phasenverschoben. Jeweils für einen Bereich von ca. 120° der zweiten Periode ist jede Strangspannung konstant gleich null, d.h. dass in dieser Zeit der erste Anschluss dieses Strangs über den mit diesem ersten Anschluss des Strangs verbundenen, durchgeschalteten Transistor der zweiten Gruppe mit dem negativen Potential verbunden ist. In dem übrigen Bereich von ca. 240° werden die mit dem ersten Anschluss eines Strangs verbundenen Transistoren T1 bis T6 alternierend betrieben.
Die Pulsmuster der Strangspannungen sind so gewählt, dass die Mittelwerte der Strangspannungen pro erster Periode einen Verlauf ergeben, der in den Diagrammen b, c, d der 4 dargestellt sind. In 4a ist der Strom durch den Strang dargestellt, der mit dem Anschluss C verbunden ist. Die an diesem Strang anliegende mittlere Strangspannung ist in 4b dargestellt.
Durch die gewählten PWM-Signale ergibt es sich, dass in einer ersten Periode die Spannungspulse in den drei Stränge unterschiedlich lang sind. D.h., die PWM-Singale habe in einer ersten Periode unterschiedliche Duty-Cycle oder Tastgrade.
Damit die unterschiedlichen Längen der Spannungspulse der Strangspannungen realisiert werden können, werden die Schaltzustände der Transistoren T1 bis T6 der B6C-Schaltung in einer ersten Periode geändert. Dadurch ergeben sich innerhalb einer ersten Periode unterschiedliche Strompfade, die für drei Schaltzustände für eine erste Periode in den 1 bis 3 dargestellt sind. Ausgewählt ist eine erste Periode, nämlich die PWM-Periode, die in den Diagrammen der 4 mit P1 bezeichnet ist.
Beim in der 1 dargestellten ersten Schaltzustand ist kein Transistor der ersten Gruppe durchgeschaltet. Die Transistoren der zweiten Gruppe sind dagegen leitend. In diesem ersten Schaltzustand kann kein Strom durch die B6C-Schaltung 2 fließen. Am Messwiderstand R fällt in diesem Schaltzustand keine Spannung ab. In den Strängen können Ströme fließen, die durch Entladevorgänge der Spulen getrieben werden.
Beim in der 2 dargestellten zweiten Schaltzustand ist der Transistor T3 leitend, während die anderen Transistoren der ersten Gruppe sperren. Die Transistoren T2 und T6 der zweiten Gruppe leiten und der Transistor T4 sperrt. In diesem Zustand ist ein Strompfad vom Anschluss der Gleichspannungsquelle für das positive Potential, über den Transistor T3, den ersten Anschluss B, dem mit dem ersten Anschluss B verbundenen Strang des Stators 3 zum Sternpunkt des Stators geschaltet. Vom Sternpunkt sind zwei Strompfade zum Anschluss für das negative Potential der Gleichspannungsquelle 1 geschaltet, nämlich über den mit dem ersten Anschluss A verbundenen Strang, den ersten Anschluss A, den Transistor T2 und den Messwiderstand R und über den mit dem ersten Anschluss C verbundenen Strang, den ersten Anschluss C, den Transistor T6 und den Messwiderstand R.
Beim in der 3 dargestellten dritten Schaltzustand sind der Transistor T3 und der Transistor T5 leitend, während der Transistor T1 der ersten Gruppe weiterhin sperrt. Die Transistoren T4 und T6 der zweiten Gruppe sperren und der Transistor T2 leitet. In diesem Zustand ist ein Strompfad vom Anschluss der Gleichspannungsquelle für das positive Potential, über den Transistor T3, den ersten Anschluss B, dem mit dem ersten Anschluss B verbundenen Strang des Stators 3 zum Sternpunkt des Stators geschaltet. Ferner ist vom Anschluss der Gleichspannungsquelle für das positive Potential, über den Transistor T5, den ersten Anschluss C, dem mit dem ersten Anschluss C verbundenen Strang des Stators 3 zum Sternpunkt des Stators geschaltet. Von dem Sternpunkt ist ein Strompfad zum Anschluss für das negative Potential der Gleichspannungsquelle 1 geschaltet, nämlich über den mit dem erste Anschluss A verbundenen Strang, den ersten Anschluss A, den Transistor T2 und den Messwiderstand R.
Für den Sternpunkt des Stators ergibt die Knotenregel, dass die Strangströme in der Summe gleich null sein müssen. Hat der durch den mit dem Anschluss C verbundene Strang einen Nulldurchgang, fließen durch die mit den Anschlüssen A und B verbundenen Stränge betragsmäßig die gleichen Ströme. Der Strom durch die B6C-Schaltung und damit der Strom durch den Messwiderstand R entspricht, im zweiten und dritten Schaltzustand diesen Strömen.
Hat der Strom durch den mit dem Anschluss C verbundenen Strang keinen Nulldurchgang, muss der Strom durch den mit dem Anschluss C verbundenen Strang berücksichtigt werden. Dieser Strom fließt in einer ersten Periode, in der der Strom durch den mit dem Anschluss C verbundenen Strang keinen Nulldurchgang hat, in dem mit dem Anschluss C verbundenen Strang stets in der gleichen Richtung.
Vom zweiten Schaltzustand zum dritten Schaltzustand und umgekehrt ändert sich die äußere Beschaltung des mit dem Anschluss C verbundenen Strangs. Mal ist der Anschluss C mit dem positiven Potential mal mit dem negativen Potential verbunden. Das bedeutet, dass der durch den Anschluss C fließende Strom je nach dem ob der zweite oder der dritte Schaltzustand eingenommen wird, mal einen negativen, mal einen positiven Beitrag zum durch den Messwiderstand fließenden Strom hat.
Ändert sich also der Strom durch den Messwiderstand beim Wechsel vom zweiten Schaltzustand zum dritten Schaltzustand oder umgekehrt, hat der Strom durch den Anschluss C und damit auch durch den mit dem Anschluss C verbundenen Strang eine Beitrag zum Strom durch die B6C-Schaltung und kann daher nicht null sein. Ändert sich der Strom durch den Messwiderstand und damit durch die B6C-Schaltung nicht, fehlt dieser Beitrag und der Strom durch den mit dem Anschluss C verbundenen Strang ist zu diesem Zeitpunkt null und hat einen Nulldurchgang.
Da im zweiten und im dritten Schaltzustand der Strom durch die mit den Anschlüssen A und B verbundenen Stränge vollständig über den Messwiderstand R fließt und in diesen Schaltzuständen bei einem Nulldurchgang des Strom über den Anschluss C und den damit verbundenen Strang kein Strom durch den Anschluss C fließt, kann der durch die Anschlüsse A und B fließende Strom mittels des Messwiderstands unmittelbar erfasst werden.
Diese Erkenntnisse macht sich die Erfindung insbesondere zu nutze. Für die Erfindung wird die Tatsache ausgenutzt, dass bei einem Nulldurchgang des Stroms in einem der Stränge in den beiden Schaltzuständen, in denen ein oder zwei Stränge mit dem positiven Potential verbunden sind, der Strom durch die B6C-Schaltung gleich ist.
Erfindungsgemäß wird das umgesetzt, in dem der durch die Versorgungsschaltung fließende Strom zu verschiedenen Abtastzeitpunkten in einer ersten Periode abgetastet wird.
Dabei liegen beim anhand der Figuren erläuterten Beispiel die Abastzeitpunkte in Zeitintervallen, die durch unterschiedliche Schaltzustände gekennzeichnet sind. Beim Beispiel befindet sich unter diesen Schaltzuständen ein Schaltzustand, in dem an einem Strang ein Spannungspuls anliegt, und ein weiterer Schaltzustand, in dem an zwei Strängen ein Spannungspuls anliegt. Durch Vergleich der durch die Abtastung ermittelten Werte des Stroms wird dann im Beispiel festgestellt, ob in einem der Stränge ein Nulldurchgang vorliegt oder nicht. Sind die Werte für den Strom zu beiden Abtastzeitpunkten gleich oder ist die Differenz kleiner als ein vorbestimmter Wert, liegt ein Nulldurchgang in dem Strang vor, dessen Anbindung an die Gleichspannungsquelle durch die Änderung des Schaltzustands geändert wurde.
Beim anhand der Figuren erläuterten Beispiel werden die PWM-Signale zur Ansteuerung der Transistoren so erzeugt, dass, anders als es verbreitet ist, die Transistoren – falls sie in einer ersten Periode durchgeschaltet werden sollen – nicht mit dem Beginn der ersten Periode einschalten. Der Einschaltzeitraum der Transistoren wird dagegen symmetrisch zur Mitte der ersten Periode gelegt, was Vorteile hinsichtlich der EMV hat. Daraus ergibt sich, wie man insbesondere aus den 6 und 7 erkennen kann, dass die drei verschiedenen vorstehend näher erläuterten Schaltzustände 1, 2 und 3 in der Reihenfolge Schaltzustand 1, Schaltzustand 2, Schaltzustand 3, Schaltzustand 2, Schaltzustand 1 eingenommen werden. Innerhalb einer Periode werden die Schaltzustände 1 und 2 zweimal eingenommen.
Wird bei anderen PWM jeder Zustand nur einmal während einer ersten Periode eingenommen, hat dieses keinen Einfluss auf die Erfindung. Die Abtastzeitpunkte müssen nur so festgelegt werden, dass während der richtigen Schaltzustände, im Beispiel die Schaltzustände 2 und 3 der Strom durch die Versorgungsschaltung 1 abgetastet wird. Die Abtastzeitpunkte sind in den 6 und 7 mit Pfeilen gekennzeichnet. In 6 bezeichnet CZC die erste Periode, in welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Nulldurchgang erkannt wird.
Insbesondere aus den 6 und 7 ist erkennbar, dass der Strom durch die B6C-Schaltung während eines Schaltzustands 2 oder 3 nicht konstant ist, was im Wesentlichen an den sinusförmigen Strömen in den Strängen liegt. Schon allein deshalb ist es sinnvoll und vorteilhaft, wenn mit einem erfindungsgemäßen Verfahren der Nulldurchgang nicht nur dann erkannt wird, wenn die Abtastwerte des Stroms durch die B6C-Schaltung exakt gleich sind, sondern auch dann erkannt wird, wenn die Differenz der Beträge eine vorbestimmte Grenze nicht überschreitet. Vorteilhaft kann auch betrachtet werden, wann die Differenz das Vorzeichen wechselt.
Die in der 8 dargestellte Logikschaltung weist drei Eingänge auf, über welche der Logikschaltung PWM-Signale PWM_Phase_A, PWM_Phase_B, PWM_Phase_C zugeführt werden. Bei einem hohen Pegel des PWM-Signals PWM_Phase_A wird der mit dem Anschluss A des Stators verbundene Transistor T1 der ersten Gruppe durchgeschaltet. Bei einem niedrigen Pegel des PWM-Signals PWM_Phase_A wird der mit dem Anschluss A des Stators verbundene Transistor T2 der zweiten Gruppe durchgeschaltet. Entsprechend werden durch das PWM-Signal PWM_Phase_B die mit dem Anschluss B des Stators verbundenen Transistoren T3, T4 und durch das PWM-Signal PWM_Phase_C die mit dem Anschluss C des Stators verbundenen Transistoren T5, T6 alternierend geschaltet.
Die drei PWM-Singale PWM_Phase_A, PWM_Phase_B, PWM_Phase_C werden einem XOR-Gatter und einem OR-Gatter zugeführt, in denen die Signal miteinander verknüpft werden.
Das Ausgangsignal des XOR-Gatters wird einem ersten Abtast-Halte-Glied als Triggersignal zugeführt, in welchem das Triggersignal die Abtastung des durch die B6C-Schaltung fließenden Strom auslöst. Dem ersten Abtast-Halte-Glied kann ein Filter, insbesondere ein Tiefpassfilter nachgeschaltet sein, mit welchem das Ausgangssignal des ersten Abtast-Halte-Glieds gefiltert wird.
Das Ausgangsignal des XOR-Gatters ist immer dann 1, wenn nur eines der PWM-Singale PWM_Phase_A, PWM_Phase_B, PWM_Phase_C einen hohen Pegel hat. Das erste Abtast-Halte-Glied tastet daher dann den Strom durch die B6C-Schaltung ab, wenn die B6C-Schaltung im Schaltzustand 2 ist. Das Ausgangsignal des ersten Abtast-Halte-Glieds liefert einen Abastwert für den Schaltzustand 2.
Das Ausgangsignal des XOR-Gatters wird ferner über NOT-Gatter geführt. Das NOT-Gatter liefert ein Ausgangsignal vom Wert 1, wenn keines, zwei oder drei der PWM-Signale PWM_Phase_A, PWM_Phase_B, PWM_Phase_C einen hohen Pegel haben. Hat nur eines der PWM-Signale PWM_Phase_A, PWM_Phase_B, PWM_Phase_C einen hohen Pegel, ist das Ausgangsignal des NOT-Gatters 0.
Das Ausgangssignal des NOT-Gatters wird mit dem Ausgangsignal des OR-Gatters in einem AND-Gatter verknüpft. Das OR-Gatter liefert am Ausgang eine 1, solange eines der PWM-Signale PWM_Phase_A, PWM_Phase_B, PWM_Phase_C einen hohen Pegel hat. Der Ausgang des AND-Gatters liefert eine 1, wenn der Ausgang des ODER-Gatters und der Ausgang des NOT-Gatters eine 1 liefern. Das ist dann der Fall, wenn zwei oder drei der PWM-Singale PWM_Phase_A, PWM_Phase_B, PWM_Phase_C einen hohen Pegel haben. Da im Beispiel der Fall nicht eintreten kann, dass drei der PWM-Singale PWM_Phase_A, PWM_Phase_B, PWM_Phase_C einen hohen Pegel haben, liefert das AND-Gatter eines 1, nur wenn zwei der PWM-Singale PWM_Phase_A, PWM_Phase_B, PWM_Phase_C einen hohen Pegel haben
Das Ausgangsignal des AND-Gatters wird einem zweiten Abtast-Halte-Glied als Triggersignal zugeführt. Das zweite Abtast-Halte-Glied tastet daher dann den Strom durch die B6C-Schaltung ab, wenn die B6C-Schaltung im Schaltzustand 3 ist. Das Ausgangsignal des ersten Abtast-Halte-Glied liefert einen Abastwert für den Schaltzustand 3.
Die Ausgangsignale des ersten Abtast-Halte-Glieds und des zweiten Abtast-Halte-Glieds werden einem Komparator C zugeführt (9, Schritt 1), dessen Ausgangssignal immer dann eine Flanke hat, wenn das Vorzeichen der Differenz zwischen den Abtastwerten, d.h. den Ausgangssignalen der Abtast-Halte-Glieder wechselt. Jede Flanke am Ausgang des Komparators C markiert dann einen Nulldurchgang des Stroms in dem Strang, dessen erster Anschluss beim Wechsel vom zweiten Schaltzustand in den dritten Schaltzustand von einer Verbindung mit dem Anschluss der Gleichspannungsquelle für das negative Potential zu einer Verbindung mit dem Anschluss der Gleichspannungsquelle für das positive Potential wechselt oder umgekehrt.
Grundsätzlich ist es möglich, die Triggersignale für die Abtast-Halte-Glieder auch durch einen Mikrocontroller, also durch eine Software-Lösung zu erzeugen und den Komparator als Software zu realisieren.
Ist einmal ein Nulldurchgang erkannt worden (9, Schritt 2), wird für den Strang, in dem der Nulldurchgang erkannt wurde, das PWM-Signals PWM_Phase_A, PWM_Phase_B, PWM_Phase_C für die diesem Strang zugeordneten Transistoren der B6C-Schaltung unterbrochen (9, Schritt 3). Das bedeutet, dass der Transistor der ersten Gruppe T1, T3, T5 nicht durchschaltet und auch der Transistor der zweiten Gruppe T2, T4, nicht durchschaltet. Dann fällt zwischen dem ersten Anschluss des Strangs und dem zweiten Anschluss dieses Strangs, d.h. dem Sternpunkt die Back-EMF ab, die dann auf bekannte Art und Weise gemessen werden kann.
Das gewählte Pulsmuster und die sich daraus ergebenden Strangspannungen sind vorteilhaft für die Messung der Back-EMF. Der Vorteil der gewählten Phasenspannung liegt darin, dass sowohl eine positive als auch eine negative Back-EMF gemessen werden kann, ohne dass Einfluss auf die Spannungen in den anderen Strängen genommen werden muss.
Im Betrieb des Motors eilt der Strangstrom der Strangspannung nach. Daher lässt sich feststellen: Im Leerlauf des Motors beträgt die Phasenverschiebung zwischen Strangspannung und Strangstrom nahezu 0°. Unter Belastung kommt es zu einer Phasenverschiebung zwischen Strangspannung und Strangstrom. Bis zu einer Stromnacheilung von 30° hat die Strangspannung eines um 120° v oreilenden Strangs nahezu den maximalen Wert. D.h. der Spannungspuls hat nahezu die maximale Breite. Die Spannung in dem Strang, der um 120° nacheilt, liegt auf negativem Potential. Damit liegt für die Dauer des Pulses des voreilenden Strangs ein Spannungsteiler vor. Der Spannungsteiler wird aus den beiden Strängen gebildet, in denen beim Nulldurchgang des Stroms in einem Strang Ströme fließen.
Bei einem stehenden Motor kann die Spannung am Sternpunkt an dem ersten Anschluss des Strangs gemessen werden (Schritt 4), in dem der Strom den Nulldurchgang hatte und dessen PWM-Signal unterbrochen ist. Die Spannung am Sternpunkt hat dann den Wert der halben Betriebsspannung. Rotiert der Rotor, wird diese Spannung mit der Back-EMF überlagert und die sich aus der Überlagerung ergebende Spannung ist an dem ersten Anschluss des Strangs messbar, in dem der Strom den Nulldurchgang hatte und dessen PWM-Signal abgeschaltet ist. Nach der Messung kann das PWM-Signal für diesen Strang wieder fortgesetzt werden (Schritt 5). Liegt die gemessene Spannung unter der halben Betriebsspannung (9, Schritte 6 und 7), eilt die Back-EMF dem Strom nach. Liegt die gemessene Spannung über der halben Betriebsspannung, eilt die Back-EMF dem Strom voraus.
Ziel der Regelung eines bürstenlosen Gleichstrommotors ist der Synchronverlauf der Back-EMF und des Strangstroms. Dann kann ein maximales Drehmoment erreicht werden. Das bedeutet, dass der Winkel zwischen der Back-EMF und dem Strom auf null geregelt werden muss. Der eine Phasenwinkel zwischen Strangstrom und Back-EMF im gleichen Strang kann aus dem ermittelten Stromnulldurchgang und der gemessenen Back-EMF ermittelt werden. Die Stellgröße zum Variieren der Phasenverschiebung ist der Tastgrad der PWM-Signale (siehe 9, Schritte 8 und 9)
Bezugszeichenliste

T1: Transistor der ersten Gruppe, mit erstem Anschluss A des Stators verbunden
T2: Transistor der zweiten Gruppe, mit erstem Anschluss A des Stators verbunden
T3: Transistor der ersten Gruppe, mit erstem Anschluss B des Stators verbunden
T4: Transistor der zweiten Gruppe, mit erstem Anschluss B des Stators verbunden
T5: Transistor der ersten Gruppe, mit erstem Anschluss C des Stators verbunden
T6: Transistor der zweiten Gruppe, mit erstem Anschluss C des Stators verbunden
A, B, C: erste Anschlüsse des Stators
C: Komparator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2007/026241 A2 [0013, 0014, 0014]
WO 2010046386 A2 [0013]
WO 2010/046386 A2 [0015]

Claims

Verfahren zur Erkennung eines Nulldurchgangs eines Stroms durch einen Strang eines bürstenlosen Gleichstrommotors, der über eine von einer Steuerung gesteuerten Versorgungsschaltung, die Stromrichterventile aufweist, mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, – wobei die Versorgungsschaltung eingangsseitig mit der Gleichspannungsquelle verbunden ist und ausgangsseitig Außenleiteranschlüsse aufweist, – wobei der Gleichstrommotor einen permanent erregten Rotor und einen Stator mit wenigstens drei Stränge mit wenigstens jeweils einer Spule aufweist, die in einer Sternschaltung mit einem ersten Anschluss mit einem der Außenleiteranschlüsse und mit einem zweiten Anschluss mit einem Sternpunkt oder in einer Polygonschaltung mit den ersten Anschlüssen und den zweiten Anschlüssen mit den Außenleiteranschlüssen verbunden sind, und – wobei die Stromrichterventile der Versorgungsschaltung mittels der Steuerung so zum Schließen angesteuert werden, dass an jedem Strang während einer ersten Perioden mit einer ersten Periodendauer (T1) ein Spannungspuls mit einer Pulsdauer τ bei 0 ≤ τ < T1 anliegt und durch die Versorgungsschaltung ein Strom fließt, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Versorgungsschaltung fließende Strom zu verschiedenen Abtastzeitpunkten in einer der ersten Periode abgetastet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede erste Periode in aufeinanderfolgende Zeitintervalle unterteilt ist und dass die Abtastzeitpunkte innerhalb verschiedener Zeitintervalle einer ersten Periode liegen, wobei sich die Zeitintervalle durch unterschiedliche Schaltzustände der Stromrichterventile der Versorgungsschaltung unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungspulse periodische Pulsmuster mit zweiten Perioden bilden, wobei eine Periodendauer der zweiten Periode ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Periodendauer ist und wobei die Pulsmuster zur Ansteuerung der Stromrichterventile um 360° geteilt durch die Anzahl der Stränge des Stators zu einander phasenverschoben sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die während den ersten Perioden in den verschiedenen Strängen auftretenden Spannungspulse in einer einzelnen der ersten Perioden unterschiedliche Pulsdauern haben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu den einzelnen Abtastzeitpunkten während einer ersten Periode entweder an einem Strang des Stators ein Spannungspuls anliegt oder an zwei unterschiedlichen Strängen des Stators Spannungspulse anliegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor drei Stränge hat.
Verfahren nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom durch die Versorgungsschaltung zweimal innerhalb einer ersten Periode abgetastet wird, und zwar – das eine Mal, wenn der erste Anschluss eines der Stränge der drei Stränge mit einem negativen Potential der Gleichspannungsquelle verbunden ist und die ersten Anschlüsse der übrigen beiden Stränge von den drei Strängen mit einem positiven Potential der Gleichspannungsquelle verbunden sind, und – das andere Mal, wenn die ersten Anschlüsse von zwei Strängen der drei Stränge mit dem negativen Potential der Gleichspannungsquelle verbunden sind und der erste Anschluss des übrigen Strangs der drei Stränge mit einem positiven Potential der Gleichspannungsquelle verbunden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den zu den Abtastzeitpunkten gemessenen Werten des Stroms durch die Versorgungsschaltung der Zeitpunkt eines Nulldurchgangs wenigstens eines der durch einen der Stränge fließenden Stroms ermittelt wird, insbesondere des durch den dritten Strang fließenden Stroms.
Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Zeitpunkt eines Nulldurchgangs des durch den dritten Strang fließenden Stroms der Zeitpunkt ermittelt wird, zu dem die an den Abtastzeitpunkten gemessenen Ströme gleich groß sind oder die Differenz zwischen den beiden Strömen einen festgelegten Betrag nicht überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsmuster so gewählt sind, dass eine an den Strängen anliegende Strangspannung für ein Drittel der zweiten Periode gleich null ist.
Vorrichtung zur Erkennung eines Nulldurchgangs eines Stroms durch einen Strang eines bürstenlosen Gleichstrommotors, der über eine gesteuerte Versorgungsschaltung mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Messen des Stroms durch die Versorgungsschaltung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Auswerten der Messwerte des Stroms durch die Versorgungsschaltung zu verschiedenen Abtastzeitpunkten aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Mitteln zum Auswerten der Messwerte von verschiedenen Abtastzeitpunkten innerhalb einer ersten Periode vergleichbar sind.