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Die Erfindung betrifft eine Ansteuereinrichtung für elektrische Maschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Es ist bekannt, elektrische Maschinen zu jedem Zeitpunkt fremdgeführt zu betreiben. Die Drehzahl des Antriebes ist zu jedem Zeitpunkt exakt bekannt. Die Maschine kann allerdings nicht mit optimalem Drehmoment beschleunigt werden, weil der Lastwinkel im fremdgeführten Betrieb unter 90° bleiben muß (Lastwinkelreserve). Für die Beschleunigung muß eine entsprechende Rampe definiert sein, was erheblichen Aufwand bedeutet. Darüber hinaus kann der Antrieb dann stehenbleiben, wenn das Lastmoment das Kippmoment auch nur kurzzeitig übersteigt. Das Antriebsmoment eines außer Tritt gefallenen Synchronmotors ist normalerweise nahezu Null, so daß ein selbständiger erneuter Anlauf nicht stattfindet.
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Es sind auch Antriebe bekannt, die zu jedem Zeitpunkt selbstgeführt betrieben werden, gegebenenfalls mit einer Drehzahlregelung. Solche Antriebe können mit optimalem Drehmoment beschleunigt werden. Allerdings ist die Drehzahl nach Erreichen der Soll-Drehzahl nur mit einer endlichen Genauigkeit einzuhalten. Eine Regelung, die über eine längere Zeit die Drehzahlabweichung zu Null regelt, ist aufwendig und kann kurzzeitige kleine Drehzahlabweichungen nicht verhindern.
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Es sind auch Ansteuereinrichtungen bekannt (
US 4 012 679 A ), mit denen ein Synchronmotor gestartet und betrieben wird. Er kann im Anlauf über eine erste Ansteuerung selbstgeführt betrieben werden. Nach Erreichen einer bestimmten Solldrehzahl wird der Synchronmotor über eine zweite Ansteuerschaltung fremdgeführt. Dazu wird während des Starts die zu erreichende Solldrehzahl, die als Ausgangsfrequenz der zweiten Ansteuerschaltung vorliegt, in einem Vergleicher mit der der Ist-Drehzahl des Synchronmotors entsprechenden Ausgangsfrequenz der ersten Ansteuerschaltung verglichen. Wenn die Ist-Drehzahl die Soll-Drehzahl erreicht, wird über eine Steuereinheit vom selbstgeführten in den fremdgeführten Betrieb umgeschaltet. Durch den Einsatz zweier Ansteuerschaltungen für den selbst- und den fremdgeführten Betrieb ist diese Ansteuereinrichtung aufwendig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Ansteuereinrichtung so auszubilden, daß die elektrische Maschine bei einfacher Ausbildung der Ansteuereinrichtung rasch auf die Soll-Drehzahl beschleunigt und bei dieser Soll-Drehzahl zuverlässig gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei der Ansteuereinrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Mit der erfindungsgemäßen Ansteuerung ist es möglich, die elektrische Maschine mit optimalem Drehmoment auf Soll-Drehzahl zu beschleunigen. Sobald die Soll-Drehzahl erreicht ist, wird durch die Ausgangsgröße des Vergleichers die elektrische Maschine in den fremdgeführten Betriebsmodus geschaltet, indem die Soll-Drehzahl mit optimaler Genauigkeit ohne Regelabweichungen beibehalten wird. Für die Umschaltung zwischen den verschiedenen Betriebsmodi ist nur eine einzige Ansteuerschaltung vorgesehen.
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Die Soll-Drehzahl wird vorteilhaft durch die Frequenz eines Eingangssignales vorgegeben, während die Ist-Drehzahl vorteilhaft aus der Frequenz eines in der elektrischen Maschine gemessenen Signales, beispielsweise aus den in der Maschine integrierten Encodern, ermittelt wird. Die beiden Frequenzen werden im Vergleicher, der beispielsweise eine PLL ist, verglichen. Der Ausgang des Vergleichers läßt erkennen, ob die Ist-Drehzahl mit der Soll-Drehzahl übereinstimmt oder nicht. Sobald die beiden Drehzahlen gleich sind, wird in den fremdgeführten Betriebsmodus gewechselt. Die Rückschaltung in den selbstgeführten Betriebsmodus erfolgt, sobald die Drehzahlen nicht mehr gleich sind. Diese Rückschaltung kann aber auch dann erfolgen, wenn der Lastwinkel eine bestimmte Grenze überschreitet. Die erfindungsgemäße Ansteuerung ermöglicht selbstanlaufende Antriebe mit optimaler Drehzahlkonstanz, ohne daß eine aufwendige Regelschaltung erforderlich ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
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1 in einem Blockschaltbild eine erfindungsgemäße Ansteuereinrichtung,
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2 in einem Blockschaltbild eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ansteuereinrichtung,
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3 ein Kommutierungsmodul der Ansteuereinrichtung gemäß 2,
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4 ein Drehzahlvergleichs-Modul der erfindungsgemäßen Ansteuereinrichtung.
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Die Ansteuereinrichtung dient zur Ansteuerung von Elektromotoren 4. Sie werden so gesteuert, daß sie mit gutem Wirkungsgrad auf die Soll-Drehzahl beschleunigt werden und daß diese Soll-Drehzahl mit optimaler Genauigkeit ohne Regelabweichungen beibehalten wird. Die Ansteuereinrichtung erkennt eine Abweichung der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl und schaltet entsprechend zwischen selbstgeführter und fremdgeführter Betriebsart hin und her. Die Soll-Drehzahl wird durch die Frequenz eines Eingangssignals 1 vorgegeben, das einem Drehzahl-Vergleicher 2 zugeführt wird. Er erhält außerdem ein Ist-Signal 3, das aus der Frequenz eines am anzusteuernden Motor 4 gemessenen Signals ermittelt wird. Zur Ermittlung dieses Ist-Signals können beispielsweise in den Elektromotor 4 integrierte Hall-Elemente 4a verwendet werden. Als weitere Encoder kommen auch Resolver, optische und kapazitive Encoder, Back-EMF und dergleichen in Betracht. Mit den Encodern 4a wird die aktuelle Position des Rotors des Elektromotors 4 ermittelt. Das Soll-Signal 1 und das Ist-Signal 3 werden im Drehzahl-Vergleicher 2 miteinander verglichen. Solange die beiden Signale 1, 3 unterschiedlich sind, weicht die Drehzahl des Elektromotors 4 von der Soll-Drehzahl ab. In diesem Falle erfolgt der Antrieb des Elektromotors 4 selbstgeführt. Diese Antriebsart stellt sicher, daß der Elektromotor 4 mit maximal möglichem Wirkungsgrad rasch auf die gewünschte Soll-Drehzahl beschleunigt bzw. abgebremst wird. Sobald die Ist- und die Soll-Drehzahl übereinstimmen, wird in die fremdgeführte Betriebsart umgeschaltet. Auch in dieser Betriebsart wird laufend die Soll- mit der Ist-Drehzahl verglichen. Sobald die Soll-Signale 1 und die Ist-Signale 3 voneinander abweichen, erfolgt die Rückschaltung in die selbstgeführte Betriebsart. Die Umschaltung zwischen der selbstgeführten und der fremdgeführten Betriebsart erfolgt in beiden Richtungen automatisch. Der Umschaltzeitpunkt wird hierbei einfach und dennoch präzise erkannt, so daß die Drehzahl des Elektromotors 4 mit hoher Präzision auf dem Sollwert gehalten werden kann.
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Als weiteres Umschaltkriterium wird außer der Drehzahl der Lastwinkel herangezogen. Hierzu ist die Ansteuereinrichtung mit einem Lastwinkel-Erkennungsmodul 5 versehen, das ein Signal 6 sowie ein Signal 7 erhält. Das Modul 5 ermittelt anhand der Signale 6, 7 die Abweichung der Rotorposition des Elektromotors 4 (Signal 6) von der Feldvektorposition (Signal 7). Die Feldvektorposition ist die Position des Feldvektors, wie er durch die Motorströme eingestellt werden soll. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes wird durch ein Flip-Flop 17 in einen selbstgeführten Modus geschaltet. Die Signale 6, 7 werden im Modul 5 miteinander verglichen. Hierbei wird eine definierte Position des Stromzeigers mit der durch die Hall-Signale der Hall-Elemente 4a des Elektromotors 4 definierten Motorposition verglichen. Der Unterschied dieser beiden Positionen ist der Lastwinkel des Elektromotors 4. Bei einem vorgegebenen Lastwinkel wird ein entsprechendes Signal erzeugt, damit die Ansteuereinrichtung in den selbstgeführten Betriebsmodus umschaltet. In diesem Modus wird der Stromzeiger stets so eingestellt, daß der Lastwinkel 90° beträgt.
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Zur Ermittlung der für den selbstgeführten Betriebsmodus optimalen Feldvektorposition aus der Rotorposition des Elektromotors 4, d. h. bei einem Lastwinkel von 90°, ist ein 90°-Umsetzer 23 vorgesehen. Er erhält die von den Encodern 4a ermittelten Ist-Rotorpositionswerte.
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Das Flip-Flop 17 erzeugt ein Signal „Modus”, das einem Feldvektor-Positionszähler 24 zugeführt wird. Mit dem Signal „Modus” wird die Funktion zwischen der selbstgeführten und der fremdgeführten Betriebsart umgeschaltet. Die Feldvektorposition wird im selbstgeführten Betriebsmodus zu jedem Zeitpunkt auf den für diesen Modus optimalen Wert eingestellt, d. h. der Lastwinkel beträgt 90°. Das vom 90°-Umsetzer 23 kommende Signal wird im Feldvektor-Positionszähler 24 durchgeschaltet. Im fremdgeführten Betriebsmodus wird kontinuierlich die Feldvektorposition mit der durch das Soll-Signal 1 vorgegebenen Geschwindigkeit weitergeschaltet.
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Der Feldvektor-Positionszähler 24 liefert ein Signal „Feldvektor-Position” an einen Matrixbaustein 9, der die gewünschte Feldvektorposition in die dafür notwendigen Motorströme umsetzt.
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Wenn der Vergleicher 2 feststellt, daß das aus der Rotorposition ermittelte, die Rotorgeschwindigkeit charakterisierende Ist-Signal 3 mit dem die Sollgeschwindigkeit charakterisierenden Soll-Signal 1 übereinstimmt, wird das Flip-Flop 17 auf „fremdgeführt” geschaltet.
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Der Elektromotor 4 ist elektronisch kommutiert. Die Kommutierung der drei Motorphasen des Elektromotors 4 erfolgt mit einem Kommutierungsmodul 8 (2). Das Modul 8 hat einen Kommutierungsbaustein 8a, der im Ausführungsbeispiel drei Hall-Signale Hall1 bis Hall3 erhält. Weiter erhält der Baustein 8a ein Richtungssignal Dir, das Taktsignal Clk sowie das Enable-Signal En1. Der Baustein 8a hat ferner den Eingang Mode, über den Modesignale einer PLL 10 (Phase-Locked Loop) zugeführt werden. Ist der Eingang Mode Low, erfolgt die Kommutierung des Elektromotors 4 selbstgeführt, wodurch er mit maximalem Drehmoment beschleunigt. Wird der Eingang Mode High wird der Elektromotor 4 mit einer durch das Taktsignal Clk vorgegebenen Geschwindigkeit fremdgeführt.
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Die Ausgänge Enx und Polx des Bausteines 8a stellen für jede Motorphase Signale für Leistungstreiber 11 bis 13 (1) des Elektromotors 4 bereit. Diese an den Ausgängen Enx anstehenden Signale schalten den entsprechenden Phasenstrom mit der durch die an den Ausgängen Polx anstehenden Signale definierten Stromrichtung ein.
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Das Kommutierungsmodul 8 enthält eine Look-Up-Tabelle 14 (LUT Lastwinkel). Diesem Baustein 14 werden die an den Ausgängen Enx und Polx des Bausteines 8a anstehenden Signale zugeführt. Außerdem werden diesem Baustein 14 die Hall-Signale Hallx zugeführt. Die Look-Up-Tabelle 14 vergleicht die durch die Signale Enx und Polx definierte Position des Stromzeigers mit der durch die Hall-Signale Hallx wiedergegebene Rotorposition des Elektromotors 4. Der Unterschied dieser beiden Positionen ist der Lastwinkel des Elektromotors 4. Wird er 180°, wird der Ausgang „LW = 180°” des Bausteines 14 aktiviert. Die drei Hall-Signale Hallx werden einem ExOr-Gatter G1 zugeführt. In diesem Gatter wird aus diesen Hall-Signalen Hallx ein Taktsignal mit einer zur Ist-Drehzahl des Elektromotors 4 proportionalen Frequenz erzeugt. Sie berechnet sich aus dem Produkt aus der Polpaarzahl, der Anzahl der Hall-Elemente 4a und der Drehzahl des Elektromotors 4. Die Soll-Drehzahl des Elektromotors 4 im fremdgeführten Modus ist durch einen konstanten Faktor proportional mit der Frequenz des Taktsignales Clk verknüpft. Der Faktor berechnet sich aus dem Produkt aus der Polpaarzahl des Elektromotors 4 und der Anzahl der Taktimpulse pro Stromperiode. Um die Ist-Drehzahl des Elektromotors 4 mit der gewünschten Soll-Drehzahl zu vergleichen, können hierfür die Frequenzen dieser beiden Signale verwendet werden. Zu diesem Zweck werden das Taktsignal Clk einem Teiler 15 und das Ausgangssignal des ExOr-Gatters G1 einem Teiler 16 zugeführt. Mit den beiden Teilern 15, 16 werden die beiden Frequenzen auf identische Werte geteilt. Das Ausgangssignal des Teilers 15 wird dem Eingang ClkSoll und das Ausgangssignal des Teilers 16 dem Eingang ClkMotor der PLL 10 zugeführt. In ihr werden diese beiden Signale miteinander verglichen. Die PLL 10 hat Ausgänge „ZuSchnell” und „ZuLangsam”. Wenn die PLL 10 aufgrund ihres Vergleiches eine zu niedrige Motordrehzahl feststellt, wird der Ausgang „ZuSchnell” gelöscht. Der Ausgang des der PLL 10 nachgeschalteten Gatters G2 bleibt Low, so daß der Baustein 8a an seinem entsprechenden Eingang Mode das entsprechende Modesignal Low erhält. Stellt die PLL 10 zu einem späteren Zeitpunkt fest, daß die Ist-Drehzahl des Elektromotors 4 mit der Soll-Drehzahl übereinstimmt, wird der Ausgang „ZuLangsam” ebenfalls gelöscht, das Gatter G2 schaltet auf High und das High-Signal wird dem Mode-Eingang des Bausteines 8a zugeführt. In diesem Falle wird auf den fremdgeführten Modus umgeschaltet.
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Ist die Ist-Drehzahl des Elektromotors 4 jedoch zu hoch, wird der Ausgang „ZuSchnell” der PLL 10 aktiviert. Das Ausgangssignal wird invertiert (Invertierglied G3) und dem Eingang EN2 des Bausteines 8a zugeführt, wodurch die Kommutierung des Elektromotors 4 abgeschaltet wird. Der Elektromotor 4 kann dann so weit auslaufen, bis die Ist-Drehzahl genau der Soll-Drehzahl entspricht oder unter sie fällt. Für die Synchronisierung der Kommutatorschaltung wird zusätzlich der Eingang Mode des Bausteines 8a auf Low gesetzt.
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Die PLL 10 hat den Eingang „Lastwinkel”, der mit dem Ausgang „LW = 180°” des Bausteines 14 verbunden ist. Der Eingang „Lastwinkel” der PLL 10 ist notwendig, um deren Ausgänge „ZuLangsam” und „ZuSchnell” zu setzen, wenn der Elektromotor 4 im fremdgeführten Modus außer Tritt fällt, um in diesem Falle in die selbstgeführte Betriebsart zurückwechseln zu können.
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Die Kommutierung kann über das Signal „Mode” zwischen der fremdgeführten (Mode = High) und der selbstgeführten (Mode = Low) Betriebsweise umgeschaltet werden. Den beiden Tabelleneinheiten 26, 27 wird ein Signal „Dir” zugeführt, das die Drehrichtung des Elektromotors 4 für die beiden Betriebsarten beeinflußt. Über die Signale „EN1” und „EN2” können alle Ausgänge deaktiviert und auf diese Weise die Motorströme abgeschaltet werden. In der fremdgeführten Betriebsart, in der das Signal „Mode” High gesetzt ist, sind die asynchronen Set- und Reseteingänge von sechs Flip-Flops 25 deaktiviert, denen UND-Gatter 18 vorgeschaltet sind. Die Flip-Flops 25 haben jeweils einen Eingang „ClkEn”. Diese Eingänge sind aktiviert, d. h. die Flip-Flops 25 sind D-Flip-Flops ohne Set und ohne Reset. Die Flip-Flops 25 bilden zusammen mit der Tabelleneinheit 26 einen Moore-Automaten. Die Ausgänge der Flip-Flops 25 übernehmen bei jeder steigenden Flanke des Signales „CLK” den jeweils am Eingang D anliegenden Zustand. Die Eingänge D der Flip-Flops 25 sind mit den Ausgängen B1 bis B6 der Tabelleneinheit 26 verbunden. Die Tabelleneinheit 26 stellt in Abhängigkeit der Ausgänge und des Richtungssignales „Dir” zu jedem Stand den nächsten Zustand an den D-Eingängen der Flip-Flops 25 bereit.
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Im selbstgeführten Modus, bei dem das Signal „Mode” Low ist, werden die Eingänge „ClkEn” der Flip-Flops 25 mit dem Mode-Signal deaktiviert und die Set- und Reset-Eingänge der Flip-Flops durch die UND-Gatter 18 freigegeben. Die Flip-Flops 25 sind nunmehr asynchrone RS-Flip-Flops, die nicht mehr auf das zugeführte Signal „CLK” reagieren. Die Flip-Flops 25 werden durch die Tabelleneinheit 27 in Abhängigkeit der drei Hall-Signale ”Hall1”, ”Hall2” und ”Hall3” sowie des Richtungssignales „Dir” so gesetzt, daß der aus den Hall-Signalen ermittelte Lastwinkel jederzeit möglichst nahe bei 90° liegt. Die Hall-Signale liegen an den Eingängen H1 bis H3 der Tabelleneinheit 27 an.
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Da im selbstgeführten und im fremdgeführten Betriebsmodus die Kommutierungssignale durch dieselben Flip-Flops 25 erzeugt werden, tritt im Augenblick des Umschaltens von der selbstgeführten in die fremdgeführte Betriebsweise kein Sprung im Winkel des Stromvektors auf. Unmittelbar nach dem Umschalten enthalten die Flip-Flops 25 den Zustand für den Lastwinkel von 90°, wie auch unmittelbar vor dem Umschalten. Wenn die Umschaltung zwischen den beiden Betriebsarten genau bei der gewünschten Drehzahl erfolgt, wird der Stromvektor dann fremdgeführt mit derselben Geschwindigkeit wie vor dem Umschalten weitergeführt.
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Die PLL 10 hat einen Phasen-Frequenz-Detektor 19 (4), dem die beiden Signale „ClkSoll” und „ClkMotor” zugeführt werden. Im Detektor 19 werden die Frequenzen dieser beiden Signale miteinander verglichen. Jedes Signal setzt bei einer steigenden Flanke je ein Flip-Flop 20 und 21. Die beiden Signale „ClkSoll” und „ClkMotor” stehen an den Eingängen „CLK” der beiden Flip-Flops 20, 21 an. Die Ausgangssignale „QSoll” und „QMotor” der beiden Flip-Flops 20, 21 liegen jeweils an einem Gatter G5 und G6 an.
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Die PLL 10 hat ferner die Gatter G1 bis G4, die ein Signal „Reset” aktivieren, sobald die beiden Flip-Flops 20, 21 gesetzt sind. Die Gatter G1 bis G4 stellen sicher, daß der Reset erst dann endet, wenn beide Flip-Flops 20, 21 wieder gelöscht worden sind.
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Ist beispielsweise die Frequenz des Signals „ClkSoll” höher als die Frequenz des Signals „ClkMotor”, wird nach einem Reset das Signal „QSoll” des Flip-Flops 20 immer vor dem Signal „QMotor” des Flip-Flops 21 erneut gesetzt. Dementsprechend kann „QMotor” immer nur für einen Augenblick gesetzt sein, denn das Signal verursacht sofort die eigene Löschung, da „QSoll” bereits gesetzt ist.
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Das Ausgangssignal „Motor > Soll” des Gatters G6 kann somit niemals aktiv werden, da „QMotor” niemals high ist, solange QSoll Low ist. Das Ausgangssignal „Soll > Motor” des Gatters G5 wird dagegen zwischen den Zeitpunkten zeitweise aktiv, wenn „QSoll” nach einem Reset erneut gesetzt wird, bis auch „QMotor” gesetzt wird und anschließend beide wieder gelöscht werden.
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Der Ausgang „ZuSchnell” des durch die Gatter G7 und G8 gebildeten RS-Flip-Flops 22 wird in diesem Falle gelöscht, während der Ausgang „ZuLangsam” der PLL 10 unverändert gelassen wird. Unter der Voraussetzung, daß die Ausgänge „ZuSchnell” und „ZuLangsam” zu einem früheren Zeitpunkt durch das Signal „Lastwinkel” gesetzt worden sind, bleibt somit nur das Signal „ZuLangsam” der PLL 10 aktiv. Die Schaltung hat somit erkannt, daß der Elektromotor 4 langsamer dreht, als durch das Signal „ClkSoll” vorgegeben worden ist.
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Wird dann die Frequenz des Signales „ClkMotor” durch den Hochlauf des Elektromotors 4 erhöht, dann wird auch der Ausgang „ZuLangsam” gelöscht, sobald die Frequenz gleich bzw. geringfügig höher ist als die Frequenz des Signales „ClkSoll”. Zu diesem Zeitpunkt wird in den selbstgeführten Betriebsmodus umgeschaltet.
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Bei ungleichen Signalfrequenzen kann es vorteilhaft sein, zwischen einer zu hohen und einer zu niedrigen Ist-Drehzahl zu unterscheiden. So kann gewährleistet werden, daß der Antrieb, wenn er kurzzeitig eine höhere Drehzahl als gewünscht aufweist, beispielsweise kurz nachdem die Soll-Drehzahl plötzlich reduziert worden ist, nicht weiter beschleunigt, sondern verzögert, um die gewünschte Drehzahl wieder einzustellen. Der Elektromotor fährt sicher den vorgegebenen Betriebszustand an, ohne daß eine Anpassung der Regelcharakteristik an den Antrieb oder die Last vorgenommen werden muß. Der Anlauf des Elektromotors erfolgt mit maximalem Wirkungsgrad. Im Betrieb wird exakt und ohne Toleranz die gewünschte Drehzahl gehalten. Die beschriebene Einrichtung besteht lediglich aus einer kleinen digitalen Logik, die sich stark miniaturisieren und leicht in vorhandene Hardware, wie CPLDs (Complex Programmable Logic Device) oder ASICs integrieren läßt. Es kann auch eine CPU mit einer entsprechenden Software eingesetzt werden, die die gleiche Funktionalität gewährleistet wie die digitale Logik.
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Für den Drehzahlvergleich kann anstelle der PLL 10 auch eine FLL (Frequency-Locked-Loop) eingesetzt werden. Die im Ausführungsbeispiel verwendete PLL 10 hat einen weiten Fangbereich und wird zum Beispiel durch eine PLL dritter Ordnung gebildet.
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Der Drehzahl-Vergleich kann auch durch eine Zeitmessung mittels eines Zeitzählers und einem Vergleich der Zeit einer Umdrehung oder eines bestimmten Drehwinkels durchgeführt werden. Ebenso ist es möglich, die Drehzahlen analog zu erfassen und in der beschriebenen Weise oder analog zu vergleichen.
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Der Feldvektor-Positions-Zähler 24 kann ein Signalgenerator für die Feldvektorposition im selbstgeführten Modus mit einer nachgeschalteten MUX zur Umschaltung auf die Signale aus dem 90°-Umsetzer 23 im selbstgeführten Modus sein.
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Als Feldvektor-Positions-Zähler 24 kann auch ein durch das Sollsignal 1 (Sollgeschwindigkeit) getakteter einfacher Zähler mit einer nachgeschalteten MUX zum Umschalten der Ausgänge auf die Signale aus dem 90°-Umsetzer 23 im selbstgeführten Modus gebildet sein.
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Schließlich kann der Feldvektor-Positions-Zähler 24 ein durch das Sollsignal 1 getakteter Zähler mit asynchronem „Load” zum kontinuierlichen Durchschalten der Signale aus dem 90°-Umsetzer 23 im selbstgeführten Modus sein.
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Wie anhand des Ausführungsbeispieles beschrieben, erfolgt eine automatische Umschaltung von der selbstgeführten in die fremdgeführte Betriebsart dann, wenn der Elektromotor 4 die Solldrehzahl erreicht hat. Die automatische Umschaltung von der fremdgeführten in die selbstgeführte Betriebsart erfolgt dann, wenn der Lastwinkel einen bestimmten Grenzwert, zum Beispiel 90°, 180° ..., überschritten hat oder eine zu niedrige Drehzahl vorliegt oder eine zu hohe Drehzahl ermittelt wird. In diesem Fall werden die Motorströme abgeschaltet, so daß der Elektromotor 4 auslaufen kann. Bei einer zu hohen Drehzahl ist es auch möglich, den Elektromotor 4 aktiv selbstgeführt zu bremsen.
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Beim Umschalten tritt kein Stromvektorsprung auf, da im Umschaltzeitpunkt ein definierter Lastwinkel vorliegt. Auch tritt beim Umschaltvorgang kein Geschwindigkeitssprung auf, da vorteilhaft im Zeitpunkt identischer Geschwindigkeit (Sollgeschwindigkeit = Istgeschwindigkeit) umgeschaltet wird. Durch die Frequenzteilung (Frequenzteiler 15, 16) vor dem Drehzahlvergleich ist eine Anpassung der Encoder 4a sowie eine selbstgeführte Taktfrequenz möglich. Außerdem wird dadurch das Auftreten von Jitter reduziert, insbesondere bei periodisch auftretenden Schwankungen.
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Um Strom zu sparen, die Steifigkeit zu erhöhen und/oder Pendeln zu reduzieren, kann der Motorstrom im fremdgeführten Modus in Abhängigkeit vom Lastwinkel geregelt werden.
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Die Ansteuereinrichtung ist anhand von konkreten Bausteinen erläutert worden. Die Ansteuereinrichtung kann zur Signal- und/oder Datenverarbeitung zumindest teilweise analoge und/oder digitale Bausteine aufweisen.
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Es ist ferner möglich, die ermittelten kennzeichnenden Größen der Elektromotoren 4 mit einer Software auszuwerten, zu verarbeiten und ein entsprechendes Ausgangssignal zu erzeugen.
