DE19638098A1 - Rückkopplungs-Stromspitzenbegrenzer für sechsstufige Motorantriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein bürstenlose Gleichstrommotoren, und insbesondere einen verbesserten sechs­ stufigen Motorantrieb für diese, welcher Stromspitzen begren­ zen kann, die während einer "Hilfslast" oder rückgekoppelten Last auftreten können, und möglicherweise Festkörperschalt­ bauteile beschädigen können.

Bürstenlose Gleichstrommotoren weisen typischerweise einen Permanentmagnetläufer und drei Feldspulen in Sternschaltung auf, die nacheinander in in Reihe geschalteten Paaren mit Strom versorgt werden, um ein sich drehendes Magnetfeld zum Antrieb des Läufers zu erzeugen. Das Kommutieren der Wicklun­ gen wird normalerweise durch drei Paare von Festkörperschal­ tern durchgeführt. Diese Schalter schließen die Anschlußklem­ men jeder Wicklung entweder an die Stromversorgungssammellei­ tung oder an Masse an, je nach Erfordernis. Beim einfachsten Steuerschema (nämlich einer sechsstufigen Trapezsteuerung) werden diese Schalter in Abhängigkeit von der Winkelposition des Läufers betätigt, um nacheinander die Feldwicklungen in verschiedenen in Reihe geschalteten Kombinationen zwischen Stromversorgungsquelle und Masse anzuschließen. Die den Motor­ wicklungen zugeführten Ströme erzeugen das von dem Motor er­ zeugte Drehmoment. Diese Ströme werden durch Impulsbreiten­ modulation der verschiedenen Schalter gesteuert, während der sich über einem Strommeßwiderstand in einem gemeinsamen Rück­ kehrpfad nach Masse ergebende Spannungsabfall rückgekoppelt wird. Der Maximalwert für den Motorstrom wird normalerweise durch eine Begrenzerschaltung bestimmt, welche die leitenden Schalter immer dann öffnet, wenn die Strommeßspannung einen vorbestimmten Betrag überschreitet.

Allerdings wird es für erforderlich gehalten, die verschie­ denen Festkörperschaltelemente, die zum Steuern der Strom­ versorgung verwendet werden, gegen übermäßige Stromspitzen zu schützen. Diese Stromspitzen können bei einer "Hilfslast" (also einer rückgekoppelten Last) auftreten.

Daher wäre es allgemein wünschenswert, eine verbesserte Schaltsteuerung für derartige bürstenlose Gleichstrommotoren zur Verfügung zu stellen, welche auch so arbeitet, daß sie ungewünschte Stromspitzen begrenzt.

Unter beispielhafter Bezugnahme auf die entsprechenden Teile, Abschnitte oder Oberflächen der dargestellten Ausführungs­ form, wobei dies zu Erläuterungszwecken dient und nicht ein­ schränkend zu verstehen sein soll, stellt die vorliegende Erfindung einen verbesserten Stromspitzenbegrenzer (49) zur Verwendung in einer Schaltsteuerung (21 ) für einen bürsten­ losen Gleichstrommotor zur Verfügung, welcher Feldspulen (A, B, C), in Sternschaltung aufweist, und drei elektrisch steuerbare erste Schalter (A_U, B_U, C_U), sowie drei elek­ trisch steuerbare zweite Schalter (AL, B_L, C_L). Jeder erste Schalter ist zwischen eine positive Versorgungsspannung (22) und eine Anschlußklemme (26, 28, 29) einer jeweiligen Feldspule oder Feldwicklung (A, B, C) geschaltet. Jeder zwei­ te Schalter ist zwischen eine negative Versorgungsspannung oder Masse (23) und eine Anschlußklemme (26, 28, 29) einer jeweiligen Feldwicklung geschaltet. Die Schalter werden nach­ einander in einer Betriebsart mit sechs Stufen betätigt, um den Motor zu treiben.

Die Verbesserung gemäß der Erfindung stellt einen verbesser­ ten Stromspitzenbegrenzer (49) zur Verfügung, der allgemein umfaßt: eine Vorrichtung (50) zur Messung eines regenerati­ ven oder rückgekoppelten Betriebszustands des Motors, wie im Falle einer "helfenden" Last; eine Vorrichtung (54) zur Mes­ sung der Motordrehzahl; sowie eine Vorrichtung (55) zum mo­ mentanen Öffnen eines leitenden Schalters unter den ersten Schaltern für einen vorbestimmten Zeitraum (t_t) nach einer vorbestimmten Verzögerung (t_d) folgend auf einen Zeitpunkt (t_s), an welchem einer der zweiten Schalter geschlossen und ein anderer der zweiten Schalter geöffnet ist. Die Dauer einer derartigen momentanen Öffnung und die Länge der vor­ bestimmten Verzögerung werden in Abhängigkeit des gemesse­ nen Regenerativbetriebs und der Drehzahl gesteuert, so daß zu hohe Stromspitzen in den leitenden ersten Schaltern aus­ geschaltet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung (50) zum Messen eines regenerativen Betriebs des Motors einen Spannungskomparator auf, der die Polarität des Motordrehzahl- Sollwertsignals relativ zum Motorstrom-Rückkopplungssignal bestimmt. Die Vorrichtung (58) zur Messung der Motordrehzahl kann einfach als Tachometer ausgebildet sein, welches so ausgebildet ist, daß es ein Signal proportional zur Motor­ drehzahl erzeugt. Alternativ hierzu kann die Vorrichtung zur Messung der Motordrehzahl eine Vorrichtung zum Differenzie­ ren des Ausgangssignals eines Winkelpositionssensors enthal­ ten, um so ein Signal proportional zur Motordrehzahl zu er­ zeugen. Die Vorrichtung (55, 56) zur momentanen Öffnung des leitenden Schalters unter den ersten Schaltern kann einen einstellbaren elektronischen Impulsgenerator enthalten, der einen Ausgangsspannungsimpuls nach einer Zeitverzögerung fol­ gend auf den Empfang eines Triggersignals erzeugen kann, wo­ bei die Zeitdauer des Impulses (t_p) und die Zeitverzögerung (t_d) jeweils von der Motordrehzahl abhängen, sowie ein AND- Gate, welches im Betrieb so angeordnet ist, daß es ein Trig­ gersignal immer dann durchläßt, wenn das Gate ein erstes Sig­ nal empfängt, welches einen regenerativen Betrieb des Motors anzeigt, in Kombination mit einem zweiten Signal, welches anzeigt, daß die Motordrehzahl einen vorbestimmten Schwel­ lenwert überschritten hat, wobei das Triggersignal zu einem Zeitpunkt erzeugt wird, an welchem einer der zweiten Schalter geöffnet und ein anderer der zweiten Schalter geschlossen ist.

Die vorliegende Erfindung stellt daher eine verbesserte Treiberschaltung für den Betrieb sechsstufiger bürstenloser Gleichstrommotoren zur Verfügung.

Ein weiterer Vorteil besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Schaltsteuerung für einen bürstenlosen Gleich­ strommotor, wobei die Steuerung eine Vorrichtung zum Verhin­ dern zu hoher und ungewünschter Stromspitzen aufweist, wel­ che möglicherweise einige der Festkörperbauteile der Steue­ rung beschädigen könnten.

Diese und weitere Zielrichtungen und Vorteile der Erfindung werden aus den voranstehenden Ausführungen deutlich, aber auch aus der weiteren Beschreibung, den Zeichnungen und den beigefügten Patentansprüchen. Es zeigt:

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Schaltsteuerung nach dem Stand der Technik, welche drei in Stern­ schaltung geschalteten Feldwicklungen eines bür­ stenlosen Gleichstrommotors zugeordnet ist, wobei hier alle sechs Schalter als geöffnet dargestellt sind;

Fig. 5 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Schritte des aufeinanderfolgenden Betriebs ver­ schiedener Paare von in Reihe geschalteten Wick­ lungen zur Erzeugung eines sich drehenden Magnet­ felds zum Antrieb des Läufers;

Fig. 6 eine Ansicht der in Fig. 4 gezeigten Steuerung nach dem Stand der Technik, wobei jedoch die Strompfade gezeigt sind, wenn Schalter A_U und B_L geschlossen wurden, wobei dies unmittelbar vor dem Auftreten eines Kommutierungspunkts geschieht;

Fig. 7 eine Ansicht der in Fig. 4 gezeigten Steuerung nach dem Stand der Technik, wobei jedoch der Strompfad dargestellt ist, der unmittelbar nach dem Öffnen des Schalters B_L und dem Schließen des Schalters C_L vorhanden ist;

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer geschlossenen Servo­ schleife zum Betrieb der verbesserten Steuerung gemäß der Erfindung, wobei hier auch der Strom­ spitzenbegrenzer gezeigt ist;

Fig. 2 ein beispielhaftes Diagramm der Abhängigkeit des Motorstroms (Ordinate) von der Zeit (Abszisse), wobei im Vergleich zwei aufeinanderfolgende Signal­ formen dargestellt sind, wobei die erste Signalform den ungewünschten Stromspitzenwert zeigt, der durch die in Fig. 6 gezeigte Situation hervorgerufen wird, und die zweite Signalform zeigt, wie ein derartiger Spitzenwert infolge des Betriebs der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden wird; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung des gemäß der Erfin­ dung verbesserten Betriebs, wobei die Schalter B_U und C_L als geschlossen dargestellt sind, und ge­ zeigt ist, wie der zusammenbrechende Strom in den Wicklungen 26 und 25 durch den Schalter C_L modu­ liert wird.

Zunächst einmal sollte klargestellt werden, daß gleiche Be­ zugszeichen dazu gedacht sind, die gleichen Bauelemente, Ab­ schnitte oder Oberflächen konsistent in den verschiedenen Figuren der Zeichnungen zu bezeichnen, da derartige Elemente, Abschnitte oder Oberflächen im gesamten Text noch näher er­ läutert werden können, zu welchem die vorliegende Beschrei­ bung gehört. Falls nicht ausdrücklich anders angegeben, sol­ len die Zeichnungen zusammen mit der Beschreibung gelesen werden (beispielsweise in bezug auf Schraffur, Anordnung von Teilen, Verhältnisse, Ausmaß), und sind als Teil der gesam­ ten geschriebenen Beschreibung der vorliegenden Erfindung anzusehen. In der folgenden Beschreibung betreffen Begriffe "horizontal", "vertikal", "links", "rechts", "oben" und "unten", sowie deren Adjektiv- und Adverbialformen (bei­ spielsweise "horizontal", "nach rechts", "nach oben", usw.) einfach die Orientierung der dargestellten Anordnung, wenn die jeweilige Figur dem Leser gegenüberliegt. Entsprechend betreffen die Begriffe "einwärts" und "auswärts" jeweils die Orientierung an der Oberfläche in bezug auf ihre Längsachse oder Drehachse, je nach Fall.

In den Zeichnungen, insbesondere in deren Fig. 4, ist eine Steuerung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor nach dem Stand der Technik, insgesamt mit dem Bezugszeichen 20 be­ zeichnet, dargestellt, welche insgesamt eine Schalterschal­ tung oder Steuerung aufweist, die mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet ist, und im Betrieb zwischen einer positiven Span­ nungsquelle 22 (bezeichnet durch +V_bus) und einer negativen Spannungsquelle oder Masse 23 angeordnet ist. Die Schalter­ schaltung ist zugeordnet den in Sternschaltung geschalteten Wicklungen eines bürstenlosen Gleichstrommotors dargestellt, der durch das Bezugszeichen 24 bezeichnet ist. Diese Wick­ lungen werden durch A, B bzw. C bezeichnet. Jede Wicklung weist zwei Anschlußklemmen auf. Die inneren Anschlußklemmen sind an einen gemeinsamen Schaltungsknoten 25 angeschlossen. Die äußeren Anschlußklemmen der Wicklungen A, B und C sind durch 26, 28 bzw. 29 bezeichnet. Der bürstenlose Gleich­ strommotor weist weiterhin einen Läufer auf, der zur Verein­ fachung in den Zeichnungen weggelassen wurde.

Die dargestellte Schaltsteuerung 21 weist insgesamt sechs elektrisch steuerbare Schalter auf, von denen jeder durch eine Richtungsdiode 30 überbrückt ist. Zur Erleichterung der Beschreibung sind diese Schalter in oberen und unteren Grup­ pen von jeweils drei in Horizontalrichtung beabstandeten Schaltern angeordnet. Die einzelnen Schalter jeder Gruppe sind durch "A", "B" und "C" bezeichnet, wobei die Indices "U" oder "L" jeweils angeben, ob ein jeweiliger Schalter sich in der oberen oder unteren Gruppe befindet. In der Praxis kann jeder dieser Schalter ein Transistorschalter oder eine entsprechende Festkörpervorrichtung sein. Bei je­ dem Schalter ist eine Anschlußklemme an eine gemeinsame Sam­ melleitung (Bus) 31 angeschlossen, die mit der positiven Spannungsquelle 22 verbunden ist. Die andere Anschlußklemme des Schalters A_U ist über eine Leitung 32 mit der Anschluß­ klemme 26 der Wicklung A verbunden; die andere Anschlußklem­ me des Schalters B_U ist über einen Leiter 33 mit der An­ schlußklemme 28 der Wicklung B verbunden; und die andere An­ schlußklemme des oberen Schalters C_U ist über einen Leiter 34 mit der Anschlußklemme 29 der Wicklung C verbunden. Bei dem unteren Schalter A_L ist eine Anschlußklemme an den Lei­ ter 32 angeschlossen, und die andere Anschlußklemme an eine gemeinsame Sammelleitung (Bus) 35. Bei dem Schalter B_L ist eine Anschlußklemme an den Leiter 33 angeschlossen, und die andere Anschlußklemme an die gemeinsame Sammelleitung (Bus) 35. Bei dem Schalter C_L ist eine Anschlußklemme an den Lei­ ter 34 und die andere Anschlußklemme an die gemeinsame Sam­ melleitung 35 angeschlossen. Jede der Dioden 30 der unteren Schalter ist zwischen die Anschlußklemme, die gemeinsam mit den Leitern 32, 33, 34 verbunden ist, und einen gemeinsam an Masse gelegten Leiter 36 geschaltet. Ein Strommeßwiderstand 38 ist im Betrieb zwischen den Leitern 35 und 36 angeordnet.

Wie voranstehend erwähnt ist die in Fig. 4 gezeigte speziel­ le Schaltung im Stand der Technik bekannt. Die Schalter wer­ den so betätigt, daß nacheinander verschiedene in Reihe ge­ schaltete Paare von Motorwicklungen mit Strom versorgt wer­ den, um ein rotierendes Magnetfeld zum Antrieb des (nicht ge­ zeigten) Läufers zu erzeugen. Der sechsstufige Betriebsablauf ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Im Schritt 1 fließt ein Strom i_AB durch die Wicklungen A und B; im Schritt 2 fließt ein Strom i_AC durch die Wicklungen A und C; im Schritt 3 fließt ein Strom i_BC durch die Wicklungen B und C; im Schritt 4 fließt ein Strom i_BA durch die Wicklungen B und A; im Schritt 5 fließt ein Strom i_CA durch die Wick­ lungen C und A; und schließlich fließt im Schritt 6 ein Strom i_CB durch die Wicklungen C und B.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Steuerung nach dem Stand der Tech­ nik wurde der Schaltbetrieb typischerweise in Abhängigkeit von der Winkelposition des Läufers durchgeführt. Mit anderen Worten wurde ein Drehmelder oder eine entsprechende Vorrich­ tung dazu verwendet, die Winkelposition des Läufers zu be­ stimmen, und diese Winkelposition wurde dann der Steuerung zugeführt, um die verschiedenen Schalter in der erforderli­ chen Abfolge zu betätigen, um das sechsstufige Antriebsschema zu erzeugen, welches schematisch in Fig. 5 dargestellt ist.

Fig. 6 erläutert den Zustand der in Fig. 4 dargestellten Steuerung nach dem Stand der Technik unmittelbar vor der Kom­ mutierung, wobei die dicken Linien den Pfad des Stromflusses angeben. Bei dieser Anordnung wurden die Schalter A_U und B_L geschlossen, während die anderen Schalter geöffnet blei­ ben. Daher fließt der Strom von der Quelle 22 durch den ge­ schlossenen Schalter A_U, den Leiter 32, die Wicklungen A und B (entsprechend Schritt 1 in Fig. 5), den geschlossenen Schalter B_L und den Widerstand 38 nach Masse. Hierbei ist der Motor schematisch so dargestellt, als wiese er Batterien 39, 40 in Reihe mit der Wicklung A bzw. B auf, als Ergebnis der rückwärts gerichteten EMK des Motors. Dieser Strom ist infolge der vorherigen Leitung und der Induktivität der Wick­ lungen vorhanden. Die kritische Differenz besteht darin, daß während des "Hilfslastbetriebs" die Polarität der rückwärts gerichteten EMK entgegengesetzt ist.

Fig. 7 erläutert den Zustand der Steuerung nach dem Stand der Technik unmittelbar nach einem Kommutierungspunkt. Der Unterschied besteht hier darin, daß die rückwärts gerichtete EMK-Spannung, die normalerweise so wirkt, daß sie den Strom in den Wicklungen A und B verringert, statt dessen zum wei­ teren Andauern dieses Stroms nach dem Kommutieren beiträgt. Anders ausgedrückt erläutert Fig. 7 den Zustand der Schaltung unmittelbar nach einem Kommutierungspunkt (t_s), wenn der Schalter A_U geschlossen bleibt, jedoch der Schalter B_L geöffnet und der Schalter C_L geschlossen wurde. In diesem Zustand kann Strom von der Quelle 22 durch den geschlossenen Schalter A_U, den Leiter 32, die Wicklungen A und C, den geschlossenen Schalter C_L und den Leiter 35 durch den Rück­ kopplungswiderstand 38 nach Masse fließen. Gleichzeitig kann der zusammenbrechende Strom i_AB in den Wicklungen A und B infolge ihrer vorherigen Stromversorgung durch den Leiter 33 fließen, und durch die dem Schalter B_U zugeordnete Diode, so daß er in die Sammelleitung 31 hineingelangt. Dieser Strom trägt zu dem durch den Schalter A_U fließenden Strom bei, und kann einen ungewünschten Stromspitzenwert hervorrufen, der möglicherweise Festkörperschaltbauteile beschädigen kann.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches die verschiedenen Bauteile der verbesserten Vorrichtung gemäß der vorliegen­ den Erfindung zeigt. Die Motorwicklungen sind so dargestellt, daß sie über die sechs Schalter, die erneut durch A_U, B_U, C_U und A_L, B_L, C_L bezeichnet sind, an eine jeweilige Schaltsteuerung 41, 42, 43 bzw. 44, 45, 46 angeschlossen sind. Jede dieser Schaltsteuerungen wird wiederum durch eine Schaltlogikschaltung betätigt, die durch 48 bezeichnet ist. Die Erfindung stellt einen verbesserten Stromspitzenbegrenzer zur Verfügung, der insgesamt innerhalb gestrichelter Linien 49 dargestellt ist. Der Stromspitzenbegrenzer weist einen Regenerationspolaritätskomparator 50 auf, welchem das gemes­ sene Geschwindigkeits- oder Drehzahlsignal und das Geschwin­ digkeitsfehlersignal zugeführt werden, welches von einem Summierungspunkt 53 ausgegeben wird. Ein Positionswandler 51 ist so ausgebildet, daß er die Winkelposition des Läufers mißt, und deren Ableitung (also ω = dΘ/dt) als Geschwindig­ keitssignal, welches im Block 52 dargestellt ist, als negati­ ves Rückkopplungssignal dem Summierungspunkt 53 zuführt. Ein Motorgeschwindigkeits-Sollwertsignal wird als positive Ein­ gangsgröße dem Summierpunkt 53 zugeführt. Der Summierpunkt 53 führt eine algebraische Summierung der Sollwert- und Rück­ kopplungssignale durch, und stellt ein Fehlersignal für einen Impulsbreitenmodulator zur Verfügung, dessen Ausgangssignal der Schaltlogikschaltung 48 zugeführt wird. Das Geschwindig­ keits- oder Drehzahlsignal wird weiterhin dem Regenerations­ polaritätskomparator 50 zugeführt, sowie einem Kasten 58, der mit "Drehzahlschwelle" bezeichnet ist. Der Komparator 50 ver­ gleicht daher die Polarität des Geschwindigkeitsfehler- und Geschwindigkeitsrückkopplungssignals, und liefert sein Aus­ gangssignal an ein AND-Gate 55. Die "Drehzahlschwellen"-Vor­ richtung vergleicht die momentane Rückkopplungsgeschwindig­ keit des Läufers mit einem minimalen Schwellenwert für die Geschwindigkeit oder Drehzahl. Nur wenn die momentane Ge­ schwindigkeit oder Drehzahl den Schwellenwert für die Ge­ schwindigkeit bzw. Drehzahl überschreitet, liefert der Kasten 58 ein Ausgangssignal an das AND-Gate 55. Das AND-Gate 55 empfängt ein weiteres Eingangssignal von der Schaltlogik­ schaltung 48, welches den Schalterübertragungsimpuls dar­ stellt. Das AND-Gate 55 ist so ausgebildet, daß es sein Aus­ gangssignal an einen einstellbaren Impulsgenerator 56 lie­ fert, der weiterhin ein Rückkopplungsgeschwindigkeits- oder Drehzahlsignal des Läufers empfängt. Der Impulsgenerator 56 ist so ausgebildet, daß er ein geeignetes Signal für die Schaltlogikschaltung 48 zur Verfügung stellte welches einen Befehl darstellt, momentan einen Schalter in der oberen Grup­ pe für einen vorbestimmten Zeitraum (t_p) nach einem vorbe­ stimmten Verzögerungszeitraum (t_d) folgend auf den Beginn (t_s) eines Impulses zu öffnen, wobei t_p und t_d von der Motorgeschwindigkeit oder Motordrehzahl (ω) abhängen.

Fig. 2 ist ein Diagramm der Abhängigkeit des Motorstroms von der Zeit, und zeigt schematisch zwei aufeinanderfolgende Im­ pulse, die jeweils durch P₁ bzw. P₂ bezeichnet sind. Der Impuls P₁ stellt einen Impuls dar, der bei der in Fig. 6 gezeigten Steuerung nach dem Stand der Technik auftritt. Der Impuls P₂ repräsentiert den Betrieb der neuen Steuerung ge­ mäß der Erfindung. Nimmt man eine konventionelle sechsstu­ fige Trapezformsteuerung an, so weist der Impuls P₁ einen Spitzenwert auf, der die Stromgrenze überschreitet, infolge des zusammenbrechenden Stroms in den vorher mit Strom ver­ sorgten Wicklungen unmittelbar nach der Kommutierung. Um die­ sen Spitzenwert zu vermeiden stellt die vorliegende Erfindung eine verbesserte Stromspitzenwert-Ausschaltvorrichtung zur Verfügung, welche das leitende obere Schalterelement an ei­ nem Punkt öffnet, an welchem der Überstromspitzenwert gerade beginnt, wobei dies einen vorbestimmten Zeitraum (t_d) nach dem Umschalten des unteren Elements (t_s) auftritt, in Ab­ hängigkeit von der Motordrehzahl (ω), und es für die vorbe­ stimmte Zeitdauer (t_p) des Spitzenwerts offengehalten wird. In Fig. 2 arbeitet die verbesserte Schaltung gemäß der Er­ findung daher so, daß sie eine Überschreitung der Stromgren­ ze verhindert, durch Öffnen des oberen Schalters für einen Zeitraum t_p, der eine festgelegte Zeitdauer t_d nach dem Beginn des Impulses t_s auftritt. Da der Stromspitzenwert verhindert wird, und der Strom nicht seine positive Obergren­ ze überschreitet, werden die verschiedenen Festkörperbauteile der Schalterschaltung geschützt.

Der Betriebsablauf bei der verbesserten Vorrichtung gemäß der Erfindung ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Hier­ bei ist der Schalter A_U so dargestellt, daß er während des Zeitraums t_p geöffnet wurde. Daher kann der zusammenbrechen­ de Strom i_AB in den vorher mit Strom versorgten Wicklungen A und B durch die Dioden, welche den Schaltern B_U und A_L zugeordnet sind, zur Spannungsquelle fließen. Gleichzeitig kann der Strom, der durch die Wicklungen A und C fließt, durch den Leiter 34, den geschlossenen Schalter C_L, und den Widerstand 38 nach Masse fließen. Das Ausmaß des Stroms i_AC wird durch selektives Öffnen und Schließen des unteren Schal­ ters C_L moduliert.

Dabei arbeitet die vorliegende Erfindung so, daß sie einen regenerativen Betrieb des Motors erfaßt, die Motorgeschwin­ digkeit oder Motordrehzahl mißt, und momentan den leitenden Schalter von den oberen Schaltern für einen vorbestimmten Zeitraum (t_p) öffnet, nach einer vorbestimmten Verzögerung (t_d), nach dem Zeitpunkt (t_s), wenn einer der zweiten Schalter ausgeschaltet und ein anderer der zweiten Schalter eingeschaltet ist. Die Zeiten t_p und T_d werden in Abhän­ gigkeit von dem erfaßten regenerativen Betrieb und der Lau­ ferdrehzahl gesteuert. Die Verbesserung gemäß der vorliegen­ den Erfindung arbeitet daher so, daß das Auftreten von Strom­ spitzenwerten in sechsstufigen Motorantrieben verhindert wird. Durch Ausschalten derartiger Spitzenwerte arbeitet die verbesserte Schaltung so, daß sie die verschiedenen Festkör­ perbauteile der Schaltvorrichtung und der Motorsteuerung schützt.

Bei der vorliegenden Erfindung lassen sich zahlreiche Ände­ rungen und Modifikationen durchführen. Beispielsweise kann das Geschwindigkeits- oder Drehzahlrückkopplungssignal von einem Geschwindigkeits- oder Drehzahlsensor zur Verfügung gestellt werden, oder - wie bei der bevorzugten Ausführungs­ form - durch Messung der Läuferposition und Differenzieren dieser Position zur Bereitstellung einer Geschwindigkeit oder Drehzahl (also e = dω/dt), wobei auch verschiedene Arten von Komparatoren und AND-Gates verwendet werden können. Zwar kön­ nen die Schalter als Transistoren ausgebildet sein, jedoch können diese auch durch andere Arten von Schaltern ersetzt werden.

Obwohl hier die momentan bevorzugte Ausführungsform der Vor­ richtung gemäß der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, und in dieser Hinsicht einige Abänderungen diskutiert wurden, wird Fachleuten auf diesem Gebiet auffallen, daß sich ver­ schiedene zusätzliche Änderungen und Modifikationen vorneh­ men lassen, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfin­ dung abzuweichen, die sich aus der Gesamtheit der vorliegen­ den Anmeldeunterlagen ergeben und von den beigefügten Patent­ ansprüchen umfaßt sein sollen.

Claims (5)

1. Schaltsteuerung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, der in Sternschaltung angeordnete Feldwicklungen aufweist, wobei die Steuerung mit drei elektrisch steuerbaren ersten Schaltern versehen ist, jeder erste Schalter zwischen eine positive Versorgungsspannung und eine Anschlußklemme einer jeweiligen Feldwicklung geschaltet ist, und drei elektrisch steuerbare zweite Schalter aufweist, von denen jeder zwi­ schen eine negative Versorgungsspannung und die andere An­ schlußklemme der jeweiligen Feldwicklung geschaltet ist, wobei die Schalter nacheinander in einer sechsstufigen Be­ triebsart zum Antrieb des Motors betätigt werden, gekenn­ zeichnet durch:
eine Vorrichtung zum Messen eines regenerativen Betriebs des Motors;
eine Vorrichtung zum Messen der Motordrehzahl;
und eine Vorrichtung zum momentanen Öffnen eines leiten­ den Schalters unter den ersten Schaltern für einen vorbe­ stimmten Zeitraum nach einer vorbestimmten Verzögerung folgend auf einen Zeitpunkt, wenn einer der zweiten Schal­ ter geschlossen und ein anderer der zweiten Schalter ge­ öffnet ist, wobei die Dauer dieser momentanen Öffnung und die Länge der vorbestimmten Verzögerung in Abhängigkeit von der Erfassung des regenerativen Betriebs und der Motor­ drehzahl gesteuert werden;
wodurch übermäßige Stromspitzen in dem leitenden ersten Schalter ausgeschaltet werden.

2. Schaltsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Messung des regenerativen Betriebs des Motors einen Spannungskomparator aufweist, der die Polarität des Motordrehzahl-Sollwertsignals mit der Pola­ rität des Motordrehzahl-Fehlersignals vergleicht.

3. Schaltsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Messung der Motordrehzahl ein Tachometer zur Erzeugung eines Signals proportional zur Motordrehzahl aufweist.

4. Schaltsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Messung der Motordrehzahl eine Vor­ richtung zum Differenzieren des Ausgangssignals eines Sen­ sors für die Motorwinkelverschiebung aufweist, um ein Sig­ nal proportional zur Motordrehzahl zur Verfügung zu stellen.

5. Schaltsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum momentanen Öffnen des leitenden Schalters unter den ersten Schaltern eine einstellbare elektronische Impulsgeneratorschaltung aufweist, welche einen Ausgangsspannungsimpuls nach einer Zeitverzögerung folgend auf den Empfang eines Triggersignals erzeugen kann, wobei die Zeitdauer des Impulses und die Zeitverzögerung jeweils eine Funktion eines Signals proportional zur Motor­ drehzahl sind, sowie ein AND-Gate aufweist, welches im Betrieb so angeordnet ist, daß es ein Triggersignal durch­ läßt, wenn das Gate ein erstes Signal, welches einen rege­ nerativen Betrieb des Motors anzeigt, in Kombination mit einem zweiten Signal empfängt, welches anzeigt, daß die Motordrehzahl einen vorbestimmten Schwellenwert überschrit­ ten hat, wobei das Triggersignal immer dann erzeugt wird, wenn einer der zweiten Schalter geöffnet und ein anderer der zweiten Schalter geschlossen ist.