DE19725786C1 - Steuerung für einen umrichtergespeisten Asynchronmotor in einem Stellantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für einen umrichtergespeisten Asynchronmotor in einem Stellantrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

In einem derartigen Stellantrieb treibt ein als Asynchronmotor ausgeführter Elektromotor über ein Untersetzungsgetriebe zur Anpassung von Stellweg und Stellzeit an den Bedarfsfall eine Last an. Derartige Stellantriebe werden bevorzugt in der Prozeßautomatisierung zum Positionieren einer Armatur eingesetzt. Bei Stellantrieben zur kontinuierlichen Positionierung von Stellgliedern proportional zu einem vorgegebenen Sollwert steht der Antriebsmotor in ständigem Eingriff und entwickelt das zur Positionierung erforderliche Moment entsprechend der Abweichung zwischen Soll- und Ist-Position des Stellgliedes.

Bei der Ansteuerung von Stellantrieben hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Betriebsspannung des Motors sowohl hinsichtlich ihres Spannungswertes als auch ihrer Frequenz zu variieren. Dazu wird die Netzwechselspannung durch Gleichrichtung und Siebung zunächst in eine Zwischenkreisspannung umgesetzt, aus der eine Umrichteranordnung, mit der die Betriebsspannungen des Asynchronmotors erzeugt werden, gespeist wird.

Dabei besteht das Problem, daß bei Bremsvorgängen, die von treibenden Lasten, durch Reversierung oder durch Positioniervorgänge verursacht werden, durch den Asynchronmotor elektrische Energie in den Zwischenkreis zurückgespeist wird. Diese rückgespeiste Energie führt zu einer Erhöhung der Spannung im Zwischenkreis. Aufgrund der begrenzten Spannungsfestigkeit der im Zwischenkreis und Umrichter angeordneten Bauelemente sowie des Asynchronmotors selbst sind Maßnahmen vorzusehen, die die Spannung im Zwischenkreis begrenzen.

Aus der DE 37 09 223 ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Anlaufens und Abbremsens von Drehstrom-Asynchronmotoren und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Schaltungsanordnung bekannt. Dabei ist eine Bremseinrichtung vorgesehen, die im wesentlichen durch einen Thyristor gebildet ist, welcher zwischen den Phasenanschnittsteuerungen und diesen nachgeschaltet angeordnet ist. Dieser Thyristor wird durch eine separate Zündeinrichtung gezündet, welcher einer Schaltungsanordnung für die Synchronisation der Umschaltung zwischen Treiben und Bremsen nachgeordnet ist. Beim Umschalten von Treiben auf Bremsen werden zunächst die Zündimpulse aus der Zündeinrichtung für die Thyristoren der Phasenanschnittsteuerungen gesperrt und die Löschzeit der Thyristoren abgewartet. Anschließend wird mit Hilfe der Zündeinrichtung des Bremsthyristors derselbe gezündet. Hierdurch wird der Freilaufstrom zweier Motorwicklungen gegeneinander kurzgeschlossen, so daß aufgrund der Induktion in den Wicklungen des rotierenden Läufers ein Strom derart fließt, daß eine Bremswirkung entsteht.

Da die bekannte Schaltungsanordnung von einer zwischenkreisfreien Phasenanschnittsteuerung ausgeht, wird zwar eine Bremswirkung des Asynchronmotors erzielt, jedoch ist wegen der unvollständigen Berücksichtigung aller Phasen des Wechselstromasynchronmotors eine Übertragung der bekannten Lehre auf die Steuerung für einen umrichtergespeisten Asynchronmotor nicht möglich.

Darüber hinaus ist aus der US 4,456,865 eine Steuerung eines umrichtergespeisten Asynchronmotors bekannt, bei der im Zwischenkreis zum Schutz der Umrichterbauelemente und des Motors ein Brems-Chopper vorgesehen ist, der eine zusätzliche Last darstellt, mit der die Zwischenkreisspannung auf zulässige Werte begrenzt wird.

Der Nachteil dieser Anordnung wird darin gesehen, daß die vom Asynchronmotor rückgespeiste elektrische Energie in dem Brems-Chopper in Wärme umgesetzt wird, die der Integration kompakter Umrichterschaltungen entgegensteht und zusätzlichen Aufwand darstellt.

Darüber hinaus ist aus der EP 0598 921 ein Vektorregler für einen Induktionsmotor bekannt, der mit einem Umrichter verbunden ist, wobei der Motor nicht nur elektrisch angetrieben wird, sondern auch in einem regenerativen Zustand arbeitet. Diese Vektorsteuereinheit umfaßt eine Detektionseinrichtung zum Erfassen, daß der Induktionsmotor bei einer niedrigen Geschwindigkeit betrieben wird und zum Erfassen, daß sich das Vorzeichen eines elektrischen Winkelgeschwindigkeitsbefehls des Rotors und das Vorzeichen des Schlupfwinkelgeschwindigkeitsbefehls voneinander unterscheiden. Darüber hinaus ist eine Steuereinrichtung zur Ausführung einer Steuerung derart vorgesehen, daß die Schlupfwinkelgeschwindigkeit nicht in dem Magnetfluß-Winkelgeschwindigkeitsbefehl enthalten ist, wenn der Induktionsmotor gerade bei einer niedrigen Geschwindigkeit betrieben wird und sich das Vorzeichen des elektrischen Winkelgeschwindigkeitsbefehls des Rotors und das Vorzeichen des Schlupfwinkelgeschwindigkeitsbefehls voneinander unterscheiden. Dabei umfaßt die Detektionseinrichtung einen Multiplizierer zum Berechnen des Produkts eines Winkelgeschwindigkeitsbefehls und eines Drehmomentenstrombefehls eine Absolutwertschaltung zum Ausgeben des Absolutwerts eines Magnetfluß- Winkelgeschwindigkeitsbefehls einen ersten Vergleicher zum Vergleichen des Produkts des Winkelgeschwindigkeitsbefehls und des Drehmomentenstrombefehls mit 0, einen zweiten Vergleicher zum Vergleichen des Absolutwerts des Magnetfluß- Winkelgeschwindigkeitsbefehls mit einem Referenzwert, eine Gatterschaltung der Ausgänge der ersten und zweiten Vergleicher eingegeben werden und die ein Signal mit einem vorgegebenen Logikpegel ausgibt, wenn das Produkt des Winkelgeschwindigkeitsbefehls und des Drehmomentenstrombefehls kleiner als Null ist und der Absolutwert des Magnetfluß-Winkelgeschwindigkeitsbefehls größer als der Referenzwert ist. Weiterhin umfaßt die Steuereinrichtung einen Schalter, der in der vorangehenden Stufe eines Addierers vorgesehen ist, der den Schlupfwinkelgeschwindigkeitsbefehls zu einer geschätzten Winkelgeschwindigkeit addiert, um den Magnetfluß-Winkelgeschwindigkeitsbefehl auszugeben, und der Schalter den Schlupfwinkelgeschwindigkeitsbefehl an den Addierer ausgibt, wenn das vorgegebene Logikpegelsignal nicht von der Gatterschaltung ausgegeben wird, und anstelle des Schlupfwinkelgeschwindigkeitsbefehls Null an den Addierer ausgibt, wenn des vorgegebene Logikpegelsignal ausgegeben wird.

An diesem Vektorregler wird als nachteilig angesehen, daß ein erheblicher Aufwand zur Gewinnung der erforderlichen Größen und deren Verarbeitung erforderlich ist, wobei eine ebenso große Vielzahl von Toleranzen zu berücksichtigen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die für sich bekannte Steuerung für einen umrichtergespeisten Asynchronmotor dahingehend zu erweitern, daß unter Anwendung einfacher Mittel die im Motor generierte elektrische Energie am Ort der Entstehung in Wärmeenergie umgesetzt und an die Umgebung abgegeben wird, so daß eine Rückspeisung von elektrischer Energie in den Zwischenkreis weitgehend verhindert wird.

Aus der DE 31 50 396 ist bekannt, diese Aufgabe durch eine temporäre Erhöhung der Frequenz der an die Statorwicklungen des Motors geschalteten Wechselspannung zu lösen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Die Erfindung geht dabei gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 von einer für sich aus der DE 31 50 396 bekannten Steuerung eines Drei-Phasen-Asynchronmotors aus, bei der aus einer ein- oder mehrphasigen Netzspannung durch Gleichrichtung und Siebung zunächst eine Zwischenkreisgleichspannung gewonnen wird, aus der entsprechend der Anzahl der Statorwicklungen des Motors drei Schaltbrücken gespeist werden.

Zum Schutz der Leistungsschalter der Schaltbrücken ist jedem Leistungsschalter eine Freilaufdiode antiparallel geschaltet. Am Ausgang jeder Schaltbrücke wird jeweils eine der drei Phasen der Motorspannung bereitgestellt. Das Zeitverhalten der Schaltzustände der Schaltbrücken wird durch eine Steuerung bestimmt, wobei die einzelnen Schaltbrücken unabhängig voneinander steuerbar sind.

Während des Motorbetriebs des Asynchronmotors werden die Schaltbrücken durch die Steuerung derart angesteuert, daß die drei Phasen der Motorspannung zueinander bei gleicher Frequenz entsprechend der geometrischen Anordnung der Statorwicklungen im Motor phasenversetzt sind.

Beim Reversieren, Bremsen oder bei Rücktreiben der Last wirkt der Asynchronmotor als Generator und speist über die den Schaltbrücken parallel geschalteten Freilaufdioden elektrische Energie in den Zwischenkreis zurück. Dabei erhöht sich die Spannung im Zwischenkreis.

Zur Begrenzung der Zwischenkreisspannung auf zulässige Werte, die unterhalb der Spannungsfestigkeit der im Zwischenkreis angeordneten Bauelemente sowie des Motors bemessen sind, ist die Steuerung erfindungsgemäß derart ausgelegt, daß in Abhängigkeit von der Zwischenkreisspannung die Phasenverschiebung der Ansteuerung zumindest zwischen zwei Schaltbrücken geändert wird. Zur Erfassung der sich erhöhenden Zwischenkreisspannung ist ein Überwachungsmittel vorgesehen, das die Zwischenkreisspannung mit einer Referenzspannung vergleicht und dessen Ausgang mit der Steuerung verbunden ist.

Durch die von der geometrischen Anordnung der Statorwicklungen abweichende Phasenlage der steuernden Motorspannungen wird auf den als Generator arbeitenden Motor eine Belastung ausgeübt, die der Generatorwirkung entgegenwirkt und diese bedämpft. Im Erfolg wird die Zwischenkreisspannung auf zulässige Werte begrenzt.

Vorteilhafterweise kann auf separate Mittel zur Bremsung des Motors, wie Brems- Chopper oder Bremsthyristor und spannungsbegrenzende Mittel im Zwischenkreis verzichtet werden. Bis auf das Überwachungsmittel werden ausschließlich die für die Steuerung des Motors erforderlichen und vorhandenen technischen Mittel verwendet, so daß der Aufwand sehr gering ist.

Weiterhin wird als vorteilhaft angesehen, daß die Motorsteuermittel als Gesamtheit thermisch unbeeinflußt von der Betriebsart des Motors bleiben, da die im als Generator arbeitenden Motor erzeugte elektrische Energie im Motor selbst in Wärme umgesetzt wird. Eine Überlastung des Motors ist dabei ausgeschlossen, da der Betrag der rücktreibenden Energie stets dem Positionierbetrieb entsprechend relativ gering ist.

Als besonderer Vorteil wird angesehen, daß die Motorsteuermittel stets im Betrieb bleiben, wobei in Abhängigkeit von der Betriebsart des Motors die Betriebsart der selben Steuermittel angepaßt wird. Somit entfällt die Umschaltung von Steuermittel auf Bremsmittel und zurück und damit auch die Umschaltzeiten zwischen den Ansteuerungsarten. Dieser Vorteil wird besonders offenbar bei Anwendung eines erfindungsgemäß gesteuerten Asynchronmotors, der Bestandteil eines kontinuierlichen Positionierantriebs ist, bei dem zur Erhaltung einer vorgegebenen Sollposition in Sekundenbruchteilen zwischen Antreiben hin- und herzuschalten ist.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Phasenwinkel zwischen der Ansteuerung zumindest zweier Schaltbrücken proportional zum Betrag der Spannungsüberhöhung im Zwischenkreis reduziert wird. Vorteilhafterweise wird dabei bezüglich der Phasenlage ein gleitender Übergang zwischen Antriebsbetrieb und Bremsbetrieb realisierbar und darüber hinaus der Betrag der vom Motor rückgespeisten Energiemenge exakt in eine adäquate Phasenverschiebung umgesetzt.

In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, steuerungsseitig jede Überschreitung der Zwischenkreisspannung über die vorgegebene Referenzspannung mit einem konstanten vorgebbaren Phasenhub zu quittieren, der zum Phasenwinkel einer ersten Steuerspannung addiert und vom Phasenwinkel einer zweiten Steuerspannung substrahiert wird, derart, daß sich der Phasenwinkel zwischen der ersten und der zweiten Steuerspannung um den doppelten Phasenhub reduziert.

Dabei ist es zur Begrenzung der Umrichterströme vorteilhaft, den Phasenwinkel der ersten und zweiten Steuerspannung vorzeichenrichtig innerhalb eines vorgebbaren Intervalls von Null bis zum vorgegebenen Phasenhub zu verändern.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Phasenwinkel asymmetrisch zwischen der ersten und der zweiten Phase mit einem vorgebbaren Phasenhub zu reduzieren und den Phasenwinkel zwischen der ersten und der nachlaufenden dritten Phase in dem selben Drehsinn um den doppelten Phasenhub zu reduzieren. Es liegt im Rahmen der Erfindung, diese asymmetrische Phasenänderung auf die erste und die zweite Ausgestaltung der Erfindung zu applizieren.

Da jeder Phasenhub untrennbar mit einem adäquaten Frequenzhub verbunden ist, wird als besonders vorteilhaft angesehen, den Phasenhub voreilend im Sinne einer Frequenzerhöhung zu realisieren. Insbesondere bei kontinuierlichen Positionierantrieben, deren Motorspannungen zur Beibehaltung einer bereits angefahrenen, vorgegebenen Sollposition eine vergleichsweise geringe Frequenz aufweisen, ist zur Verbesserung der Positionierdynamik eine temporäre Frequenzerhöhung von Vorteil.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Eine Prinzipdarstellung eines Stellantriebs mit einem umrichtergespeisten Asynchronmotor.

Fig. 2 Phasen- und Frequenzgangdarstellungen zur Veranschaulichung des Erfindungsprinzips für symmetrische Phasenverschiebung mit Einzeldarstellungen:

• a) Phasendiagramm im Bildbereich
• b) Phasendiagramm im Zeitbereich
• c) Frequenzdiagramm im Zeitbereich

Fig. 3 Phasen- und Frequenzgangdarstellungen zur Veranschaulichung des Erfindungsprinzips für asymmetrische Phasenverschiebung mit Einzeldarstellungen:

• a) Phasendiagramm im Bildbereich
• b) Phasendiagramm im Zeitbereich
• c) Frequenzdiagramm im Zeitbereich

Gemäß Fig. 1 besteht ein für sich bekannter Stellantrieb mit einem umrichtergespeisten Asynchronmotor aus den nachstehend beschriebenen Mitteln. Aus einer ein- oder mehrphasigen Versorgungsspannung 100 wird zum Beispiel mit Mitteln 1 zur Gleichrichtung und Siebung eine Zwischenkreisspannung 200 erzeugt. Entsprechend der Anzahl der Statorwicklungen des als Dreiphasenasynchronmotor ausgeführten Motors 3 ist ein Umrichter 2 vorgesehen, der drei nicht näher dargestellte Schaltbrücken aufweist, die ihrerseits aus der Zwischenkreisspannung 200 gespeist werden. Am Ausgang jeder Schaltbrücke ist eine der drei Phasen 601 bis 603 der Motorspannung 600 abgreifbar, die jeweils eine der Statorwicklungen des Motors 3 zugeführt werden. Der Rotor des Motors 3 ist über ein Getriebe 4 zur Anpassung von Stellweg und Stellzeit mit einer als Stellglied ausgebildeten Last 5 verbunden. Das Getriebe 4 ist mit einem nicht näher bezeichneten Positionssensor ausgestattet, an dessen Ausgang der Ist-Wert 500 der Position der Last 5 bzw. des Stellgliedes abgreifbar ist. Darüber hinaus weist ein derartiger Stellantrieb ein Steuerungsmittel 6 auf, dem der Soll-Wert 400 und der Ist-Wert 500 der Position der Last 5 zugeführt ist. Mit dem Steuerungsmittel 6 wird in für sich bekannter Art und Weise durch Differenzbildung aus dem Soll-Wert 400 und dem Ist-Wert 500 die sogenannte Regelabweichung abgeleitet, aus der drei Phasen einer Steuerspannung 300 berechnet werden. Jede Phase der Steuerspannung 300 ist einer der drei Schaltbrücken im Umrichter 2 aufgeschaltet und treibt diese gemäß dem Muster der Steuerspannung 300.

Bei einem dreiphasigen Asynchronmotor sind die Statorwicklungen radial unter einem Winkel von 120° über den Umfang des Stators verteilt angeordnet. Dem entsprechend ist das Steuerungsmittel 6 derart ausgelegt, daß im Motorbetrieb die Phasen der Steuerspannung 300 gegeneinander ebenfalls um 120° phasenversetzt sind. Demzufolge weisen auch die Phasen 601 bis 603 der Motorspannung 600 jeweils einen Phasenversatz von 120° auf.

Dieser für sich bekannte Stellantrieb ist um ein Überwachungsmittel 7 erweitert, das an die Zwischenkreisspannung 200 angeschlossen ist und diese mit einer Referenzspannung 700 vergleicht. Der Ausgang des Überwachungsmittels 7 ist mit einem Eingang des Steuerungsmittels 6 verbunden. Sobald die Zwischenkreisspannung 200 die Referenzspannung 700 überschreitet, wird diese Überschreitung dem Steuerungsmittel 6 gemeldet. Die Referenzspannung 700 ist dabei so bemessen, daß ihr Betrag unterhalb der Spannungsfestigkeit der im Zwischenkreis angeordneten Bauelemente sowie des Motors gewählt ist und daß jede Spannungserhöhung über den Nennwert der Zwischenkreisspannung 200 durch rückgespeiste elektrische Energie in Folge von Reversiervorgängen, Bremsungen oder rücktreibenden Lasten erkannt wird.

Der Zwischenkreis umfaßt dabei insbesondere die Mittel zur Gleichrichtung und Siebung 1 und den Umrichter 2 sowie die von diesen umfaßten, nicht näher dargestellten Schaltbrücken.

Zur Begrenzung der Zwischenkreisspannung 200 auf zulässige Werte ist das Steuerungsmittel 6 derart ausgelegt, daß in Abhängigkeit von der Zwischenkreisspannung 200 die Phasenverschiebung der Ansteuerung zumindest zwischen zwei Schaltbrücken reduziert wird.

Gemäß Fig. 2 ist dabei in einer ersten Ausführungsform vorgesehen, einen vorgebbaren Phasenhub zum Phasenwinkel einer ersten Steuerspannung zu addieren und vom Phasenwinkel einer zweiten Steuerspannung zu subtrahieren, und zwar derart, daß sich der Phasenwinkel zwischen der ersten und der zweiten Steuerspannung um den doppelten Phasenhub reduziert.

Bezugnehmend auf die Phasen 601 bis 603 der Motorspannung 600 ist in Fig. 2a ein Zeigerdiagramm der Phasen 601 bis 603 im Bildbereich dargestellt. Dabei ist als Ausgangssituation der Motorbetrieb des Motors 3 bei einer Phasenverschiebung der einzelnen Phasen 601 bis 603 der Motorspannung 600 von 120° dargestellt.

Ausgehend von der als Bezugsphase bezeichneten Phase 601 wird der Phasenwinkel zur Phase 602 ausgehend von 120° entgegen dem Uhrzeigersinn entsprechend der angegebenen Pfeilrichtung zu einem betragsmäßig größeren Phasenwinkel hin verschoben. In gleicher Weise wird der Phasenwinkel zwischen der Bezugsphase 601 und der Phase 603 mit dem Uhrzeigersinn entsprechend der angegebenen Pfeilrichtung zu einem betragsmäßig größeren Phasenwinkel hin verschoben. Der dabei auf die Phase 602 applizierte Phasenhub α ist betragsmäßig gleich dem auf die Phase 603 applizierten Phasenhub α, jedoch bei umgekehrtem Vorzeichen.

Dabei ist vorgesehen, ausgehend von einem Phasenhub von Null in Abhängigkeit von der Zwischenkreisspannung 200 oder zeitgesteuert kontinuierlich, die Phasenwinkel der Phasen 602 und 603 relativ zur Bezugsphase 601 anzupassen. Dazu ist in Fig. 2b ausgehend vom Motorbetrieb mit konstanter Phasenverschiebung von 120° zwischen den Phasen 601 bis 603 der Zeitverlauf des Phasenhubs dargestellt. Dabei wird mit zunehmendem Zeitablauf relativ zur Bezugsphase 601 der Betrag des Phasenwinkels zwischen der Phase 602 und der Bezugsphase 601 ausgehend von einem Phasenwinkel von 120° kontinuierlich bis zum Erreichen eines vorgegebenen Phasenhubes vergrößert, wobei der maximal vorgebbare Phasenhub zum Beispiel auf 60° begrenzt ist. In diesem Fall beträgt die Phasenverschiebung zwischen der Phase 602 und der Bezugsphase 601 180°, so daß die Phasen 601 und 602 exakt gegenläufig zueinander sind.

In analoger Weise wird der Phasenwinkel zwischen der Phase 603 und der Bezugsphase 601, die ihrerseits auf der Ordinate sowohl bei einem relativen Phasenwinkel von Null als auch bei einem relativen Phasenwinkel von 2π aufgetragen ist, betragsmäßig kontinuierlich ausgehend von einem relativen Phasenwinkel von 120° um den Phasenhub vergrößert bis zu einem maximalen Phasenhub von 60°, wobei dann die Phasen 602 und 603 zueinander gleichphasig und gegenphasig zur Referenzphase 601 sind.

Dabei ist der Phasenverlauf der Phase 603 gleich dem am Ordinatenwert π gespiegelten Phasenverlauf der Phase 602.

Jeder Phasenhub einer Schwingung ist untrennbar mit einem adäquaten Frequenzhub verbunden. Dazu ist in Fig. 2c der Frequenzgang jeder Phase 601 bis 603 im Zeitbereich dargestellt. Dabei ist ausgehend von der Bezugsphase 601 mit konstanter Frequenz über die Zeit bei voreilendem Phasenhub auf die Phase 603 eine temporäre Frequenzerhöhung wirksam und bei nacheilendem Phasenhub auf die Phase 602 während der Phasenänderung eine temporäre Frequenzminderung folgend. Der Zeitverlauf der Frequenz der Phase 602 ist dabei gleich dem an der Bezugsphase 601 gespiegelten Zeitverlauf der Frequenz der Phase 603.

Mit anderen Worten verhalten sich die Zeitverläufe der Frequenzen der Phasen 602 und 603 symmetrisch zum Zeitverlauf der Frequenz der Bezugsphase 601.

Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in Fig. 3a ein Zeigerdiagramm der Phasen 601 bis 603 für asymmetrische Phasenverschiebung dargestellt. In dieser zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, relativ zur Bezugsphase 601 den Betrag der Phasenverschiebung der Phase 603 im Uhrzeigersinn entsprechend der angegebenen Pfeilrichtung um einen vorgegebenen maximalen Phasenhub α zu verringern. Darüber hinaus ist vorgesehen, den Phasenwinkel der Phase 602 relativ zur Bezugsphase 601 über die Gegenphasigkeit hinaus ebenfalls um Uhrzeigersinn entsprechend der angegebenen Pfeilrichtung jedoch um den doppelten maximalen Phasenhub 2α zu verändern. Zur Verdeutlichung der Phasenbeziehungen zwischen den Phasen 602 und 603 relativ zur Bezugsphase 601 ist in Fig. 3b der Zeitverlauf der Phasen 601 bis 603 im Zeitbereich dargestellt.

Die Bezugsphase 601 ist bei einem relativen Phasenwinkel von 2π aufgetragen. Ausgehend von einem Phasenwinkel in Höhe von 120° zwischen den einzelnen Phasen 601 bis 603 wird der Phasenwinkel der Phase 603 mit einem vorgebbaren Phasenwinkel pro Zeiteinheit um einen vorgebbaren Phasenhub α verringert und zwar maximal bis zur Gegenphasigkeit zur Bezugsphase 601, die bei einem Phasenwinkel von π gestrichelt eingezeichnet ist. Während desselben Zeitintervalls wird der relative Phasenwinkel zwischen der Phase 602 und der Bezugsphase 601 mit dem doppelten Phasenwinkel pro Zeiteinheit unter Anwendung des doppelten Phasenhubes 2α bis maximal zur Gleichphasigkeit mit der Bezugsphase 601 verringert. Infolge der gleichen Drehrichtung der Phasen 602 und 603 relativ zur Bezugsphase 601 ist deren Phasenverlauf asymmetrisch.

Analog zu Fig. 2c ist in Fig. 3c der Frequenzgang jeder Phase 601 bis 603 über die Zeit während der Phasenänderung aufgetragen. Ausgehend von der konstanten Frequenz der Bezugsphase 601 wird die Frequenz der Phase 602 während der Phasendrehung um einen Frequenzbetrag erhöht. Proportional zum doppelten Betrag der Phasendrehung pro Zeiteinheit wird die Frequenz der Phase 603 während der Phasendrehung um den doppelten Frequenzbetrag der Phase 602 überhöht.

Infolge der betragsmäßig doppelten Frequenzüberhöhung der Phase 603 ist es insbesondere bei niederfrequenter Motoransteuerung von Vorteil, die Phasen 602 und 603 voreilend relativ zur Bezugsphase 601 konstanter Frequenz zu verschieben, um ausreichend schnelle Phasenänderungen, die eine adäquate Frequenzüberhöhung zur Folge haben, realisieren zu können.

Bezugszeichenliste

1

Gleichrichter/Siebung

2

Umrichter

3

Motor

4

Getriebe

5

Last

6

Steuerungsmittel

7

Überwachungsmittel

100

Versorgungsspannung

200

Zwischenkreisspannung

300

Phasen der Steuerspannung

400

Soll-Wert

500

Ist-Wert

600

Motorspannung

601-603

Phasen der Motorspannung

700

Referenzspannung

Claims (5)

1. Steuerung für einen umrichtergespeisten Asynchronmotor in einem Stellantrieb mit n Statorwicklungen, der mit n unabhängig voneinander steuerbaren Schaltbrücken aus einem Gleichstromzwischenkreis gesteuert wird, wobei jeder Motoranschluß an jeweils eine Schaltbrücke angeschlossen ist, wobei die Steuerung derart ausgelegt ist, daß die Schaltbrücken bei treibendem Motor mit einer Phasenverschiebung entsprechend der räumlichen Verteilung der Statorwicklungen angesteuert werden und bei der die Spannung des Zwischenkreises überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei angetriebenem Motor (3) und beim Bremsen des Motors (3) die Phasenverschiebung der Ansteuerung zwischen zumindest zwei Schaltbrücken in Abhängigkeit von der Zwischenkreisspannung (200) reduziert wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenwinkel zwischen zwei Phasen (602, 603) symmetrisch um den selben Phasenhub mit entgegengesetztem Vorzeichen relativ zu der dritten Phase (601) reduziert wird.

3. Steuerung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenwinkel einer zweiten Phase (602) relativ zu einer ersten Phase (601) um einen vorgegebenen Phasenhub reduziert wird und daß der Phasenwinkel der dritten Phase (603) relativ zur ersten Phase (601) bei gleichem Winkelsinn und dem doppelten Phasenhub in der gleichen Zeiteinheit reduziert wird.

4. Steuerung nach einem der Ansprüche 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenhub proportional zur Erhöhung der Zwischenkreisspannung (200) eingestellt wird.

5. Steuerung nach einem der Ansprüche 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenhub fest vorgegeben ist und die Phasendrehung innerhalb einer vorgebbaren Zeiteinheit abgeschlossen ist.