DE19959657A1

DE19959657A1 - Controlling and/or regulating an alternating current or 3-phase motor e.g. for door mechanism, involves driving motor with stochastic signal pulses with probability density modulated according to desired drive function

Info

Publication number: DE19959657A1
Application number: DE19959657A
Authority: DE
Inventors: Detlef Poppe; Roland Trautmann; Arnd Frueh
Original assignee: Hoermann KG Antriebstecknik
Current assignee: Hoermann KG Antriebstecknik
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2001-03-08

Abstract

The control and/or regulating method involves driving the a.c. or 3-phase motor (M) with stochastic signal pulses whose probability density is modulated according to the desired drive function. The point density of the stochastic signal pulse sequence driven sinusoidally. An Independent claim is also included for a control and/or regulating device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines Wechsel- oder Drehstrommotors. Außerdem betrifft die Erfindung eine Steuer- oder Regelvorrichtung für einen Wechsel- oder Drehstrommotor, vorzugsweise für einen Torantrieb, mit einer Gleichstromquelle und einer signalsteuerbaren Wechsel- oder Drehstromerzeugungsein richtung zur Erzeugung von Wechsel- oder Drehstrom aus dem von der Gleichstromquelle gelieferten Gleichstrom und einer Ansteuereinrichung zur Ansteuerung der Wechsel- oder Drehstromerzeugungseinrichtung entsprechend einer gewünschten Steuer- oder Regel vorgabe. Schließlich betrifft die Erfindung einen mit einer solchen Steuer- oder Regelvor richtung versehenen Torantrieb, der einen Wechsel- oder Drehstrommotor zum Antreiben einer Öffnungs- oder Schließbewegung eines Tores, wie z. B. eines Industrietores, umfaßt.The invention relates to a method for controlling and / or regulating a change or Three-phase motor. The invention also relates to a control or regulating device for an AC or three-phase motor, preferably for a door operator, with a DC source and a signal controllable AC or three-phase generation Direction for generating alternating or three-phase current from that of the direct current source supplied direct current and a control device for controlling the AC or Three-phase generator according to a desired control or regulation specification. Finally, the invention relates to one with such a control or regulation Directional door drive that drives an AC or three-phase motor an opening or closing movement of a gate, such as. B. an industrial door.

Wechselstrommotoren und insbesondere Drehstrommotoren wie Drehstromasynchron motoren zeichnen sich durch ihren einfachen Aufbau und ihre hohe Leistungsfähigkeit sowie geringen Wartungsaufwand aus. Bei solchen Motoren ist jedoch für die Ansteuerung in bestimmten Betriebsweisen eine Steuerung sowohl der Amplitude als auch der Fre quenz des Speisestromes bzw. der Speisespannung notwendig.AC motors and especially three-phase motors such as three-phase asynchronous motors are characterized by their simple structure and high performance as well as low maintenance. In such motors, however, is for control control of both the amplitude and the fre in certain operating modes frequency of the supply current or supply voltage is necessary.

Zu diesem Zweck umfassen Steuervorrichtungen für steuer- oder regelbare Drehstrom motoren im allgemeinen einen Frequenzumrichter, mit welchem in einem Gleichrichter zunächst ein Gleichstrom erzeugt wird und dann mittels eines Wechselrichters aus diesem Gleichstrom ein Wechsel- bzw. Drehstrom mit der gewünschten Amplitude und Frequenz erzeugt wird.To this end, include control devices for controllable or regulatable three-phase current motors generally a frequency converter with which in a rectifier first a direct current is generated and then by means of an inverter Direct current is an alternating or three-phase current with the desired amplitude and frequency is produced.

Üblicherweise werden zur Erzeugung des Wechsel- oder Drehstroms aus Gleichstrom Wechsel- oder Drehstromerzeugungseinrichtungen in Form von Wechselrichtern mit Ge gentaktendstufen verwendet. Usually are used to generate the alternating or three-phase current from direct current AC or three-phase generating devices in the form of inverters with Ge gene output stages used.

Bekannte für solche Zwecke eingesetzte Gegentaktendstufen umfassen für jede Phase und jede positive bzw. negative Halbwelle je ein Schaltelement, wie z. B. einen Transistor, das entsprechend der gewünschten Spannung und Amplitude geschaltet wird, um an sei nem Ausgang eine positive bzw. negative, in etwa sinusförmig geformte Halbwelle zur An steuerung des Motors zu erzeugen.Known push-pull output stages used for such purposes include for each phase and each positive or negative half wave a switching element, such as. B. a transistor, which is switched according to the desired voltage and amplitude to be on nem output a positive or negative, roughly sinusoidal half wave for on to generate control of the engine.

Zur Ansteuerung der Transistoren wird im allgemeinen das gut bekannte Impulsbreiten modulationsverfahren verwendet, bei der eine Rechteckwelle auf die einzelnen Transisto ren oder dergleichen elektronischen Schaltelemente gegeben wird, wobei die Breiten der einzelnen Rechteckimpulse entsprechend der gewünschten Amplitude und Frequenz mo duliert sind.The well-known pulse widths are generally used to drive the transistors modulation method used, in which a square wave on the individual Transisto ren or the like electronic switching elements is given, the widths of the individual rectangular pulses corresponding to the desired amplitude and frequency mo are dulated.

Bekannte derart aufgebaute und angesteuerte Motoren werden aber bei vielen Anwen dungen als recht laut empfunden, was gerade bei Torantrieben, die möglichst geräuschlos arbeiten sollen, nachteilig ist.Known engines constructed and controlled in this way are used by many users perceived as quite loud, which is particularly the case with gate drives that are as silent as possible should work, is disadvantageous.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern und/oder Regeln eines Wechsel- oder Drehstrommotors zu schaffen, mit welchem der Motor leiser betreibbar ist. Außerdem soll ein Torantrieb der eingangs genannten Art geschaffen wer den, der besonders leise ist.It is an object of the invention, a method and an apparatus for controlling and / or To create rules of an AC or three-phase motor, with which the motor is quieter is operable. In addition, a door operator of the type mentioned should be created who the one that is particularly quiet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie einen Torantrieb mit den Merkmalen der beigefügten Haupt- und Nebenansprüche gelöst.This task is accomplished by a method and a device as well as a door drive solved the features of the accompanying main and secondary claims.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln eines Wechsel- oder Drehstrommotors vorgeschlagen, bei dem die Ansteuerung des Motors über stochastische Signalimpulse, deren Wahrscheinlichkeitsdichte entsprechend der gewünschten Ansteue rungsfunktion moduliert wird, erfolgt.According to the invention, a method for controlling and / or regulating an exchange or Three-phase motor proposed, in which the control of the motor via stochastic Signal pulses, their probability density according to the desired control tion function is modulated.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch das ansonsten bei bekannten Steuer- oder Regelverfahren übliche Impulsbreitenmodulationsverfahren aufgrund der zwi schen den Rechteckimpulsen verwendeten festen weit über der Betriebsfrequenz liegen den Frequenz Pfeifgeräusche entstehen, die bei erfindungsgemäßer Ausbildung vermeid bar sind. The invention is based on the knowledge that the otherwise known Control or regulation methods usual pulse width modulation methods due to the interim The fixed rectangular pulses used are far above the operating frequency the frequency whistling noise, which avoids with training according to the invention are cash.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung haben die Signalimpulse, die man auch als Steuerim pulse bezeichnen kann, untereinander keine feste (Arbeits-)Frequenz mehr zueinander, sie sind vielmehr zufällig verteilt. Die gewünschten Steuer- bzw. Regelvorgaben werden dadurch erzielt, daß die Wahrscheinlichkeitsdichte der stochastischen Verteilung der Steuer- bzw. Regelimpulse entsprechend moduliert wird. Dies kann unter Verwendung von Zufallsgeneratoren in ähnlicher Weise erfolgen, wie die Modulation der Impulsbreite beim Impulsbreitenmodulationsverfahren. Da wo beim Impulsbreitenmodulationsverfahren be sonders breite Impulse notwendig wären, ist beim erfindungsgemäßen Verfahren eine hohe Wahrscheinlichkeitsdichte für die Steuerimpulse vorzusehen, so daß der Zufallsge nerator in diesem Bereich viele Impulse erzeugt. Wo im Impulsbreitenmodulationsverfah ren eine geringe Impulsbreite vorzusehen ist, wäre im erfindungsgemäßen Verfahren eine geringe Wahrscheinlichkeitsdichte für die Steuerimpulse vorzusehen, so daß der Zufalls generator in diesem Bereich wenige Impulse erzeugt.In the solution according to the invention, the signal pulses, which are also called Steuerim pulse can denote each other, no fixed (working) frequency to each other, rather, they are randomly distributed. The desired tax or regulation requirements achieved in that the probability density of the stochastic distribution of Control or regulating pulses are modulated accordingly. This can be done using Random generators are done in a similar way to the modulation of the pulse width at Pulse width modulation method. Where where be with the pulse width modulation method particularly broad impulses would be necessary in the method according to the invention to provide a high probability density for the control pulses, so that the random number generated a lot of impulses in this area. Where in the pulse width modulation process Ren a small pulse width is to be provided, would be one in the inventive method provide low probability density for the control pulses, so that the chance generator generates few pulses in this area.

Bevorzugt erfolgt die Ansteuerung des Motors über stochastische Impulsfolgen, deren Punktdichte sinusförmig gesteuert wird. Die Frequenz und Amplitude der sinusförmigen Punktdichtefunktion wird, wie eben erläutert, entsprechend der Steuer- und Regelvorga ben moduliert.The motor is preferably controlled via stochastic pulse sequences, the Point density is controlled sinusoidally. The frequency and amplitude of the sinusoidal Point density function is, as just explained, according to the control and regulation process ben modulated.

Am Ausgang von üblichen Wechsel- oder Drehstromgeneratoren - Frequenzrichter, Wechselrichter oder ähnliches -, an deren Schaltelemente eine derartige stochastisch verteilte Impulsfolge angelegt wird, ist dann eine in Amplitude und Frequenz entsprechend der Impulsdichteverteilung gesteuerte Wechselspannung, der ein Rauschteil überlagert ist, aufzufinden. Mit dieser Wechselspannung - ggf. mehrfach und passend phasenversetzt bei Drehstrommotoren - ist der Motor dann in der Weise betreibbar, daß das übliche Pfeif geräusch der bisher üblichen über Frequenzumrichter angesteuerten Wechsel- bzw. Dreh strommotoren nicht vorkommt.At the output of common AC or three-phase generators - frequency converters, Inverters or the like - on the switching elements of which such a stochastic distributed pulse train is applied, is then corresponding in amplitude and frequency the alternating voltage controlled by the pulse density distribution, on which a noise component is superimposed, to find. With this alternating voltage - possibly several times and appropriately out of phase with three-phase motors - the motor can then be operated in such a way that the usual whistle noise of the previous alternation or rotation controlled by frequency converters electric motors does not occur.

Durch die Erfindung werden also störende Pfeifgeräusche vermieden. Im Unterschied zur Impulsbreitensteuerung ist bei der erfindungsgemäßen Steuerung keine eindeutig heraus ragende Störfrequenz vorhanden. Leider werden wohl auch bei den meisten Ausfüh rungsformen der erfindungsgemäßen Lösung verglichen mit einem normalen Netzbetrieb - ohne Frequenzumrichter oder Wechselrichter - Geräusche nicht restlos vermieden. Die verbleibende Reststörung ist subjektiv etwa mit dem Laufgeräusch eines PC-Lüfters ver gleichbar. Es wäre zwar im Prinzip denkbar, diese Reststörung wegzufiltern. Der damit verbundene Aufwand ist zumindest nach dem jetzigen Kenntnisstand aber (noch) zu auf wendig, um z. B. eine für Torantriebe oder dergleichen wirtschaftlich vertretbare Lösung zu schaffen.Annoying whistling noises are thus avoided by the invention. In contrast to Pulse width control is not unequivocal in the control according to the invention excellent interference frequency available. Unfortunately, most of the designs are forms of the solution according to the invention compared to normal network operation - Without frequency converter or inverter - noise is not completely avoided. The Remaining residual malfunction is subjectively ver with the running noise of a PC fan comparable. In principle, it would be conceivable to filter away this residual interference. The one with it associated effort is (at least) based on the current state of knowledge nimble to z. B. an economically justifiable solution for gate operators or the like create.

Die erfindungsgemäßen, vorzugsweise gleich langen bzw. gleich breiten, in der Regel be vorzugt sehr kurzen bzw. schmalen Signalimpulse oder daraus gebildeten Impulsfolgen sind vorzugsweise dadurch erzeugbar, daß zunächst eine Steuerungskennlinie - beispielsweise eine sinusförmige Spannungskurve, wie sie für die Speisung einer Phase eines Drehstrommotors benötigt wird - vorgegeben wird, die gemäß der gewünschten Amplitude und Frequenz ausgebildet ist. Wird diese Steuerungskennlinie dann als Vertei lungsfunktion einem Zufallsgenerator zugeführt, so sind damit die erfindungsgemäßen Signalimpulsfolgen erzeugbar. Der Zufallsgenerator kann dabei in Hardware oder Software vorliegen.The inventive, preferably the same length or the same width, usually be preferably very short or narrow signal pulses or pulse sequences formed therefrom can preferably be generated in that first a control characteristic curve - For example, a sinusoidal voltage curve, such as that used to feed a phase a three-phase motor is required - which is specified according to the desired Amplitude and frequency is formed. This control characteristic is then used as a distribution tion function fed to a random generator, so are the invention Signal pulse sequences can be generated. The random generator can be in hardware or software available.

Im Prinzip ist es denkbar, daß die stochastischen Impulsfolgen für jede Steuerungssitua tion in Echtzeit innerhalb eines Mikroprozessors berechnet werden. Gerade bei Dreh strommotoren kann dies jedoch sehr aufwendig sein, da die üblichen Gegentaktendstufen sechs Schaltelemente oder Transistoren, nämlich je eines für die positive und die negative Halbwelle aufweisen und jedes dieser Schaltelemente mit einer entsprechenden Impuls folge beliefert werden muß. In praktischen Anwendungen wie z. B. bei einer Torsteuerung eines mit einem solchen Drehstrommotor antreibbaren Tores wäre ein für die Berechnung der Impulsfolgen in Echtzeit geeigneter Prozessor zu aufwendig und zu teuer. Es ist daher bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bevorzugt, daß für bestimmte Steue rungs- und Regelmodi die notwendigen Impulsfolgen vorher berechnet werden und in ei ner Speichereinrichtung - beispielsweise einem ROM, d. h. einem reinen Lesespeicher - werkseitig abgelegt werden. Im praktischen Betrieb können je nach Aufruf des Steuerungs- und Regelmodus die entsprechenden Impulsfolgen abgerufen und der Motor steuerung zugeführt werden.In principle, it is conceivable that the stochastic pulse sequences for each control situation tion can be calculated in real time within a microprocessor. Especially when shooting current motors, however, this can be very complex, since the usual push-pull output stages six switching elements or transistors, namely one for the positive and one for the negative Have half wave and each of these switching elements with a corresponding pulse consequence must be supplied. In practical applications such as B. in a gate control a gate that can be driven with such a three-phase motor would be one for the calculation the pulse sequences in real time suitable processor too complex and too expensive. It is therefore in an advantageous embodiment of the invention preferred that for certain taxes control and control modes the necessary pulse sequences are calculated beforehand and in egg ner storage device - e.g. a ROM, e.g. H. a read-only memory - stored at the factory. In practical operation, depending on the call of the Control and regulation mode retrieved the appropriate pulse trains and the engine control can be fed.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steue rung oder Regelung eines Torantriebes, eines Antriebes für eine Tür oder eines Antriebes für ein Fenster oder dergleichen Gebäudeverschluß. Gerade bei solchen Antrieben ist ein besonders leiser Lauf erwünscht. Andererseits sollen solche Antriebe einer Tür- bzw. Tor öffnung oder -schließung der sanften Art ermöglichen, d. h. mit sanftem Anlauf und sanf tem Abbremsen und besonders schnellem dazwischen erfolgenden Lauf, so daß eine gut funktionierende exakte Steuerung und damit ein Wechselrichter im Antrieb notwendig ist. The use of the method according to the invention for taxation is particularly advantageous tion or regulation of a door operator, a operator for a door or a operator for a window or similar building lock. Especially with such drives is a particularly quiet running desirable. On the other hand, such drives should be a door or gate Allow gentle opening or closing, d. H. with a gentle start and gentle braking and particularly fast running in between, so that a good functioning exact control and therefore an inverter in the drive is necessary.

Vorrichtungsmäßig wird die gestellte Aufgabe durch eine Steuer- oder Regelvorrichtung für einen Wechsel- oder Drehstrommotor, vorzugsweise für einen Torantrieb, gelöst, der mit einer Gleichstromquelle, wie beispielsweise einem Gleichrichter mit einer signalsteuerba ren Wechsel- oder Drehstromerzeugungseinrichtung wie einem Wechselrichter zur Erzeu gung von Wechsel- oder Drehstrom aus dem von der Gleichstromquelle gelieferten Gleichstrom und mit einer Ansteuereinrichtung zum Ansteuern der Wechsel- oder Dreh stromerzeugungseinrichtung entsprechend einer gewünschten Steuer- oder Regelvorgabe versehen ist, wobei letztere eine Zufallsimpulsfolgebereitstelleinrichtung umfaßt zum Lie fern von stochastischen Steuerimpulsen, deren Wahrscheinlichkeitsdichte entsprechend der gewünschten Steuer- oder Regelvorgabe verteilt ist. Mit einer solchen Steuer- oder Regelvorrichtung ist das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar.In terms of the device, the task is performed by a control or regulating device for an AC or three-phase motor, preferably for a door drive, solved with a direct current source, such as a rectifier with a signal controllable Ren alternating or three-phase generating device such as an inverter for generating supply of alternating or three-phase current from that supplied by the direct current source DC and with a control device for controlling the alternating or rotary Power generation device according to a desired control or regulation specification is provided, the latter comprising a random pulse train providing means for lying far from stochastic control impulses, their probability density accordingly the desired tax or rule specification is distributed. With such a tax or Regulating device, the inventive method can be carried out.

Die Zufallsimpulsfolgenbereitstelleinrichtung umfaßt aus den vorstehend erläuterten Grün den bevorzugt eine Speichereinrichtung, in welcher wenigstens eine für einen bestimmten Steuer- oder Regelungsmodus (z. B. Anfahren ein des bestimmten Motors mit bestimmten Leistungsbedarf) erzeugte oder berechnete stochastische Steuerimpulsfolge gespeichert oder speicherbar ist. Die Speichereinrichtung umfaßt bevorzugt wenigstens eine ROM- Einheit, in der für verschiedene - vorzugsweise auswählbare vorgegebene - Betriebsarten des Motors, wie insbesondere Hochlauf des Motors mit ansteigender Spannung und Fre quenz, Normallauf mit konstanter Drehzahl und/oder Abbremsen des Motors mit sinkender Spannung und Frequenz geeignete stochastische Impulsfolgen abrufbar gespeichert sind. Die Speichereinrichtung ist weiter bevorzugt durch eine Steuereinheit - beispielsweise einen Torsteuerungsprozessor eines Torantriebes oder dergleichen Steuerungsprozes sor -, die von der Ansteuerungseinrichtung umfaßt oder dieser zugeordnet ist, ansteuer bar. Die Ansteuerung der Speichereinrichtung erfolgt dabei entsprechend der Steuer- oder Regelvorgabe in der Art, daß eine zum Durchführen der Steuer- oder Regelvorgabe in ihrer Wahrscheinlichkeitsdichte verteilte Zufallsimpulsfolge aus der Speichereinrichtung und an die Wechsel- oder Drehstromerzeugungseinrichtung, vorzugsweise zur Erzeugung eines im wesentlichen sinusförmig mit passender Amplitude und Frequenz ausgebildeten Wechsel- oder Drehstroms geliefert wird. Der Wechsel- oder Drehstrom wird dabei im allgemeinem mit einem Rauschanteil überlagert sein. Dies ist zwar ein unerwünschter und unschöner Nebeneffekt. Der Aufwand, der betrieben werden müsste, um mit einer Filtereinrichtung diesen Rauschanteil wegzubekommen, wäre aber wirtschaftlich gesehen recht groß. Die Einflussnahme der Steuereinheit auf die Motorsteuerung erfolgt dabei weiter bevorzugt über Eingriff auf die Adressierung der Speichereinheit. Hierzu umfaßt die Ansteuerungseinrichtung beispielsweise einen Adreßzähler, der zwischen die Steuereinheit und die Speichereinrichtung geschaltet ist.The random pulse train providing means comprises the green explained above preferably a storage device in which at least one for a particular one Control or regulation mode (e.g. starting of a certain motor with certain Power requirement) generated or calculated stochastic control pulse train stored or can be saved. The memory device preferably comprises at least one ROM Unit in which for different - preferably selectable predetermined - operating modes of the motor, such as in particular the motor starting up with increasing voltage and fre quenz, normal running with constant speed and / or braking of the engine with decreasing Voltage and frequency suitable stochastic pulse trains are stored retrievable. The storage device is further preferred by a control unit - for example a gate control processor of a gate operator or the like control process sor -, which is included in or assigned to the control device bar. The control of the memory device takes place in accordance with the control or Rule specification in such a way that one for carrying out the control or rule specification in their probability density distributed random pulse train from the memory device and to the AC or three-phase generator, preferably for generation one essentially sinusoidal with a suitable amplitude and frequency AC or three-phase current is supplied. The AC or three-phase current is in the generally with a noise component. While this is an undesirable and unsightly side effect. The effort that would have to be put into using a Filter device to get rid of this noise component, would be seen economically quite big. The control unit influences the engine control more preferably via intervention in the addressing of the memory unit. To this end, the Control device, for example, an address counter between the Control unit and the storage device is switched.

Zum Ansteuern üblicher Gegentaktendstufen ist die Impulsfolgenbereitstelleinrichtung der art ausgebildet, daß sie für jede Phase eines zu erzeugenden Drehstroms und dabei für jede positive und negative Halbwelle je eine getrennte Impulsfolge liefern kann. Für einen dreiphasigen Drehstrom muß die Impulsfolgenbereitstelleinrichtung also insgesamt sechs entsprechend aufeinander abgestimmte Impulsfolgen liefern. Hierfür weist die Impulsfol genbereitstelleinrichtung vorzugsweise sechs Ausgänge auf, mittels welcher entspre chende Schaltelemente der Drehstromerzeugungseinrichtung - beispielsweise die Lei stungstransistoren eines Drehstromgenerators mit einer Gegentaktendstufe - mit jeweils passenden Impulsfolgen belieferbar sind.The pulse train preparation device is used to control conventional push-pull output stages Art trained that they for each phase of a three-phase current to be generated and each positive and negative half wave can deliver a separate pulse train. For one three-phase three-phase current, the pulse train preparation device must have a total of six deliver correspondingly coordinated pulse trains. The Impulsfol gene provision device preferably has six outputs, by means of which correspond correct switching elements of the three-phase generator - for example the Lei voltage transistors of a three-phase generator with a push-pull output stage - each with suitable pulse sequences can be supplied.

Wenn die Impulsfolgenbereitstelleinrichtung dabei keinen Zufallsgenerator zur Echtzeit- Berechnung der Impulsfolgen aufweist, sondern in der bevorzugten Form eine Spei chereinrichtung, in der vorab berechnete Impulsfolgen gespeichert sind, so wird bevorzugt, daß die Speichereinrichtung für jede positive und negative Halbwelle jeder Phase je we nigstens eine Speichereinheit zum Speichern der jeweils passenden Impulsfolge aufweist. Selbstverständlich sind hier aber auch viele andere Ausbildungen zum Liefern von sechs jeweils passenden Impulsfolgen denkbar.If the pulse train providing device does not have a random generator for real-time Calculation of the pulse sequences, but in the preferred form a Spei device in which previously calculated pulse sequences are stored, it is preferred that the storage device for each positive and negative half-wave of each phase at least has a storage unit for storing the appropriate pulse train. Of course, there are also many other training courses to supply six matching pulse sequences possible.

Um die Drehrichtung des Motors umkehren zu können, wird weiter vorgeschlagen, daß zwischen der Impulsfolgenbereitstelleinrichtung und der Drehstromerzeugungseinrichtung eine Umschalteinrichtung geschaltet ist. Diese umfaßt in bevorzugte Ausführung Einrich tungen, mit denen die Anschlüsse der jeweils einer ersten Phase zugeordneten Ausgänge der Impulsfolgenbereitstelleinrichtung mit den Anschlüssen der einer zweiten Phase zuge ordneten Ausgänge der Impulsfolgenbereitstelleinrichtung untereinander austauschbar sind. Selbstverständlich kann dabei die Umschalteinrichtung von der Steuereinheit der An steuereinrichtung ansteuerbar ausgebildet sein.In order to be able to reverse the direction of rotation of the motor, it is further proposed that between the pulse train providing device and the three-phase generator a switching device is switched. In a preferred embodiment, this comprises Einrich with which the connections of the outputs assigned to a first phase the pulse train providing device with the connections of a second phase ordered outputs of the pulse train provision device interchangeable are. Of course, the switching device from the control unit of the An Control device can be designed to be controllable.

Ein mit einer erfindungsgemäßen Steuer- oder Regelvorrichtung versehener Torantrieb zeichnet sich trotz sehr guter Regelbarkeit und Steuerbarkeit angepaßt an die jeweils ge wünschte Öffnungs- und Schließsituation durch einen sehr ruhigen Lauf ohne Pfeifgeräu sche aus.A door drive provided with a control or regulating device according to the invention stands out despite very good controllability and controllability adapted to the respective ge desired opening and closing situation through a very quiet run without whistling washed out.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Darin zeigenAn embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying figures explained in more detail. Show in it

Fig. 1 eine Darstellung einer für die Ansteuerung einer Phase eines Drehstrommotors verwendbaren stochastischen Impulsfolge; . Figure 1 is a representation of a of an AC motor used for driving a phase stochastic pulse sequence;

Fig. 2 eine Schaltung zur Erzeugung von Drehstrom aus Gleichstrom, die mittels einer solchen Impulsfolge ansteuerbar ist; Figure 2 is a circuit for generating rotational power from direct current, which can be controlled by means of such a pulse train.

Fig. 3 ein Schaubild für einen Spannungsverlauf, wie er am Ausgang eines LC-Siebglie des einer Phase der in Fig. 2 gezeigten Schaltung nach Ansteuerung mittels der in Fig. 1 dargestellten Impulsfolge auftritt; FIG. 3 shows a diagram for a voltage curve as it occurs at the output of an LC screen of a phase of the circuit shown in FIG. 2 after actuation by means of the pulse sequence shown in FIG. 1;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Schaltung zum Ansteuern eines Drehstrommotors; Fig. 4 is a block diagram of a circuit for driving a three-phase motor;

Fig. 5 ein Schaubild zur Veranschaulichung eines gewünschten Spannungs- und Fre quenzverlaufes eines zum Antreiben eines Tores eingesetzten Drehstrommotors während einer Torfahrt; FIG. 5 is a diagram illustrating a desired voltage and frequency sequence of a three-phase motor used to drive a gate during a gate journey;

Fig. 6 zwei Graphen, die die Nachbildung einer Sinusschwingung mittels zur Drehstrom motorsteuerung nach dem Stand der Technik verwendeter Pulsbreitensteuerung verdeutlicht, und Fig. 6 shows two graphs, the engine control the reproduction of a sine wave by means of the three-phase pulse width controller illustrated used according to the prior art, and

Fig. 7 eine Vorderansicht eines durch einen Torantrieb, der mit der Schaltung gemäß Fig. 4 versehen ist, antreibbaren Tores. FIG. 7 is a front view of a door which can be driven by a door drive which is provided with the circuit according to FIG. 4.

In Fig. 2 ist eine zur Ansteuerung eines Drehstrommotors 2 im Prinzip bekannte Drehstrom erzeugungseinrichtung 4 dargestellt. Diese umfaßt eine Gleichstromquelle oder Gleich spannungsquelle 6 zum Liefern eines Gleichstromes bzw. einer Gleichspannung U₌, eine Gegentaktendstufe 8 eines Wechselrichters 9 zum Erzeugen eines dreiphasigen Drehstro mes aus der von der Gleichspannungsquelle 6 gelieferten Gleichspannung und LC-Sieb glieder 10, mit welchen unerwünschte Anteile aus jeder Phase R, S, T des Drehstromes herausgefiltert werden können.In Fig. 2 a known for controlling a three-phase motor 2 in principle three-phase generating device 4 is shown. This comprises a direct current source or direct voltage source 6 for supplying a direct current or a direct voltage U ₌ , a push-pull output stage 8 of an inverter 9 for generating a three-phase rotary current from the direct voltage and LC filter 10 supplied by the direct voltage source 6 , with which undesirable components can be filtered out of each phase R, S, T of the three-phase current.

Die Gleichstromquelle oder Gleichspannungsquelle 6 umfaßt in an sich bekannter Weise beispielsweise einen nicht explizit dargestellten Gleichrichter, mit welchem aus einer nor malen Netzwechselspannung ein Gleichstrom bzw. eine Gleichspannung U₌ erzeugbar ist. In einer nicht explizit dargestellten Ausführungsform ist der Gleichspannungsquelle 6 ein sogenannter Powerfaktorcontroller zugeordnet, welcher die bei einer einfachen Graetz- Gleichrichtung (Graetz-Schaltung) mit Ladekondensator auftretenden Stromspitzen vermeidet und für eine annähernd sinusförmige Eingangsstromaufnahme sorgt. Wegen der Erzeugung des Drehstroms aus einer Gleichspannung besteht außerdem die Möglichkeit (nicht dargestellt), mit einem oder über einen Akkumulator, einer Batterie oder dergleichen, eine Notstromversorgung einzurichten.The direct current source or direct voltage source 6 comprises, in a manner known per se, for example a rectifier, not explicitly shown, with which a direct current or a direct voltage U _{= can be} generated from a normal AC mains voltage. In one embodiment, which is not explicitly shown, a so-called power factor controller is assigned to the DC voltage source 6 , which avoids the current peaks occurring in a simple Graetz rectification (Graetz circuit) with charging capacitor and ensures an approximately sinusoidal input current consumption. Because of the generation of the three-phase current from a direct voltage, it is also possible (not shown) to set up an emergency power supply with or via an accumulator, a battery or the like.

Im Falle des Vorsehens eines Gleichrichters ist die Drehstromerzeugungseinrichtung 4 insgesamt durch einen Frequenzumrichter gebildet. Der Umweg des Glättens von Wechselspannung und der dann erfolgenden Erzeugung von Drehstrom aus der so erzeugten Gleichspannung U₌ wird bei Ansteuerung von Drehstrommotoren 2 wie z. B. Drehstromasynchronmotoren verwendet, um diese hinsichtlich Leistung oder Drehmoment und Drehzahl regeln oder steuern zu können, da bei einem Drehstrommotor 2 die Frequenz des Drehstromes entsprechend der gewünschten Drehzahl veränderlich ge halten werden muß.In the case of the provision of a rectifier, the three-phase generator 4 is generally formed by a frequency converter. The detour of smoothing alternating voltage and the subsequent generation of three-phase current from the thus generated direct voltage U ₌ is when driving three-phase motors 2 such. B. three-phase asynchronous motors are used to regulate or control them in terms of power or torque and speed, since in a three-phase motor 2 the frequency of the three-phase current must be kept variable according to the desired speed.

Zur Erzeugung des Drehstromes weist die Gegentaktendstufe 8 insgesamt sechs Tran sistoren 12-17 auf. Dabei dient ein erster Transistor 12 zum Erzeugen eines positiven Anteils der ersten Phase R des Drehstromes, ein zweiter Transistor 13 der Erzeugung eines negativen Anteils der ersten Phase R des Drehstromes, ein dritter Transistor 14 der Erzeugung eines positiven Anteils der zweiten Phase S, der vierte Transistor 15 der Er zeugung eines negativen Anteils der zweiten Phase S, ein fünfter Transistor 16 der Erzeu gung von positiven Anteilen der dritten Phase T und der sechste Transistor 17 zur Erzeu gung der negativen Anteile der dritten Phase T. Idealerweise sollen an den jeweiligen an den Motor 2 angeschlossenen Ausgängen, z. B. bei 32, sinusförmige Spannungen anlie gen, deren Amplitude und Frequenz entsprechend dem Kraftbedarf und der Drehzahl des Drehstrommotors 2 ausgebildet sind.To generate the three-phase current, the push-pull output stage 8 has a total of six transistors 12-17 . A first transistor 12 is used to generate a positive portion of the first phase R of the three-phase current, a second transistor 13 is used to generate a negative portion of the first phase R of the three-phase current, and a third transistor 14 is used to generate a positive portion of the second phase S, the fourth Transistor 15 of the generation of a negative portion of the second phase S, a fifth transistor 16 of the generation of positive portions of the third phase T and the sixth transistor 17 for generation of the negative portions of the third phase T. Ideally, the respective to the Motor 2 connected outputs, e.g. B. at 32 , sinusoidal voltages conditions, the amplitude and frequency of which are designed according to the power requirement and the speed of the three-phase motor 2 .

Da die Transistoren 12-17 nur entweder an- oder abgeschaltet werden können, muß die Ansteuerung der Transistoren 12-17 entsprechend der gewünschten Ausgangskurve nachgebildet werden. Üblicherweise wird hierzu bisher die Impulsbreitenmodulation ver wendet, die im folgenden am Beispiel einer nachzubildenden Sinusschwingung unter Be zug auf Fig. 6 erläutert wird. Since the transistors 12-17 can only be switched on or off, the activation of the transistors 12-17 must be simulated in accordance with the desired output curve. Up to now, pulse width modulation has usually been used for this purpose, which is explained below using the example of a sine wave to be simulated with reference to FIG. 6.

In Fig. 6 ist die Nachbildung einer Sinusschwingung mit Pulsbreitensteuerung in Form von zwei Teilgraphen a und b gezeigt. Der obere Graph a zeigt dabei die nachzubildende Sinusschwingung 30 einer Sinusspannung U_SIN über der Zeit t. Der darunter befindliche Graph b zeigt eine Impulsspannung U_IMP zur gleichen Zeit t. Diese Impulsspannung U_IMP kann zum Beispiel zur Ansteuerung des ersten Transistors 12 verwendet werden, um die in Fig. 6 unter a) abgebildete Sinusschwingung an dessen Ausgang nachzubilden. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, wird die Impulsspannung U_IMP durch eine Rechteckspannung ge bildet, wobei die Breiten der Einzelimpulse 22, 26 entsprechend einer höheren oder niedri geren gewünschten nachzubildenden Spannung moduliert sind. So ist der dem Maximum 20 der Sinusschwingung U_SIN entsprechende Rechteckimpuls 22 bedeutend breiter aus geführt als der dem Minimum 24 der Spannung U_SIN entsprechende Rechteckimpuls 26. Wie aus Fig. 6b) ersichtlich, sind zwar die Breiten der Einzelimpulse 22, 26 der Spannung U_IMP je nach Modulation unterschiedlich, deren zeitliche Abfolge aufeinander jedoch stets gleich. D. h. die Impulsbreitensteuerung erfolgt üblicherweise bei stets gleicher Frequenz der Rechteckspannung U_IMP, die man auch als Arbeitsfrequenz der Impulsbreitensteue rung bezeichnen kann. Diese Arbeitsfrequenz muß auch, damit entsprechend viele Im pulse zum Nachbilden einer Halbwelle vorhanden sind, weit über der Betriebsfrequenz des Motors 2, d. h. der Frequenz der nachzubildenden Sinusschwingung 30 liegen. Während also die Betriebsfrequenz des Motors 2 beispielsweise im Bereich von 50 Hz zu finden ist, liegt die Arbeitsfrequenz der Impulsbreitensteuerung bedeutend höher. Diese Arbeitsfre quenz ist naturgemäß in der erzeugten Motorbetriebsspannung enthalten. Der der Ar beitsfrequenz entsprechende Frequenzanteil der Motorbetriebsspannung verursacht beim Motor 2 Pfeifgeräusche, die als störend empfunden werden.In Fig. 6 is a copy of a sine wave having a pulse width control in the form of two partial graphs a and b shown. The upper graph a shows the sine wave 30 to be simulated of a sine voltage U _SIN over time t. The graph b underneath shows a pulse voltage U _IMP at the same time t. This pulse voltage U _IMP can be used, for example, to control the first transistor 12 in order to emulate the sine wave shown in FIG. 6 under a) at its output. As can be seen from FIG. 6, the pulse voltage U _{IMP is formed} by a square-wave voltage, the widths of the individual pulses 22 , 26 being modulated in accordance with a higher or lower desired voltage to be simulated. Thus, the square-wave pulse 22 corresponding to the maximum 20 of the sinusoidal oscillation U _SIN is made significantly wider than the square-wave pulse 26 corresponding to the minimum 24 of the voltage U _SIN . As can be seen from FIG. 6b), the widths of the individual pulses 22 , 26 of the voltage U _{IMP are} different depending on the modulation, but their temporal sequence with respect to one another is always the same. That is, the pulse width control usually takes place at the same frequency of the square wave voltage U _IMP , which can also be called the operating frequency of the pulse width control. This working frequency must also, so that there are a correspondingly large number of pulses for emulating a half-wave, far above the operating frequency of the motor 2 , ie the frequency of the sine wave 30 to be simulated. So while the operating frequency of the motor 2 can be found, for example, in the range of 50 Hz, the operating frequency of the pulse width control is significantly higher. This operating frequency is naturally included in the generated engine operating voltage. The frequency component of the motor operating voltage corresponding to the operating frequency causes two whistling noises at the motor, which are perceived as disturbing.

Diese Pfeifgeräusche lassen sich vermeiden, wenn man anstelle der üblichen Impulsbrei tensteuerung zum Nachbilden einer für die Motorbetriebsspannung gewünschten Sinus schwingung 30 eine Folge von stochastisch entsprechend der nachzubildenden Schwingung 30 verteilten Spannungsimpulse verwendet.These whistling noises can be avoided if one uses a sequence of voltage pulses distributed stochastically in accordance with the vibration 30 to be simulated, instead of the conventional pulse width control for simulating a sine wave 30 desired for the motor operating voltage.

Ein Beispiel einer solchen Impulsfolge 28 wird im folgenden anhand von Fig. 1 näher er läutert. Fig. 1 zeigt im unteren Bereich eine Darstellung von mehreren untereinander ste henden Impulsfolgen, mit denen eine Sinusschwingung 30 nachgebildet werden. Die Dar stellung umfaßt in Richtung der mit I bezeichneten horizontalen Achse zwei Sinusschwin gungen, wobei jeder Punkt einem kurzen Spannungsimpuls 29 entspricht. In der vertika len, mit Z bezeichneten Richtung sind die Impulsfolgen 28 der jeweils nachfolgenden Schwingungen zeilenartig mit passender Phase jeweils darunter abgebildet, um so die stochastische Verteilung der Impulsfolgen 28 zu verdeutlichen. Man sieht deutlich, daß an den den Maxima 20 der nachzubildenden Sinusschwingung 30 entsprechenden Stellen I₁ und I₃ die Wahrscheinlichkeit eines Spannungsimpulses 29 geringer ist als an den den Minima 24 der nachzubildenden Sinusschwingung 30 entsprechenden Stellen I₂ und I₄. Im oberen Teil von Fig. 1 ist als Beispiel für einen Zufallsgenerator ein Computerprogramm in der Sprache BASIC dargestellt, mit der die untere Darstellung erzeugt worden ist. Das Computerprogramm ist aber hier rein nur für die Darstellung der Impulsfolgen ausgebildet und müßte für die Erzeugung von stochastischen für die Ansteuerung von Motoren geeig neten Impulsfolgen noch modifiziert werden, wie dies für den Computerfachmann leicht ersichtlich ist.An example of such a pulse train 28 is explained in more detail below with reference to FIG. 1. Fig. 1 shows in the lower area a representation of several mutually standing pulse sequences with which a sine wave 30 are simulated. The Dar position comprises two sinus oscillations in the direction of the horizontal axis labeled I, each point corresponding to a short voltage pulse 29 . In the vertical direction denoted by Z, the pulse trains 28 of the subsequent vibrations are depicted line-by-line with a suitable phase below each, so as to illustrate the stochastic distribution of the pulse trains 28 . It can clearly be seen that at the points I ₁ and I ₃ corresponding to the maxima 20 of the sine oscillation 30 to be simulated, the probability of a voltage pulse 29 is lower than at the points I ₂ and I ₄ corresponding to the minima 24 of the sine oscillation 30 to be simulated. A computer program in the BASIC language is shown in the upper part of FIG. 1 as an example of a random number generator, with which the lower representation was generated. However, the computer program is designed here purely for the representation of the pulse sequences and would still have to be modified for the generation of stochastic pulse sequences suitable for the control of motors, as is readily apparent to the computer specialist.

In der Praxis sind zur Erzeugung von Impulsfolgen entsprechend einer nachzubildenden Spannungskurve 30 verschiedene Arten von Zufallsgeneratoren - in Hardware oder Soft ware - denkbar, die als Zeitpunkt t für einen abzugebenden Spannungsimpuls 29 eine ent sprechend der nachzubildenden Kurve 30 als Verteilfunktion erzeugte Zufallsgröße her ausgeben. Andererseits kann auch ein entsprechendes Zeitintervall I₀ bis I_max vorgegeben werden und der Zufallsgenerator erzeugt über diesem Zeitintervall ein Bitmuster ent sprechend der als von der Zeit t_∈ [I₀, I_max] abhängigen nachzubildenden Kurve 30 als Ver teilfunktion. Die nachzubildende Kurve 30 wird also als Verteilfunktion in den Zufallsgene rator eingegeben und dieser wird so eingestellt, daß er entsprechend der dadurch vorge gebenen Wahrscheinlichkeitsdichte Spannungsimpulse abgibt.In practice, 30 different types of random generators - in hardware or software - are conceivable for generating pulse trains according to a voltage curve to be simulated, which output a random variable generated accordingly as a time t for a voltage pulse 29 to be emitted as the distribution curve 30 to be simulated. On the other hand, a corresponding time interval I ₀ to I _max can also be specified and the random generator generates a bit pattern over this time interval corresponding to the curve 30 to be simulated as a function of the time t _∈ [I ₀ , I _max ]. The curve 30 to be simulated is thus entered as a distribution function in the random generator and this is set in such a way that it emits voltage pulses in accordance with the probability density given thereby.

In Fig. 3 ist eine Spannung U₃₂ dargestellt, wie sie nach Ansteuerung des Transistors 12 oder 13 mit einer wie in Fig. 1 dargestellten Impulsfolge 28 an der Anschlußklemme 32 für die Phase R des Drehstrommotors 2, d. h. nach dem der Endstufe 8 nachgeschaltetem LC-Siebglied 10 abnehmbar ist. Aus Fig. 3 wird deutlich, daß somit eine Sinusspannung erzielbar ist, der ein Rauschanteil überlagert ist. Dabei entsprechen die Maxima 20' und Minima 24' den Maxima 20 bzw. Minima 24 der nachzubildenden Sinusschwingung U_SIN.In Fig. 3, a voltage U _{32 is} shown, such as after driving the transistor 12 or 13 with a pulse train 28 as shown in Fig. 1 at the connection terminal 32 for the phase R of the three-phase motor 2 , that is to say after the LC connected to the output stage 8 -Sieve member 10 is removable. From Fig. 3 it is clear that a sinusoidal voltage can be achieved, which is superimposed on a noise component. The maxima 20 'and minima 24 ' correspond to the maxima 20 and minima 24 of the sine wave U _{SIN to be} simulated.

Aufgrund der auf den Zufallsgenerator aufzulegenden nachzubildenden gewünschten Spannungskurve 30 kann im Prinzip sowohl die Frequenz als auch die Amplitude der Spannung U₃₂ gesteuert werden. Die Amplitude kann zudem noch über Steuerung der Gleichspannung U₌ der Gleichspannungsqualle 6 gesteuert werden.On the basis of the desired voltage curve 30 to be reproduced on the random generator, in principle both the frequency and the amplitude of the voltage U ₃₂ can be controlled. The amplitude can also be controlled by controlling the DC voltage U ₌ the DC voltage jellyfish 6 .

Die Impulsfolgen sind im vorstehenden anhand einer einfachen, nur im positiven Bereich liegenden Sinusschwingung 30 erläutert worden. Für die Ansteuerung der Gegentaktend stufe 8 zur Erzeugung von Drehstrom ist natürlich nicht nur die Erzeugung von Impulsfol gen für eine einzelne Sinusschwingung, sondern die Erzeugung von insgesamt sechs Im pulsfolgen für jeden der Transistoren 12-17 notwendig. Diese werden aber analog in der erläuterten Weise erzeugt, wobei darauf geachtet wird, daß die jeweils nachzubildenden Kurven und damit die Impulsfolgen die richtigen Phasenverschiebungen zueinander ha ben.The pulse sequences have been explained above using a simple sine wave 30 , which is only in the positive range. For the control of the push-pull stage 8 for the generation of three-phase current is of course not only the generation of Impulsfol gene for a single sinusoidal oscillation, but the generation of a total of six in the pulse trains for each of the transistors 12-17 necessary. However, these are generated analogously in the manner explained, care being taken that the curves to be simulated in each case and thus the pulse trains have the correct phase shifts to one another.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform enthält eine Steuervorrichtung zum Ansteu ern der Drehstromerzeugungseinrichtung 4 einen leistungsstarken Prozessor mit Zufalls generator, wobei für jede individuell vorzugebende Steuerungs- oder Regelungsvorgabe eine passende stochastische Impulsfolge für jede positive und negative Halbwelle der drei Phasen R, S, T berechnet wird. Damit ist zwar eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung er zeugbar, die an individuelle Situationen sehr gut anpaßbar ist; hierzu ist aber ein aufwen diger und schneller Prozessor notwendig.In one embodiment, not shown, a control device for controlling the three-phase generator 4 contains a powerful processor with a random generator, wherein a suitable stochastic pulse sequence is calculated for each positive and negative half-wave of the three phases R, S, T for each control or regulation specification to be specified individually . So that a control or regulating device he can be generated, which is very adaptable to individual situations; but this requires a complex and fast processor.

Besondere Vorteile bietet das neuartige Verfahren zur Ansteuerung von Drehstrommoto ren und die zum Durchführen dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung beim Ansteuern von Drehstrommotoren in Torantrieben, wie sie z. B. zum Antreiben von größeren Indu strietoren oder Hofeinfahrtstoren verwendet werden. Gerade bei Torantrieben sind die ansonsten üblichen Pfeifgeräusche insbesondere bei Nachtbetrieb oder bei Betrieb in Wohngegenden sehr störend. Andererseits sind aber auch die Situationen, an die ein sol cher Torantrieb angepaßt werden muß, begrenzt. So zeigt Fig. 5 ein Beispiel für typische Steuerungsvorgaben für einen Torantrieb im Laufe einer Torfahrt und verdeutlicht, daß für einen solchen Torantrieb die Steuerungs- und Regelvorgaben in ihrer Anzahl begrenzt sein können. Die Steuerungsmodi für einen Torantrieb sollten vorteilhafterweise die An laufphase 34 mit steigender Spannung und Frequenz, eine Phase 36 konstanter Ge schwindigkeit bei Maximalspannung und Maximalfrequenz und eine Auslaufphase 38, bei der der Motor 2 mit sinkender Spannung und sinkender Frequenz abgebremst wird, um fassen.The novel method for controlling three-phase current motors and the device suitable for carrying out this method when controlling three-phase motors in gate drives, as described, for example, offer particular advantages. B. for driving larger Indu strietoren or yard entrance gates can be used. Especially with gate operators, the otherwise usual whistling noises are very annoying, especially during night operation or when operating in residential areas. On the other hand, the situations to which such a door operator must be adapted are limited. Thus, FIG. 5 shows an example of typical control targets for a door drive during a travel cycle and illustrates that the control and regulation requirements may be limited in number for such a door drive. The control modes for a door operator should advantageously the start-up phase 34 with increasing voltage and frequency, a phase 36 constant Ge speed at maximum voltage and maximum frequency and a phase-out phase 38 in which the motor 2 is braked with falling voltage and falling frequency to.

Anstelle eines aufwendigen Prozessors mit Zufallsgenerator zum Berechnen der jeweils erforderlichen Impulsfolgen ist daher gemäß einer Ausführungsform als Zufallsimpulsfol genbereitstelleinrichtung eine Speichereinrichtung 40 verwendbar, in der zuvor berechnete oder erzeugte Impulsfolgen für jede Halbwelle der Phasen R, S, T und für jeden der je weils gewünschten Betriebszustände - Anlaufphase 34, Phase 36 konstanter Geschwin digkeit, Auslaufphase 38 - abrufbar abgespeichert sind. Instead of a complex processor with a random number generator for calculating the pulse sequences required in each case, a memory device 40 can therefore be used according to one embodiment as a random pulse sequence supply device in which previously calculated or generated pulse sequences for each half-wave of the phases R, S, T and for each of the operating states desired in each case - Start-up phase 34 , phase 36 constant speed, phase-out phase 38 - are stored in a retrievable manner.

Ein beispielhafter Aufbau einer eine solche Speichereinrichtung 40 aufweisenden, insge samt mit 39 bezeichneten Motorsteuerung ist in Fig. 4 wiedergegeben. Die Motorsteue rung 39 weist einen Steuerungsprozessor 42, einen Adresszähler 44, die Speicherein richtung 40 in Form eines Read-Only-Memory's oder ROM's 46, einen elektronischen Um schalter 48 und die Drehstromerzeugungseinrichtung 4 mit den Gegentaktendstufen 8 und den Siebgliedern 10 auf. In dem ROM 46 sind Speichereinheiten 50-55 vorgesehen, in dem für jede positive und negative Halbwelle der drei Phasen R, S, T zuvor erzeugte oder berechnete Impulsfolgen zur Nachbildung von sinusförmigen - sinushalbwellenförmigen - Spannungsverläufen abgespeichert sind. Dabei sind in dem ROM jeweils über eine ver schiedene Adresse zugängliche Speicherbereiche für jeden der Steuerungsmodi 32, 34, 36 vorhanden, wobei in jedem dieser Speicherbereiche (nicht explizit dargestellt) die sechs Speichereinheiten 50-55 zur Ansteuerung der Transistoren 12-17 enthalten sind. Die Speichereinheiten 50-55 sind über Ausgänge 56-61 der Speichereinrichtung 40 mit der Basis bzw. dem Gate 62-67 des jeweiligen Transistors 12-17 verbunden. Der elektro nische Umschalter 48 ist zwischen die Ausgänge 58, 59, 60 und 61 und die Gates 64, 65, 66 und 67 der Transistoren 14-17 der Phrasen S und T geschaltet und ermöglicht eine Vertauschung dieser Phasenanschlüsse. Genauer läßt sich das Gate 64 wahlweise ent weder mit dem der positiven Halbwelle für die Phase S zugeordneten Ausgang 48 oder mit dem der positiven Halbwelle für die Phase 1 zugeordneten Leitung 60 verbinden. Entspre chendes gilt analog für die übrigen drei Gates 65-67 und die entsprechenden Ausgänge 59, 60 und 61, wie dies in Fig. 4 verdeutlicht ist.An exemplary structure of such a memory device 40 , overall designated 39 , is shown in FIG. 4. The motor control 39 has a control processor 42 , an address counter 44 , the memory device 40 in the form of a read-only memory or ROM 46 , an electronic switch 48 and the three-phase generator 4 with the push-pull output stages 8 and the filter elements 10 . In the ROM 46 , memory units 50-55 are provided, in which pulse sequences previously generated or calculated for the simulation of sinusoidal - sinusoidal half-wave - voltage profiles are stored for each positive and negative half-wave of the three phases R, S, T. Memory areas are available in the ROM for each of the control modes 32 , 34 , 36 via a different address, the six memory units 50-55 for controlling the transistors 12-17 being contained in each of these memory areas (not explicitly shown). The memory units 50-55 are connected to the base or the gate 62-67 of the respective transistor 12-17 via outputs 56-61 of the memory device 40 . The electronic switch 48 is connected between the outputs 58 , 59 , 60 and 61 and the gates 64 , 65 , 66 and 67 of the transistors 14-17 of the phrases S and T and enables these phase connections to be interchanged. More precisely, the gate 64 can be connected either to the output 48 assigned to the positive half-wave for phase S or to the line 60 assigned to the positive half-wave for phase 1 . Correspondingly, the same applies analogously to the remaining three gates 65-67 and the corresponding outputs 59 , 60 and 61 , as is illustrated in FIG. 4.

Der Steuerungsprozessor 42 ist mit dem ROM 46 über den Adresszähler 44 verbunden und außerdem mit dem elektronischen Umschalter 48.The control processor 42 is connected to the ROM 46 via the address counter 44 and also to the electronic switch 48 .

Die so aufgebaute Motorsteuerung 36 steuert den Motor 2, der wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, beispielsweise als Antriebsmotor eines Torantriebes 70 zum Antreiben eines eine Firmen einfahrt 72 verschließenden Tores 74 ausgebildet ist.The motor controller 36 constructed in this way controls the motor 2 , which, as can be seen from FIG. 7, is designed, for example, as a drive motor of a door drive 70 for driving a gate 74 closing a company entrance 72 .

Im folgenden wird die Funktionsweise der in Fig. 4 erläuterten Motorsteuerung 36 anhand des in Fig. 7 gezeigten konkreten Verwendungsbeispiels in einem Torantrieb 70 näher erläutert. Wird der Torantrieb 70 z. B. über einen Bedienknopf oder Schlüsselschalter 76 zum Öffnen des Tores 74 betätigt, so ruft der Steuerungsprozessor 42 über den Adress zähler 44 die in dem ROM 46 in einem ersten Speicherbereich für jede der sechs Halb wellen (Speichereinheiten 50-55) für die Anlaufphase 34 abgespeicherten stochasti schen Impulsfolgen auf. Diese Impulsfolgen für die Anlaufphase beginnen zunächst mit einer geringen Wahrscheinlichkeitsdichte, die mit geringer Frequenz sinusförmig pulsiert. Entsprechend der gewünschten Erhöhung von Spannung und Frequenz steigt bei jeder Schwingung die Anzahl der Impulse pro Zeit und die Frequenz der Wahrscheinlichkeits dichte an; d. h. die Abstände zwischen dem Maxima I₁ der Wahrscheinlichkeitsdichte und dem Minima I₂ der Wahrscheinlichkeitsdichte (siehe Fig. 1) sinkt von Schwingung zu Schwingung, bis die Maximalfrequenz erreicht ist. Gleichzeitig steigt die Wahrscheinlich keitsdichte insbesondere in den Maxima I₁ und I₃ an, bis die Maximalspannung (U₌) in die sen Maxima erreicht ist. Dies entspricht dem Übergang zwischen der Anlaufphase 34 und der Phase 36 mit konstanter Geschwindigkeit, in der der Steuerungsprozessor 42 über den Adresszähler 44 die der Phase 36 entsprechenden stochastischen Impulsfolgen auf ruft. Diese der Phase 36 entsprechenden Impulsfolgen sind wie in Fig. 1 verdeutlicht vor gesehen, wobei die Abstände zwischen dem Maxima I₁ und dem Minima I₂ entsprechend der gleichbleibenden Maximalfrequenz stets gleich bleiben und die Wahrscheinlichkeits dichte in diesem Maxima entsprechend der Maximalspannung stets gleich hoch bleibt. Dabei haben die Impulsfolgen der einzelnen Phasen R, S und T jeweils die passende Phasenverschiebung zueinander. Kurz bevor das Tor 74 dann vollständig geöffnet ist, schaltet der Steuerungsprozessor 42 über den Adresszähler 44 auf einen dritten Spei cherbereich des ROM's 46 um, in welchem Impulsfolgen für die Auslaufphase 38 abge speichert sind. In diesen Impulsfolgen nimmt die Wahrscheinlichkeitsdichte und die Fre quenz, mit denen ihre Maxima aufeinanderfolgen, kontinuierlich bis auf 0 ab. Eine Verän derung der Gleichspannung U₌ ist zur Steuerung des Torantriebes 70 nicht unbedingt er forderlich.The mode of operation of the motor control 36 explained in FIG. 4 is explained in more detail below on the basis of the specific example of use shown in FIG. 7 in a door drive 70 . If the door drive 70 z. B. operated via an operating button or key switch 76 to open the gate 74 , the control processor 42 calls via the address counter 44 which in the ROM 46 in a first memory area for each of the six half-waves (memory units 50-55 ) for the start-up phase 34 stored stochastic pulse trains. These pulse trains for the start-up phase begin with a low probability density, which pulsates sinusoidally at a low frequency. According to the desired increase in voltage and frequency, the number of pulses per time and the frequency of the probability density increase with each oscillation; ie the distances between the maxima I _{1 of} the probability density and the minima I _{2 of} the probability density (see FIG. 1) decrease from oscillation to oscillation until the maximum frequency is reached. At the same time, the probability density increases, particularly in the maxima I ₁ and I ₃ , until the maximum voltage (U ₌ ) is reached in these maxima. This corresponds to the transition between the start-up phase 34 and the phase 36 at constant speed, in which the control processor 42 calls up the stochastic pulse sequences corresponding to the phase 36 via the address counter 44 . These pulse sequences corresponding to phase 36 are seen before in FIG. 1, the distances between the maxima I ₁ and the minima I ₂ always remaining the same in accordance with the constant maximum frequency and the probability density in this maxima always remaining the same according to the maximum voltage . The pulse sequences of the individual phases R, S and T each have the appropriate phase shift to one another. Shortly before the gate 74 is then fully opened, the control processor 42 switches over the address counter 44 to a third memory area of the ROM 46 , in which pulse sequences for the phase-out phase 38 are stored. In these pulse sequences, the probability density and the frequency with which their maxima follow one another continuously decrease to 0. A change in the DC voltage U ₌ is not necessarily necessary to control the door drive 70 .

Soll dann eine Schließung des Torantriebes 70 erfolgen, so ist diese wieder über den Be dienknopf oder Schlüsselschalter 76 oder eine weitere (nicht dargestellte) Betätigungsein richtung einleitbar. Der Steuerungsprozessor 42 betätigt dann den elektronischen Um schalter 48, so daß die Phasen S und T vertauscht werden; dies bewirkt eine Drehrich tungsumkehr des Motors 2. Anschließend ruft der Steuerungsprozessor in ganz analoger Weise zu den oben erläuterten Ausführungen die den Phasen 34, 36 und 38 entsprechen den Impulsfolgen nacheinander auf.If the door drive 70 is then to be closed, it can be initiated again via the operating button or key switch 76 or another (not shown) actuating device. The control processor 42 then actuates the electronic switch 48 so that the phases S and T are interchanged; this causes the direction of rotation of the motor 2nd Subsequently, the control processor calls up the pulse sequences one after the other in a manner analogous to the explanations explained above which correspond to phases 34 , 36 and 38 .

Auf diese Weise wird der Motor 2 des Torantriebes 70 anstelle durch Impulsbreiten steuerung mit stochastischen Impulsfolgen angesteuert, deren Punktdichten sinusförmig gesteuert werden. Bei der praktischen Realisierung dieser Zufallsimpulsfolgensteuerung werden zur Ansteuerung der Gegentaktendstufe 4 getrennte Impulsfolgen für positive und negative Wechselspannungshalbwellen ausgegeben. Für drei Phasen R, S, T muß die Ansteuerlogik 36 somit insgesamt sechs Ausgangskanäle 56, 57, 58, 59, 60, 61 bereit stellen. Da die Berechnung der Impulsfolgen zu komplex ist, um sie mit einem für eine Torsteuerung 36 aufwandmäßig vertretbaren Prozessor 42 in Echtzeit durchzuführen, werden vorab berechneten Impulsfolgen (Hochlauf 34 des Motors mit ansteigender Span nung und Frequenz, Lauf 36 mit konstanter Drehzahl, Abbremsen des Motors mit sinken der Spannung und Frequenz) in dem ROM 46 gespeichert und zum Betrieb des Motors 2 mit dem Adresszähler 44 ausgelesen. Die Einflußnahme des Steuerungsprozessors 42, der als Torsteuerungsprozessor ausgebildet ist, erfolgt über Eingriffe in die Adressierung. Die Drehrichtungsumkehr des Motors 2 erfolgt durch Vertauschen der Ansteuerimpulsfol gen für zwei Phasen S und T vor den Endstufen 8.In this way, the motor 2 of the door drive 70 is controlled instead of pulse width control with stochastic pulse trains, the point densities of which are controlled sinusoidally. In the practical implementation of this random pulse sequence control, 4 separate pulse sequences for positive and negative AC half-waves are output in order to control the push-pull output stage. For three phases R, S, T, the control logic 36 must therefore provide a total of six output channels 56 , 57 , 58 , 59 , 60 , 61 . Since the calculation of the pulse sequences is too complex to be carried out in real time with a processor 42 that is justifiable for a gate control 36 , previously calculated pulse sequences (ramping up 34 of the motor with increasing voltage and frequency, running 36 at constant speed, braking the motor) with decrease in voltage and frequency) stored in the ROM 46 and read out to operate the motor 2 with the address counter 44 . The control processor 42 , which is designed as a gate control processor, influences the addressing. The direction of rotation of the motor 2 is reversed by interchanging the control pulse sequences for two phases S and T in front of the output stages 8 .

Obwohl in dem dargestellten Beispiel als Transistoren n-Kanal-MOSFET-Transistoren vom Verarmungstyp angegeben sind, sind im Prinzip auch jegliche andere Transistortypen denkbar, es könnten auch bipolare Transistoren eingesetzt werden. Die einzelnen Im pulsfolgen werden bei der Herstellung des Torantriebes 70 in einem Computerprogramm erzeugt. Dieses Computerprogramm bekommt als Eingangswert die Anstiegsgeschwindig keit, mit der Spannung und Frequenz während der Phase 34 ansteigen sollen, und die Startfrequenz, außerdem die Frequenz, die der Motor 2 in der Phase 36 konstante Ge schwindigkeit erhalten soll, sowie eine Angabe, wie schnell von der Startfrequenz auf die Maximalfrequenz angestiegen werden soll. Aus diesen Vorgaben berechnet das Pro gramm, das einen Zufallsgenerator enthält, ein Bitmuster als stochastische Impulsfolgen.Although n-channel MOSFET transistors of the depletion type are specified as transistors in the example shown, in principle any other transistor types are also conceivable; bipolar transistors could also be used. The individual pulse sequences are generated in a computer program during the manufacture of the door drive 70 . This computer program receives as input value the speed at which the voltage and frequency are to increase during phase 34 , the starting frequency, and also the frequency at which the motor 2 is to receive constant speed in phase 36 , and an indication of how fast from the start frequency is to be increased to the maximum frequency. From these specifications, the program, which contains a random generator, calculates a bit pattern as a stochastic pulse train.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung könnte anhand eines Abweichens der Ist-Frequenz des Motors 3 von der durch die Impulsfolgen vorgegebenen Sollfrequenz ein Hindernis im Torverlauf detektiert werden. In einem solchen Fall würden sofort alle Ausgangskanäle 56-61 gesperrt, so daß das Tor 74 kraftlos geschaltet wird. Alternativ wird über den Steuerungsprozessor 42 das Tor 74 gestoppt und sodann der elektronische Umschalter 48 betätigt, so daß eine Reversierung des Torverlaufes stattfindet.In an advantageous embodiment, an obstacle in the course of the gate could be detected on the basis of a deviation of the actual frequency of the motor 3 from the target frequency predetermined by the pulse sequences. In such a case, all output channels 56-61 would be blocked immediately, so that the gate 74 is switched off. Alternatively, the gate 74 is stopped via the control processor 42 and then the electronic switch 48 is actuated, so that the gate course is reversed.

Im Prinzip könnte das ROM 46 vor Inbetriebnahme des Torantriebs 70 speziell für die Ab stimmung des Torantriebs 70 mit dem Tor 74 bei der Montage des Torantriebes neu pro grammiert werden. Soll mit einem gleichen Torantrieb ein schwereres Tor angegeben werden, so müßten eventuell andere Impulsfolgen berechnet und gespeichert werden. In der Praxis wird es aber wohl ausreichend sein, wenn man für verschiedene Kraftbereiche ein paar vorberechnete, z. B. etwa drei oder vier verschiedene Varianten hat, dann kann man bei Zusammenstellung des Torantriebes 70 und des Tores 74 entscheiden, welche der Varianten man nimmt. Diese Varianten können einerseits als fest vorgefertigte Einzel- ROM's 46 vorhanden sein oder in einem einzelnen ROM in verschiedenen Bereichen vor gespeichert sein, so daß dann nur der Adresszähler 44 oder der Steuerungsprozessor 42 entsprechend eingestellt werden muß. Drei oder vier Varianten für verschiedene Verhält nisse von Kraft des Torantriebes 70 und dem zu bewegenden Tor 74 sind deswegen im Normalfall ausreichend, da man dann, wenn man ein sehr großes Tor hat, auch wieder einen stärkeren Motor 2 nimmt, und dann wäre das Verhältnis von Kraft zum Maß des Tores ja auch wieder ausgeglichen.In principle, the ROM 46 could be reprogrammed before commissioning the door drive 70 specifically for tuning the door drive 70 with the gate 74 when installing the door drive. If a heavier door is to be specified with the same door drive, other pulse sequences may have to be calculated and saved. In practice, it will probably be sufficient if you have a few pre-calculated, e.g. B. has about three or four different variants, then you can decide when putting together the door operator 70 and the gate 74 , which of the variants you take. These variants can, on the one hand, be present as permanently prefabricated individual ROMs 46 or be pre-stored in different areas in a single ROM, so that then only the address counter 44 or the control processor 42 has to be set accordingly. Three or four variants for different ratios of the force of the door drive 70 and the gate 74 to be moved are therefore normally sufficient, since if you have a very large gate, you also take a stronger motor 2 , and then the ratio would be balanced by force to the size of the gate.

Claims

1. A method for controlling and / or regulating an AC or three-phase motor ( 2 ) characterized by controlling the motor ( 2 ) via stochastic signal pulses ( 29 ), the probability density of which is modulated in accordance with the desired control function ( 30 ).

2. A method for controlling and / or regulating an AC or three-phase motor ( 2 ), in particular according to claim 1, characterized by driving the motor ( 2 ) via stochastic pulse trains ( 28 ), the point density of which is controlled sinusoidally.

3. A method for controlling and / or regulating an AC or three-phase motor ( 2 ), in particular according to one of claims 1 or 2, characterized by operating the motor via an AC voltage which can be controlled and / or regulated in amplitude and frequency and which superimposes a noise component is.

4. The method according to any one of claims 1-3, characterized by generating alternating or three-phase current for controlling the motor ( 2 ) from direct current by means of an in particular a push-pull output stage ( 8 ) having inverter by applying the stochastic signal pulses ( 29 ) or Pulse trains ( 28 ) to the switching elements ( 12-17 ) of the inverter or the push-pull output stage ( 8 ).

5. The method according to any one of claims 1-4, characterized by
Specifying a control characteristic curve designed in accordance with the desired amplitude and / or frequency of the motor current, in particular a simulation curve before preferably sinusoidal current or voltage curve ( 30 ), and
Feeding this control characteristic ( 30 ) to a random generator as a distribution function, so as to generate the stochastic, in particular each of the same length or the same width executed signal pulses ( 29 ) or pulse trains ( 28 ).

6. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that in order to carry out a specific control or regulating mode ( 34 , 36 , 38 ), a corresponding pulse train calculated in advance for different control or regulating modes and stored in a memory device ( 40 ) (28) retrieved, and the Mo gate control (39/4) is supplied.

7. The method according to any one of claims 1-6, characterized in that it for closing a three-phase or alternating current motor ( 2 ) having an electric drive ( 70 ) for a gate ( 74 ), a door, a window or the like Ge building closure, is preferably used to control a door drive ( 70 ) with a three-phase motor ( 2 ).

8. Control or regulating device for an AC or three-phase motor ( 2 ), preferably before for a door drive ( 70 ) with

- A direct current source ( 6 ) and
- A signal-controllable alternating or three-phase generator ( 4 ) for generating alternating or three-phase current from the direct current from the direct current source ( 6 ) and
- A control device ( 39 ) for controlling the alternating or three-phase generation device ( 4 ) according to a desired control or regulation specification ( 30 ; 34 , 36 , 38 ),

characterized in that said driving means (39) comprises a Zufalllsimpulsfolgenbereitstelleinrichtung (44/40/46) for supplying stochastic control pulses (29) or stochastic control pulse trains (28) having a probability density corresponding to the desired control or regulating input (30; 34, 36 , 38 ) is distributed.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the random pulse train providing means (44/40/46) includes memory means (40) in which at least one stochastic control pulse train generated or calculated for a particular control or regulating mode (34, 36, 38) ( 28 ) is saved or storable.

10. The device according to claim 9, characterized in that the memory device ( 40 ) comprises at least one ROM unit ( 46 ) in which for different, preferably selectable predetermined operating modes ( 34 , 36 , 38 ) of the motor ( 2 ), such as in particular startup ( 34 ) of the motor ( 2 ) with increasing voltage and frequency, normal running ( 36 ) with constant speed and / or braking ( 38 ) of the motor ( 2 ) with decreasing voltage and frequency, suitable stochastic pulse sequences ( 28 ) can be called up .

11. Device according to one of claims 9 or 10, characterized in that the memory device ( 40 ) by a control unit ( 42 ) of the Ansteuerungsein direction ( 39 ) according to the control or regulation specification ( 30 ; 34 , 36 , 38 ) so controllable is that a random pulse sequence ( 28 ) distributed to carry out the control or regulation specification to the alternating or three-phase generator ( 4 ), preferably to generate an alternating, essentially sinusoidal, with a suitable amplitude and frequency, with a noise component occurring as a side effect. or three-phase current.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the control unit ( 42 ) is designed to influence the engine control via interventions on the addressing of the memory device ( 40 ), preferably an address counter ( 44 ) between the control unit ( 42 ) and the Storage device ( 40 ) is switched.

13. Device according to one of claims 8-12, characterized in that the pulse train preparation device ( 40 , 44 , 46 ) for supplying separate pulse trains for each phase (R, S, T) of a three-phase current to be generated and in particular for each positive and Negative half-wave is formed and preferably has six outputs ( 56-61 ) for generating three-phase three-phase current, by means of which corresponding switching elements ( 12-17 ) of the three-phase current generating device ( 4 ) can be supplied with appropriate pulse sequences ( 28 ).

14. Device according to one of claims 9-12 and according to claim 13, characterized in that the storage device ( 40 ) for each positive and negative half-wave of each phase (R, S, T) at least one storage unit ( 50-55 ) for delivery each matching pulse follow to the corresponding output ( 56-61 ).

15. The apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that between the pulse train preparation device ( 40 , 44 , 46 ) and the three-phase generating device ( 4 ) a switching device ( 48 ) is connected, by means of which for reversing the direction of rotation of the motor ( 2 ), the connections of a first phase (S) associated with the outputs (58, 59) of the pulse train providing means (40, 44, 46) and the terminals of a second phase (T) associated with the outputs (60, 61) of the pulse sequence READY leinrichtung (40, 44, 46) to the three-phase generator ( 4 ) are interchangeable.

16. Gate drive ( 70 ) with an AC or three-phase motor ( 2 ), characterized by a control or regulating device ( 39 ) according to any one of claims 8-15 or by a motor controller ( 39 ), which according to the method according to one of claims 1 -7 works.