DE2709464A1

DE2709464A1 - Schaltungsanordnung zur regelung von drehzahl und drehrichtung von elektrischen motoren

Info

Publication number: DE2709464A1
Application number: DE19772709464
Authority: DE
Inventors: Harald Ing Grad Collonia
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1977-03-04
Filing date: 1977-03-04
Publication date: 1978-09-07
Also published as: FR2382795A1; FR2382795B3; JPS53131423A; SE7802208L

Description

a·

VDQ Adolf Schindling AG 6Q00 Frankfurt/Main Gräfstraße 103

Schaltungsanordnung zur Regelung von Drehzahl und Drehrichtung von elektrischen Motoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Regelung von Drehzahl und Drehrichtung von elektrischen Motoren, insbesondere von Gleichstrommotoren, mit einer aus vier steuerbaren Schaltern bestehenden Brückenschaltung, die in einer Diagonalen mit Betriebsspannung beaufschlagt und in deren anderen Diagonalen der Motor angeschlossen ist, und einer Steueratufe für die Schalter, die durch überlagerung eines veränderbaren Gleichspannung38ignals und eines Signals bestimmter Frequenz ein Steuersignal bildet, mit einem Referenzgleichspannungssignal vergleicht und in Abhängigkeit von der Abweichung beider die Schalter steuert.

Bei bekannten Schaltungsanordnungen dieser Gattung werden durch das Steuersignal abwechselnd Jeweils zwei der Schalter in ihre Durchlaßrichtung und zwei in ihre Sperrichtung gesteuert, wodurch der Motor von Impulsen wechselnder Polarität beaufschlagt wird. Der Motor steht still, wenn die Energieinhalte der einzelnen Impulse gleich sind. Überwiegen die Energieinhalte der positiven Impulse, so läuft der Motor in der einen Drehrichtung, überwiegen die Energieinhalte der negativen Impulse, so läuft er in der anderen Drehrichtung um, und zwar jeweils um so schneller, je höher die Differenz der Energieinhalte ist. Um sicherzustellen, daß der Motor bei gleichen Energieinhalten der einzelnen Impulse wirklich stillsteht und nicht um eine Ruhelage pendelt und darüber hinaus in dieser Betriebs-

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phone kein nenncnouerter Motorotrom flinOt, wird cine Stnucrfrequenz von ungefähr 300 bis 15 000 Hz benötigt. Derartige Steuerfrequenzen machen sich jedoch akustisch atörend bemerkbar. Dies gilt in besonderem MaSe für Geschuindigkeitsregelanlagen für Kraftfahrzeuge, in denen zur Verstellung der Drosselklappe ein Stellmotor vorgesehen ist, der Ober eine Schaltungsanordnung der in Rede stehenden Gattung angesteuert wird, die im allgemeinen im Oereich des Fahrzeugführers hinter dem Armaturenbrett angeordnet ist. Durch Absenken der Steuerfrequenz unter 300 Hz kann zuar dieser Nachteil behoben werden, jedoch ist dann die Stromaufnahme des Motors in der Stillstandphase zu groB und der Motor beginnt zu pendeln.

Diese Nachteile sollen durch die Erfindung beseitigt uerden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der einerseits keine störenden Geräusche auftreten und andererseits sichergestellt ist, daß in der Stillstandaphaae der Motor keine Pendelbeuegungen ausführt.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Drehrichtung des Motors ein Referenzgleichspannungasignal zugeordnet ist und die Potentialdifferenz beider Referenzgleichspannungaaignale ungefähr gleich der doppelten Amplitude des Signale bestimmter Frequenz lot.

Durch diese Maßnahme wird ein Steuersignal erhalten, das in der einen Drehrichtung des Motors zuiei Schalter der Brücke gleichzeitig abwechselnd in Durchlaß- und Sperrichtung Behaltet und in der anderen Drehrichtung des Motors die anderen beiden Schalter entsprechend ansteuert. Bei Stillstand des Motors bleiben alle Schalter In Sperrichtung. Dadurch besteht die Möglichkeit, eine Steuerfrequenz von ungefähr 100 Hz oder auch weniger für das Steuersignal verwenden zu können. Störende Geräusche können daher nicht mehr auf-

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treten. Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß, uenn die Potentialdifferenz beider Referenzgleichspannungssignale gleich der oder geringfügig größer als die doppelte Amplitude dea Signals bestimmter Frequenz gewählt uird_f in der Stillstandsphase des Motors kein Strom durch die Motorwicklungon fließt, der Motoretrom ölno Null let.

Gemäß einer Ausfuhrungsfarm der Erfindung ist der Mittelwert des Gleichspannungssignalhubs ungefähr gleich dem Mittelwert der Referenzgleichspannungssignale gewählt. Dies bringt den Vorteil mit eich, daß eine symmetrische Ansteuerung der Brücke erfolgt.

In einer Realiaierungsform der Erfindung enthält die Steueretufe zwei Operationsverstärker, von denen der eine über seinen Positiveingang und der andere Ober eeinen Negativeingang mit dem Steuersignal beaufschlagt und mit seinem jeweils anderen Eingang an einen die Referenzgleichepannungssignale liefernden Spannungsteiler angeschlossen ist. Eine solche AusfOhrungsform hat gegenüber anderen möglichen Ausführungsformen den Vorteil, daß sie mit besonders wenigen Bauteilen auskommt.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die ein AusfOhrungabeispiel enthalt, naher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine auf das zur Erläuterung der Erfindung Wesentliche beschrankte Schaltungsanordnung,

Figur 2 den zeitlichen Verlauf des Steuereignale und Figur 3 den zeitlichen Verlauf des Motorstroms.

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Die Schaltungsanordnung nach Figur 1 enthält eine Brückenschaltung 1 aus vier Transistoren 2, 3, i* und 5, deren eine Diagonale an Betriebsspannung liegt und in deren anderen Diagonalen sich der Gleichstrommotor 6 befindet, dessen Drehzahl und Drehrichtung geregelt uerden soll.

Die Tranoiatoran 2 und 3 und die Tremaintorcn U und 5 werden Jeweils von einem Operationsverstärker 7 bzu. O angesteuert, von denen der Verstärker 7 an seinem Negativeingang und der l/erstürker an seinem Positiveingang mit dem Steuersignal U_r beaufschlagt ist. Das Steuersignal U₃ besteht aus einer veränderbaren Gleichspannung LL und einer Wechselspannung U.. mit einem dreieckförmigen V/erlauf, die additiv überlagert sind. Die anderen beiden Eingänge der Operationsverstärker 7 und β liegen an verschiedenen Punkten eines Sp mgsteilers 9, derart, daß die Operationsverstärkereingänge mit unterschiedlich großen Referenzspannungen UI und LJ" beaufschlagt sind.

Die aus Figur 2 ersichtlich, ist die Potentialdifferenz der beiden Spannungen L)' und Ul gleich der doppelten Amplitude bzu. der Spitze-Spitze-Spannung der Wechselspannung U... Des weiteren ist der Mittelwert dea Gleichapannungsslgnalhubs ungefähr gleich dem Mittelwert der ReferenzgleichopsnnungBsignale Ui. und U".

Bei einer bestimmten vorgegebenen Gleichspannung LL befinden sich die Amplitudenspitzen der Wechselspannung L)₁. innerhalb der durch die Spannungen U' und Ui gebildeten Spannungsschuellen. Dies hat zur Folge, daB die Operationsverstärker 7 und 8 die Brücke nicht ansteuern, durch den Motor G η I no kein Strom fließt und rl L en or otlllntcht. Wird die Gleichopnnnung LL angehoben - dleoer Fall ist in Figur 2 strichpunktiert dargestellt - so werden die Transistoren 2 und 3 im Takte der Wechselspannung U^ gleichzeitig in Durchlaßrichtung und anschließend in Sperrlchtung gesteuert und zwar während der Dauer

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der Steuerspannung U₅ über die Referenzspannung UJL in Durchlaßrichtung und während der Dauer des Unterschreitens der Referenzspannung Ui in Sperrichtung. Die Folge ist, daß der Motor 6 mit den in Figur 3 dargestellten positiven Impulsen beaufschlagt uird und sein Anker mit einer vom Energieinhalt der Impulne abhtlngigen Drehznhl und in Einer bnntimmtnn Drehrichtung, beispielsweise im Uhrzeigersinn umläuft. Entsprechendes gilt für den Fall, daß die Gleichspannung U„ abgesenkt uird (strichdoppelpunktierter V/erlauf in Figur 2). Dann werden die Transistoren 3 und k im Takte der Wechselspannung U.. in Durchlaß- und anschließend in Sperrichtung gesteuert, so daß der Motor mit den in Figur 3 dargestellten negativen Impulsen beaufschlagt wird und sein Anker mit einer vom Energieinhalt dieeer Impulse abhangigen Drehzahl und in einer der vorigen Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung umläuft.

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Claims

2709A6A Patentansprüche

1. /Schaltungsanordnung zur Regelung von Drehzahl und Dreh-

\ / richtung von elektrischen Motoren, insbesondere von Gleichstrommotoren, mit einer aus vier steuerbaren Schaltern bestehenden Brückenschaltung, die in einer Diagonalen mit Betriebsspannung beaufschlagt und in deren anderen Diagonalen der Motor angeschlossen ist, und einer Stcucrstufc für die Schalter, die durch überlagerung eines veränderbaren Gleichspannungssignals und eines Signals bestimmter Frequenz ein Steuersignal bildet, mit einem Referenzgleichspannungssignal vergleicht und in Abhängigkeit von der Abweichung beider die Schalter steuert, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Drehrichtung des Motors (6) ein Referenzgleichspannungssignal (U' U") zugeordnet ist und die Potentialdifferenz beider Referenzgleichspannungssignale (LJ', U") ungefähr gleich der doppelten Amplitude des Signals (U„) bestimmter Frequenz ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert des Gleichspannungssignalhubs ungefähr gleich den Mittelwert der Referenzgleichspannungssinale (UI, U") ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstufe zuei Operationsverstärker (7, B) enthält, van denen der eine Dber seinen Positiveingang und der andere über seinen Negativeingang mit dem Steuersignal (U_) beaufschlagt und mit seinem jeweils anderen Eingang an einen die Referenzgleichspannungssignale (Ujjj, U") liefernden Spannungsteiler (9) angeschlossen ist.

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