DE3322653A1

DE3322653A1 - Regeleinrichtung fuer einen buerstenlosen gleichstrommotor

Info

Publication number: DE3322653A1
Application number: DE3322653A
Authority: DE
Inventors: Dennis T. 61109 Rockford Ill. Faulkner; William J. 61111 Rockford Ill. Peterson
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1982-08-24
Filing date: 1983-06-23
Publication date: 1984-03-01
Also published as: US4546293A; GB8321005D0; JPS5956880A; IL68914A; FR2532490A1; IT1169312B; GB2126026B; IL68914A0; GB2126026A; IT8348551A0; BR8303348A

Description

ι ' ΛΚ ·.*·.·» >r ν -v

Sundstrand Corporation Rockford, Illinois 61125, V.St.A.

Regeleinrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für einen bürstenlosen Samarium-Kobalt-Gleichstrommotor.

Leichte, hochleistungsfähige drehzahlgeregelte Gleichstrommotoren sind seit langem erwünscht. Die Verwendung von impulsbreitenmodulierten Wechselrichtern in Verbindung mit bürstenlosen Gleichstrommotoren hat zu verbesserten Leistungscharakteristiken geführt. Typisch hierfür ist z. B. die US-PS 3 783 359, die auf einen bürstenlosen Gleichstrommotor gerichtet ist, wobei in Kombination damit drei Hall-Generatoren in Abständen von jeweils 120 (elektrisch) angeordnet sind. Die Hall-Generatoren sind im wesentlichen Lagefühler, deren Ausgangssignale zur Anschaltung einer Gleichstromversorgung an den Motor dienen. In der US-PS ist nicht - wie bei der vorliegenden Erfindung - eine Motor-Regeleinrichtung angegeben, die einen Gleichstrom mit einer der Rotordrehzahl proportionalen Rate umschaltet und gleichzeitig den umgeschalteten Gleichstrom mit einer der Rotordrehzahl proportionalen

Rate impulsbreitenmoduliert, während der resultierende umgeschaltete Strom als eine Funktion der Drehzahl voreilend phasenverschoben wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, wobei ein Wechselrichter in Reaktionsverbindung mit der Regeleinrichtung gekoppelt ist und Leistung zum Motor überträgt. Die Regeleinrichtung umfaßt eine Motorrotordrehzahl-Erfassungseinheit, die ein der Rotordrehzahl proportionales impulsförmiges Signal erzeugt. Dieses wird dem Wechselrichter zugeführt, so daß ein Wechselrichter-Grundstromausgangssignal zum Motor mit einer der Rotordrehzahl proportionalen Rate umgeschaltet wird. Außerdem wird das Grundstromsignal auch mit einer der Rotordrehzahl proportionalen Rate impulsbreitenmoduliert.

Mit dem Wechselrichter ist regelnd eine Grundstroinsignal-Phasenvorhaltstufe gekoppelt, die so geschaltet ist, daß sie das impulsförmige Signal von der Rotordrehzahl-Erfassungseinheit empfängt und dieses als eine vorgegebene Funktion der Motordrehzahl voreilend phasenverschiebt, so daß das Grundstromsignal phasenverschoben wird und dadurch eine Kompensation der durch die Motorwicklungs-Reaktanz gegebenen Grundstromsignal-Verzögerung bewirkt, so daß der Motor über seiner Nenndrehzahl liegenden Drehzahlen läuft, während gleichzeitig ein optimales Drehmoment und daher eine gesteigerte Leistungsfähigkeit erzielbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines phasenverschobenen, impulsbreitenmodulierten Stromsignals zu

einem bürstenlosten Gleichstrommotor, wodurch der Motor mit höheren Drehzahlen laufen kann, als dies ohne Phasenverschiebung möglich wäre; ferner soll ein bürstenloser Gleichstrommotor mit einem aufgrund der Ist-Drehzahl phasenverschobenen Signal bereitgestellt werden, wobei die Phasenverschiebung eine sich aufgrund der Motorwicklungs-Reaktanz einstellende Stromsignal-Verzögerung kompensiert, indem das Motorstromsignal mit dem Gegen-EMK-Signal abgeglichen wird, so daß der Motor mit optimalem Drehmoment und gesteigerter Leistungsfähigkeit arbeitet; ferner soll eine Regeleinrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor angegeben werden, wobei ein Grundstromsignal in bezug auf das Gegen-EMK-Signal phasenverschoben wird, so daß der Motor mit höheren Drehzahlen arbeiten kann, als dies ohne Phasenverschiebung möglich wäre, wobei die Phasenverschiebung den Bau eines kleineren und leichteren Motors als bisher für eine vorgegebene Drehzahl erlaubt.

Die Regeleinrichtung nach der Erfindung für einen einen Rotor aufweisenden bürstenlosen Gleichstrommotor, bei der eine Gleichstromversorgung gleichzeitig mit einem PDM-Wechselrichter und der Regeleinrichtung gekoppelt ist, wobei die Regeleinrichtung regelnd mit dem PDM-Wechselrichter gekoppelt ist, der PDM-Wechselrichter ein Grundstrom-Ausgangssignal zum Motor liefert und die Phase des Grundstrom-Ausgangssignals durch die Regeleinrichtung regelbar ist, die Regeleinrichtung auf eine Drehzahl-Führungsgröße anspricht und mit einer Motorrotorlage-Erfassungseinheit in Reaktionsverbindung steht, die ein Rotorlagesignal über die Regeleinrichtung an den Wechselrichter liefert, so daß aufgrund des erfaßten Rotorlagesignals der

···· m Λ * Λ

Wechselrichter ein umschaltbares Grundstrpmsignal erzeugt, das mit einer zur Regelung der Ausgangsspannung bestimmten Rate pulsbreitenmoduliert wird, und die Regeleinrichtung ferner mit einer Rotordrehzahl-Erfassungseinheit in Ansprechverbindung steht, ist gekennzeichnet durch einen Konstantoszillator, der steuernd mit dem PDM-Wechseirichter und mit der Rotordrehzahl-Erfassungseinheit gekoppelt ist zur Impulsbreitenmodulation des umschaltbaren Grundstromsignals mit unveränderlicher Rate, wenn der Motor unterhalb einer vorbestimmten Drehzahl läuft, eine mit der Rotordrehzahl-Erfassungseinheit und mit dem Wechselrichter gekoppelte Einheit, durch die, wenn die Motordrehzahl die vorbestimmte Drehzahl übersteigt, das Grundstrom-Ausgangssignal des Wechselrichters mit einer der Rotordrehzahl proportionalen Rate umgeschaltet und mit einer der Rotordrehzahl proportionalen Rate impulsbreitenmoduliert wird, und eine Grundstromsignal-Phasenvorhaltstufe, die steuernd mit dem Wechselrichter gekoppelt und so geschaltet ist, daß sie das impulsförmige Signal der Rotordrehzahl-Erfassungseinheit empfängt und dieses um einen vorbestimmten Betrag als eine Funktion der die vorbestimmte Drehzahl übersteigenden Rotordrehzahl voreilend phasenverschiebt, so daß das Grundstromsignal voreilend phasenverschoben wird und der Gegen-EMK des Motors voreilt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein verallgemeinertes Blockschaltbild eines Motors, eines Wechselrichters sowie eines Motorregelsystems, bei dem die Erfindung Anwendung findet;

• · ♦ ψ

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung von Rotor-Lagefühlern;

Fig. 3 das Blockschaltbild des Motorregelsystems nach der Erfindung, wobei das Zusammenwirken mit dem Wechselrichter gezeigt ist;

Fig. 4 das Blockschaltbild der Phasenvorhaltstufe gemäß der Erfindung; und

Fig. 5 ein Signal-Ablaufdiagramm, das die Beziehungen der bei der Erzeugung der Phasenvoreilung nach der Erfindung erzeugten wichtigeren Signalverläufe wiedergibt.

Fig. 1 zeigt in Blockform die Gesamteinrichtung, die eine Gleichstromversorgung 13 aufweist, die in der Praxis eine Batterie ist. Die Gleichstromversorgung 13 ist über elektrische Leitungen 14 und 16 sowohl mit einem Wechselrichter 17 als auch über Leitungen 14, 14a, 16 und 16a mit einer Regeleinrichtung 11 gekoppelt. Der Wechselrichter 17 hat ein Dreiphasenausgangssignal, das auf Leitungen 21, 22 und 23 erscheint und einem bürstenlosen Gleichstrommotor 12 zugeführt wird. Der Motor ist z. B. ein Dauermagnet-Samarium-Kobalt-Motor. Der Motor 12 weist eine Motorrotor-Lagefühlereinheit 27 und einen Magnetgeber 28 auf. Die Lagefühler 27 für die drei Lagen des Motors sind in Fig. 2 mit 33, 34 und 35 gezeigt und sind um den Läufer 32 im Abstand von jeweils 120 (elektrisch) angeordnet. Die Gleichstromversorgung 13 speist nicht nur den Wechselrichter 17, sondern auch die Logik der Regeleinrichtung 11. Der Regeleinrichtung 11 wird als Eingangsgröße eine Drehzahl-Führungsgröße 26 zugeführt. Die Drehzahl-Füh-

rungsgröße 26 wird in der Regeleinrichtung 11 mit einem über die Leitung 31 zugeführten Drehzahl-Rückkopplungssignal verglichen (nicht gezeigt), wodurch das Tastverhältnis des auf den Leitungen 21, 22 und 23 auftretenden impulsbreitenmodulierten Ausgangs des Wechselrichters 17 bestimmt wird. Die Lagefühler von Fig. 2, die in Fig. 1 als Lagefühlerblock 27 dargestellt sind, dienen der Bestimmung des Umschaltverlaufs der Wechselrichter-Ausgangsstufen, wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert wird. Ferner ist die Regeleinrichtung 11 mit dem Wechselrichterausgang auf Leitungen 21, 22 und 23 über Leitungen 21a, 22a und 23a gekoppelt, und durch diese Verbindung wird der Regeleinrichtung 11 ein dem erfaßten Strom entsprechendes Eingangssignal zugeführt. Wie bereits erwähnt, ist die Gleichstromversorgung 13 über Leitungen 14 und 16 dem Wechselrichter 17 parallelgeschaltet. Der Wechselrichter 17 ist von herkömmlicher Bauart und weist drei Schenkel auf, die aus sechs nicht gezeigten Schaltern bestehen. Jeder der sechs Schalter ist für sich mit der Regeleinrichtung 11 verbunden und dient der Umschaltung der Motorphasen an die einzelnen Klemmen der Gleichspannung sversorgung in Form der Batteriespannung aufgrund der Läuferlage, der Motordrehzahl, der Drehzahl-Führungsgröße 26 und der Motorstrominformation, die die Regeleinrichtung 11 empfangen hat.

Fig. 3 zeigt, daß der Wechselrichter 17 und die Regeleinrichtung 11 nach Fig. 1, die beide in Strichlinien angedeutet sind, ein Grundregelsystem bilden, das die Läuferlage dazu nutzt, die Umschaltung des Wechselrichters 17 zu bestimmen. Das Tastverhältnis wird proportional zu der

- 10 -

Differenz zwischen der auf der Leitung 31 vorhandenen Ist-Drehzahl» die von dem magnetischen Geber 28 (MPU) erfaßt wurde, und der Drehzahl-Führungsgröße, die auf Leitung 26 zugeführt wird, geändert. In noch zu erläütörrt* der Weise wird bei einer Drehzahl oberhalb 45 % das impulsbreitenmodulierte Ausgangssignal mit dem Magnetgeber-Eingangssignal synchronisiert, während unterhalb 45 % dieser Drehzahl die Impulsbreitenmodulation durch ein selbsterregtes 2400 Hz-Taktsignal eines Konstantoszillators 72 erfolgt. Der Motorstrom wird von drei Halleffekt-Stromfühlern 30 erfaßt und über Leitung 44 durch ein Signalverstärkungs-/-gleichrichtungs und -hochgewinnglied 50 geleitet und von dort über Leitung 51 einem Überstrom-Vergleicher 53 zugeführt und mit einem über Leitung 52 zugeführten Überstrom-Sollwert verglichen. Wenn dieser Sollwert überschritten wird, schaltet der Vergleicher das PDM-Signal durch ein UND-Glied 56 über Leitung 54 ab, bis der Strom auf einen niedrigeren Hysteresepegel fällt. Dies ermöglicht ein maximales Drehmoment und schützt gleichzeitig die Transistoren des Wechselrichters. Ein Hauptmerkmal in dem Blockschaltbild von Fig. 3 ist eine Phasenvorhaltung, die durch eine Phasenvorhaltstufe 80 erzielt wird, die unter Bezugnahme auf Fig. 4 im einzelnen erläutert wird. Die Phasenvorhaltung oder -voreilung ist erforderlich, um beim Hochdrehmomentbetrieb eine hohe Drehzahl zu erzielen. Das Ziel dabei ist, Strom in den Motorständer (nicht gezeigt) vor der statischen Läuferlage einzugeben. Dieses Erfordernis ergibt sich aus verschiedenen Faktoren, z. B. der durch die Statorinduktivität bewirkten Verzögerung, der Notwendigkeit, bei höherer Drehzahl eine hohe Gegen-EMK sowie eine anscheinende

Verschiebung des Magnetfelds zu überwinden. Die Phasenvorhaltstufe 80 gemäß Fig. 4 arbeitet so, daß die Läuferlagesignale auf Leitung 29 und das Magnetgebersignal auf Leitung 31 um einen Betrag verschoben werden, der eine Funktion der Betriebsdrehzahl ist.

Fig. 3 zeigt das Eingangsfilter 15, das über Leitung 10 mit der Gleichstromversorgung 13 verbunden ist. Das Filter 15 dient der Unterhaltung der Eingangsspannung während der Umschaltung und absorbiert Spitzen während des Abschaltens. Der Eigenversorgungsblock 41 hat einen Schaltungsabsperreingang (nicht gezeigt), der zum gleichen Zeitpunkt, zu dem ein Signal die unteren Transistoren (nicht gezeigt) des Wechselrichters 17 abschaltet, die gesamte Basisansteuer- und Logikspannung abschaltet. Die Ausgangsstufen 19 des Wechselrichters 17 von Fig. 1 sind hier in Form eines Blockschaltbilds gezeigt. Jeder obere Transistor des Wechselrichters wird von einer getrennten Versorgung angesteuert und ist über Leitung 20 über ein optisches Isolierglied, das als optisch gekoppelter Basisansteuerstufenblock 24 bezeichnet ist, angeschlossen. Der Block 24 ist über Leitung 42 mit einem Dreiphasen-120°-Logiksteuerglied 58 gekoppelt. Jeder untere Transistor (nicht gezeigt) des Wechselrichters 17 ist mit seiner Steuerlogik direkt gekoppelt, und sämtliche Ansteuerstufen weisen eine gemeinsame Versorgung auf.

Hinsichtlich der vorher erläuterten Strombegrenzung und Stromerfassung ist noch folgendes zu sagen. Die zum Motor 12 gehenden Dreihpasen-Ströme werden mlit drei Halleffekt-Stromfühlern 30 erfaßt. Jeder Fühler 30 besteht aus einem

• ·

• »

- 12 -

linearen Halleffekt-Fühler, der in den Spalt einer metallischen Ringspule eingesetzt ist und ein Signal erzeugt, das dem durch die Mitte der Ringspule gehenden Strom proportional ist. Die Aufbereitung dieses Signals erfordert eine Verstärkung der Signale von den Halleffekt-Fühlern und eine Inversion von Signalen negativer Polarität, um einen Schutz ungeachtet der Stromrichtung zu ermöglichen. Die Aüsgangssignale des Aufbereitungsglieds können dann in die in Block 50 enthaltenen Hochgewinnglieder 50 eingespeist werden, um an jedem Transistor den Höchststrom abzunehmen. Dieses Signal, das auf Leitung 51 auftritt, wird mit einem vorbestimmten Stromwert auf Leitung 52 verglichen unter Erzeugung des vorgenannten Strombegrenzungssignals auf Leitung 54.

In der Praxis wird (nicht dargestellt) eine zeitliche Verzögerung von ca. 4 ps mit dem Strombegrenzungssignal ODER-verknüpft, so daß als Resultat eines Strombegrenzungszustands eine Mindestabschaltzeit eines Transistors unterhalten wird. Der Sollwert der Strombegrenzung wird dadurch bestimmt, daß ein maximaler sicherer Spitzenstrom für die Transistoren bestimmt wird und dann eine Annäherung an einen Strom-Sollwert erfolgt, der die Ansprechzeit der Fühler und die Stromanstiegszeit berücksichtigt.

Die Phasenvorhaltstufe 80 weist drei Eingänge auf; der erste ist mit Rotorlage-Eingang oder -leitung 29 bezeichnet. In der folgenden Beschreibung wird hin und wieder auf Fig. 5 und die verschiedenen dort gezeigten Signalverläufe A-E Bezug genommen, wenn dies zum Verständnis der Erfindung beiträgt. Das eine der drei Rotorlage-Eingangssignale

auf Leitung 29 ist das Signal D. Dieses wird durch ein Aufbereitungsglied 61 geschickt und über Leitung 62 der Phasenvorhaltstufe 80 zugeführt. Ein MPU-Signal auf Leitung 31 vom Rotordrehzahl-Magnetgeber 28 gemäß Fig. 1 hat einen sinusförmigen Verlauf. Das MPU-Signal geht durch das Aufbereitungsglied 64 und gelangt auf Leitung 65 zu einem Frequenz-/Spannungs-Wandler 67 und auf Leitung 66 zur Phasenvorhaltstufe 80. Der Verlauf des Signals auf Leitungen 65 und 66 ist in Fig. 5A dargestellt. Der Ausgang des Frequenz-/Spannungs-Waldlers 67, der auf Leitungen 68, 68a zur Phasenvorhaltstufe 80 und auf Leitungen 68, 68b, 68c zu einem Summierglied 40 und einem Vergleicher 71 geht, folgt der Funktionsbeziehung, die durch die grafische Darstellung neben Leitung 68 bezeichnet ist.

Die Drehzahl-Führungsgröße, die auf Leitung 26 vorhanden ist, wird dem Summierglied 40 über ein Kompensationsglied 36 und eine Leitung 37 zugeführt. Das Summierglied 40 liefert auf Leitung 38 ein Fehlersignal, das das Tastverhältnis der Impulsbreitenmodulation bestimmt.

Ein 2400 Hz-Konstantoszillator 72 ist über Leitung 73 mit einem Digitalselektor 70 gekoppelt. Der Signalverlauf auf Leitung 73 ist unmittelbar über der Leitung 73 und zwischen dem Oszillator 72 und dem Digitalselektor 70 gezeigt. Die Phasenvorhaltstufe 80 liefert einen Ausgang auf Leitung 63 zum Digitalselektor 70. Der Digitalselektor 70 liefert zwei Ausgänge auf Leitungen 74 bzw. 79, die den Digitalselektor 70 mit dem Dreiecksignalgeber 75 bzw. mit der Dreiphasen-120°-Logik 58 koppeln. Der Verlauf des

Signals auf Leitung 74 ist identisch mit demjenigen auf Leitung 73, wogegen in Abhängigkeit von der Betriebsart, wenn z. B. die Motordrehzahl oberhalb von 45 % der Nenndrehzahl liegt, das Signal auf Leitung 79 dem Signalverlauf E von Fig. 5 entspricht. Der Dreiecksignalgeber 75 liefert auf Leitung 76 das angedeutete Dreiecksignal zu einem impulsbreitenmodulierten Vergleicher 77, der ferner mit dem Summierglied 40 gekoppelt ist und das Fehlersignal auf Leitung 38 über das Verstärkungs- und Kompensationsglied 39 und Leitung 43 empfängt. Der impulsbreitenmodulierte Vergleicher 77 hat einen Ausgang 78, der dem UND-Glied 56 zugeführt wird. Der Ausgang des UND-Glieds wird über Leitung 57 der Dreiphasen-120°-Logik 58 zugeführt.

Es wird nunmehr auf Fig. 4 Bezug genommen, die im einzelnen die Phasenvorhaltstufe 80 von Fig. 3 in Form eines Blockschaltbilds zeigt. Zum besseren Verständnis der Beziehung der Phasenvorhaltstufe 80 mit den übrigen Komponenten von Fig. 4 sei gesagt, daß in Fig. 4 die Digitalselektor-Glieder 70 und der Vergleicher 71 von Fig. 3 in Strichlinien wiedergegeben sind. Es ist zu beachten, daß der Digitalselektor 70 von Fig. 3 einzelne Digitalselektor-Glieder 70a, 70b, 70c und 7Od umfaßt. Diese haben Ausgänge 79a, 79b und 79c, denen die einzelne Leitung 79 von Fig. 3 vollständig äquivalent ist. Der 2400 Hz-Konstantoszillator 72 und sein Ausgang 73 sind in gleicher Weise in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Die elektrischen Leitungen 97a, 106; 98a, 107; 99a, 108; 96d sind in Fig. durch die einzelne elektrische Leitung 63 bezeichnet. Wie bereits erwähnt, zeigt Fig. 5 die Signalverläufe, die von

- 15 -

dem angegebenen Phasenverschiebungssystem verwendet oder erzeugt werden. Die Phasenverschiebung bzw. -voreilung wird durch Erzeugung eines Sägezahnimpulses konstanter Amplitude entsprechend Fig. 5B, der synchron zu den Rotordrehzahlimpulsen, d. h. dem aufbereiteten MPU-Signalverlauf A ist, implementiert. Das Sägezahnsignal B in Fig. 5 wird von dem Sägezahngenerator 85 erzeugt, der in Fig. 4 in Strichlinien angegeben ist. Der Sägezahngenerator 85 umfaßt einen rücksetzbaren Sägezahngeber 86, dem auf Leitung 66 Rotordrehzahlimpulse zugeführt werden. Die Sägezahn-Drehzahlimpulse auf Leitung 66 haben ferner eine Taktfunktion und werden über Leitungen 66, 66a dem D-Flipflop 90 zugeführt. Der rücksetzbare Sägezahngeber 86 steht über Leitung 87 in Ansteuerkopplung mit einem Mitlaufintegrator 88, und sein Ausgang wird auf Leitung 92 dem Vergleicher 93 zugeführt, der über Leitung 94 mit dem D-Flipflop 90 gekoppelt ist. Das Sägezahnsignal B konstanter Amplitude muß eine variable Steilheit aufweisen, um über einen Rotordrehzahlbereich eine konstante Amplitude zu unterhalten. Dies erfolgt mit dem rücksetzbaren Sägezahngeber 86, wobei mit jedem Impuls der Sägezahn auf Null rückgesetzt wird. Wenn die Spitzenspannung des Sägezahns den Bezugswert zum Zeitpunkt des nächsten Synchronisationsimpulses übersteigt, integriert der Hitlaufintegrator 88 dieses Fehlersignal während der nächsten Periode, so daß die Steilheit verringert wird. Das Gegenteil gilt, wenn der Sägezahn seine Bezugsspannungsspitze nicht " erreicht. Um die Signale voreilend phasenzuverschieben, werden die HPU-Impulse verzögert, wobei der Sägezahn als Proportionalzeitgeber genutzt wird. D. h., beim Spitzenwert des Sägezahns wird der MPU-Impuls um einen Impuls

verzögert, und bei dem Wert Null ist die Verzögerung Null« Diese Punkte entsprechen einer Voreilung von Null bzw. von 30°. Die Größe der Voreilung wird durch den Vergleicher 85 gewählt und durch das Rotordrehzahlsignal auf Leitung 81 bestimmt. Der Ausgang des Vergleichers 85 auf Leitung 96 ist das Signal, das um einen durch die Rotordrehzahl bestimmten Betrag voreilend phasenverschoben ist (vgl. Fig. 5C). Um eine Lagevoreilung zu erreichen, werden die drei Lagesignale auf Leitungen 97, 98 und 99 um 12 Impulse des phasenverschobenen MPU-Signals durch die 12-Stufen-Schieberegister 101, 102 und 103 verzögert. Dies resultiert in einer Verzögerung von 330-360° oder, in anderen Worten, von 360° minus der Voreilung des MPU-Signals, die einer Voreilung des Lagesignals um den gleichen Betrag wie das MPü-Signal entspricht. Die Digitalselektor-Glieder 70a, 70b und 70c dienen der Umschaltung zwischen dem phasenversetzten Signal und dem direkten Grundeingangssignal. Die Umschaltung erfolgt beim 45 %-Drehzahlpunkt unter Einsatz eines Vergleichers.

Leerseite

Claims

Ansprüche

(_κ)Regeleinrichtung für einen einen Rotor aufweisenden bürstenlosen Gleichstrommotor, bei dem eine Gleichstromversorgung gleichzeitig mit einem PDM-Wechselriehter und der Regeleinrichtung gekoppelt ist, wobei die Regeleinrichtung regelnd mit dem PDM-Wechselrichter gekoppelt ist,

der PDM-Wechselrichter ein Grundstrom-Ausgangssignal zum Motor liefert und die Phase des Grundstrom-Ausgangssignals durch die Regeleinrichtung regelbar ist,

die Regeleinrichtung auf eine Drehzahl-Führungsgröße anspricht und mit einer Motorrotorlage-Erfassungseinheit in Reaktionsverbindung steht, die ein Rotorlagesignal über die Regeleinrichtung an den Wechselrichter liefert, so daß aufgrund des erfaßten Rotorlagesignals der Wechselrichter ein umschaltbares Grundstromsignal erzeugt, das mit einer zur Regelung der Ausgangsspannung bestimmten Rate impulsbreitenmoduliert wird, und

572-B01651-Schö

\^:.·.\ j j··'·'..χ'2322653

die Regeleinrichtung ferner mit einer Rotordrehzahl-Erfassungseinheit in Ansprechverbindung steht, gekennzeichnet durch - einen Konstantoszillator (72), der steuernd mit dem PDM-Wechselrichter (17) und mit der Rotordrehzahl-Erfassungseinheit (27) gekoppelt ist zur Impulsbreitenmodulation des umschaltbaren Grundstromsignals mit unveränderlicher Rate, wenn der Motor (12) unterhalb einer vorbestimmten Drehzahl läuft, eine mit der Rotordrehzahl-Erfassungseinheit (27) und mit dem Wechselrichter (17) gekoppelte Einheit, durch die, wenn die Motordrehzahl die vorbestimmte Drehzahl übersteigt, das Grundstrom-Ausgangssignal des Wechselrichters (17) mit einer der Rotordrehzahl proportionalen Rate umgeschaltet und mit einer der Rotordrehzahl proportionalen Rate impulsbreitenmoduliert wird, und

eine Grundstromsignal-Phasenvorhaltstufe (80), die steuernd mit dem Wechselrichter (17) gekoppelt und so geschaltet ist, daß sie das impulsförmige Signal der Rotordrehzahl-Erfassungseinheit (27) empfängt und dieses um einen vorbestimmten Betrag als eine Funktion der die vorbestimmte Drehzahl übersteigenden Rotordrehzahl voreilend phasenverschiebt, so daß das Grundstromsignal voreilend phasenverschoben wird und der Gegen-EMK des Motors voreilt.
2. Regeleinrichtung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, mit einem auf die Regeleinrichtung ansprechenden Wechselrichter, der Leistung zum Motor überträgt, gekennzeichnet durch

.. 1322653

eine Motorrotordrehzahl-Erfassungseinheit (27), die ein der Rotordrehzahl proportionales impulsförmiges Signal erzeugt und dem Wechselrichter (17) zuführt, so daß ein Grundstrom-Ausgangssignal des Wechselrichters (17) zum Motor (12) mit einer der Rotordrehzahl proportionalen Rate umgeschaltet wird und das Grundstromsignal mit einer der Rotordrehzahl proportionalen Rate impulsbreitenmoduliert wird, und

eine Grundstromsignal-Phasenvorhaltstufe (80), die steuernd mit dem Wechselrichter (17) gekoppelt und so geschaltet ist, daß sie das impulsförmige Signal von der Rotordrehzahl-Erfassungseinheit (27) empfängt und dieses um einen vorbestimmten Betrag als eine Funktion der Rotordrehzahl voreilend phasenverschiebt, so daß das Grundstromsignal voreilend phasenverschoben und eine durch die Motorwicklungs-Reaktanz sich ergebende Grundstromsignal-Verzögerung kompensiert wird, wodurch der Motor (12) mit einer höheren als der Nenndrehzahl laufen kann und gleichzeitig ein optimales Drehmoment und erhöhte Leistungsfähigkeit erzielbar sind.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Motor (12) ein Dauermagnet-Samarium-Kobalt-Motor