DE3835031C2

DE3835031C2 -

Info

Publication number: DE3835031C2
Application number: DE19883835031
Authority: DE
Inventors: Karl-Peter Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt De Kothe; Sevki Dr.-Ing. 7107 Bad Wimpfen De Hosagasi
Original assignee: Quick-Rotan Elektromotoren 6100 Darmstadt De GmbH
Current assignee: Quick-Rotan Elektromotoren 6100 Darmstadt De GmbH
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1990-08-09
Also published as: DE3835031A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen von bürstenlosen Gleichstrommotoren, die jeweils einen permanentmagnetischen Rotor und als Drehfeldwicklung in Sternschaltung angeordnete Statorwicklungen aufweisen, die mit einer Gleichstromquelle über eine Brückenschaltung verbindbar sind, in der jeder Statorwicklung ein stromzuführender und ein stromabführender Transistor zugeordnet ist, wobei diese durch eine Steuerung rotorstellungsabhängig und getaktet angesteuert werden und denen jeweils eine Freilaufdiode parallelgeschaltet ist, wobei zum Bremsen des Gleichstrommotors bei der Kommutierung aufeinanderfolgender Statorwicklungen der Stromfluß über die jeweils vorher stromführende erste Statorwicklung ausgeschaltet und über die jeweils folgende zweite Statorwicklung eingeschaltet wird.The invention relates to a method for braking brushless DC motors, each one permanent magnetic rotor and as rotating field winding in Star connection arranged stator windings, which with a direct current source via a bridge circuit are connectable in each stator winding current-carrying and a current-carrying transistor is assigned, this by a controller Controlled depending on rotor position and clocked and each have a free-wheeling diode is connected in parallel, for braking the DC motor for commutation successive stator windings the current flow over the first stator winding carrying current beforehand switched off and over the following second Stator winding is turned on.

Permanent erregte bürstenlose Gleichstrommotoren weisen einen permanentmagnetischen Rotor und einen Stator auf, der eine übliche Drehfeldwicklung erhält. Um mit dem Motor variable Drehzahlen fahren zu können, wird der Motor aus einem Leistungssteller versorgt. Der Leistungssteller weist einen Zwischenkreis, bestehend aus einem Netzgleichrichter und einem Kondensator sowie elektronische Schalter auf, üblicherweise Transistoren, die meist in einer Brückenschaltung geschaltet sind. Die Statorwicklungen werden durch die Brückenschaltung so gesteuert, daß im Stator ein sich drehendes Magnetfeld entsteht. Der magnetisierte Rotor dreht sich synchron zum Statorfeld.Permanent excitation brushless DC motors a permanent magnetic rotor and a stator, which receives a conventional induction winding. To the engine To be able to drive variable speeds, the engine is turned off a power controller. The power controller has an intermediate circuit consisting of a Line rectifier and a capacitor as well electronic switches on, usually transistors, which are mostly connected in a bridge circuit. The Stator windings are so through the bridge circuit controlled that a rotating magnetic field in the stator arises. The magnetized rotor rotates synchronously with the Stator field.

Bei aufwendigeren Antrieben werden die Ströme in den Statorwicklungen sinusförmig angesteuert. Diese Art der Ansteuerung führt zu einem Drehfeld, das sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht. Bei einfacheren Antrieben, z. B. Antriebsmotoren für Industrienähmaschinen, werden die Statorwicklungen nacheinander aus- und eingeschaltet. Dadurch springt das Statorfeld von einer Lage zur nächsten. Bei einem Rotor mit einem Magnetpolpaar ergeben sich dann für das Statorfeld 6 Stellungen, bei zwei Magnetpolpaaren 12 usw.With more complex drives, the currents in the Stator windings controlled sinusoidally. That kind of Control leads to a rotating field that deals with constant angular velocity rotates. With simpler ones Drives, e.g. B. drive motors for industrial sewing machines, the stator windings are successively removed and switched on. This causes the stator field to jump from one Location to the next. For a rotor with a pair of magnetic poles there are then 6 positions for the stator field, at two pairs of magnetic poles 12 etc.

Die Kommutierung, d. h. die Umschaltung der Statorwicklungen zur Drehung des Statorfeldes zur nächsten Lage, erfolgt in Abhängigkeit von der Rotorlage. Die Rotorlage wird über einen Rotorlagengeber erfaßt; dessen Signale werden dann einer Steuerung zugeführt, die dann die Umschaltung der Statorwicklungen vornimmt. Dadurch wird sichergestellt, daß die magnetischen Kräfte zwischen dem Rotorfeld und Statorfeld aufrechterhalten bleiben, und somit der Motor ein möglichst konstantes Drehmoment erzeugt.The commutation, d. H. switching the Stator windings for rotating the stator field next position, depends on the rotor position. The rotor position is recorded via a rotor position sensor; whose signals are then fed to a controller that then switches the stator windings. This ensures that the magnetic forces maintained between the rotor field and stator field remain, and thus the engine as constant as possible Torque generated.

Die Geschwindigkeit des Rotors wird über den Motorstrom kontrolliert. Die Transistoren einer ersten Gruppe der Brückenschaltung dienen nur der Kommutierung der Statorwicklungen, während die Transistoren einer zweiten Gruppe zusätzlich noch mit einem Pulweitenmodulations- Signal getaktet werden. Durch das Puls-Pausen-Verhältnis wird dann die Höhe der Ströme in den Statorwicklungen eingestellt (EP 81 684A1). The speed of the rotor is determined by the motor current controlled. The transistors of a first group of Bridge circuits only serve to commutate the Stator windings, while the transistors of a second Group additionally with a pulse width modulation Signal are clocked. Through the pulse-pause ratio then the level of the currents in the stator windings set (EP 81 684A1).

Im Motorbetrieb verläuft die Entregung der jeweils abgeschalteten Statorwicklung relativ schnell, da der Strom gegen die elektromagnetische Kraft (EMK) und den Spannungsabfall am ohm'schen Widerstand der Statorwicklung erfolgt. Der Stromanstieg in der neu eingeschalteten Statorwicklung ist relativ langsam, da sich der Strom wiederum gegen die EMK und den Spannungsabfall am Widerstand aufbaut. Aus diesem Grunde kommt es bei der Kommutierung in der stromführenden Statorwicklung bei höheren Drehzahlen zu Stromeinbrüchen, da sich die EMK bei diesen Drehzahlen stärker bemerkbar macht.In engine operation, the de-excitation takes place switched off stator winding relatively quickly because of Current against electromagnetic force (EMF) and Voltage drop across the ohmic resistance of the stator winding he follows. The current rise in the newly turned on Stator winding is relatively slow because of the current again against the EMF and the voltage drop on Resistance builds up. For this reason it comes with the Commutation in the current-carrying stator winding higher speeds to dips in electricity, as the EMF makes these speeds more noticeable.

Beim Bremsen (Generatorbetrieb) kehrt sich das Vorzeichen der EMK um. Deshalb haben die Ströme sowohl bei der Taktung als auch beim Kommutieren einen anderen Verlauf als beim Motorbetrieb. Wenn die beiden Transistoren in einem zwei Statorwicklungen enthaltenden Strompfad leitend sind, addiert sich die EMK zur Zwischenkreisspannung. Deshalb zeigt der Motorstrom Spitzen bei der Kommutierung im Bremsbetrieb, die aber von der Steuerung nicht erfaßt werden können.The sign is reversed when braking (generator operation) the EMF around. Therefore, the currents at both Clocking as well as when commutating a different course than in engine operation. If the two transistors in a current path containing two stator windings the EMF is added to the DC link voltage. The motor current therefore shows peaks in commutation in braking mode, but not detected by the control can be.

Bekanntlich entmagnetisieren Permanentmagnete, wenn die magnetische Erregung einen werkstoffspezifischen Wert übersteigt. Da die magnetische Erregung dem Motorstrom proportional ist, darf der Strom einen bestimmten Wert nicht übersteigen.As is known, permanent magnets demagnetize when the magnetic excitation has a material-specific value exceeds. Because the magnetic excitation the motor current is proportional, the current may have a certain value do not exceed.

Um den Motor nicht zu gefährden, muß die Stromspitze, die beim Bremsbetrieb während der Kommutierung entsteht, unter einer von der Motorauslegung bestimmten Grenze bleiben. Wegen der vorhandenen Stromspitze muß der mittlere Bremsstrom weit unter dem zulässigen Motorstrom gehalten werden. In order not to endanger the motor, the current peak, the arises during braking operation during commutation remain within a limit determined by the motor design. Because of the current peak, the middle one Brake current kept well below the permissible motor current will.

Bei einer bekannten Schaltung (DE 36 90 376 T1), die nach einem Verfahren der eingangs genannten Gattung arbeitet, erfolgt die Kommutierung indem der stromabführende Transistor der bisher stromführenden Phase abgeschaltet und der stromabführende Transistor in der nunmehr leitenden Phase eingeschaltet wird.In a known circuit (DE 36 90 376 T1), according to works with a method of the type mentioned at the beginning, the commutation takes place by the current sink Transistor of the current-carrying phase switched off and the current-dissipating transistor in the now conductive phase is turned on.

Es ist zwar bekannt (DD-PS 1 55 029), auch den Freilaufstrom zu begrenzen, um eine Entmagnetisierung des Läufermagneten zu verhindern; die beim Bremsbetrieb auftretenden Probleme werden dabei aber nicht angesprochen und auch nicht gelöst.It is known (DD-PS 1 55 029), also the Limit freewheeling current to demagnetize the To prevent rotor magnets; the braking operation Problems that arise are not addressed and not solved either.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das im Bremsbetrieb die Stromspitzen während der Kommutierung vermeidet, so daß der Bremsstrom gleich dem maximal zulässigen Strom gewählt werden kann.The object of the invention is therefore a method of to create the type mentioned in the Braking operation the current peaks during commutation avoids, so that the braking current is equal to the maximum permissible current can be selected.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bremsbetrieb während des Kommutierungsvorgangs einer vorgebbaren Zeitspanne nur der stromzuführende Transistor der jeweils folgenden zweiten Statorwicklung eingeschaltet wird und alle übrigen Transistoren der Brückenschaltung bis zur Beendigung des Kommutierungsvorgangs abgeschaltet bleiben.This object is achieved in that in Braking operation during the commutation process predeterminable time period only the current-carrying transistor the following second stator winding switched on will and all other transistors of the bridge circuit switched off until the end of the commutation process stay.

Die Kommutierung geschieht somit in der Weise, daß die beiden stromführenden Transistoren ausgeschaltet werden. Der Kommutierungsstrom entregt dann über die Freilaufdioden gegen die Zwischenkreisspannung. Zum gleichen Zeitpunkt, zu dem die stromführenden Transistoren abgeschaltet wurden, wird derjenige Transistor eingeschaltet, der als nächster den Strom übernehmen soll. Jetzt bildet sich über diesen Transistor und eine Freilaufdiode, bedingt durch die EMK, ein Freilaufstrom. Diese beiden Ströme überlagern sich in der gemeinsamen Statorwicklung. Da der Abfall des abgeschalteten Stroms schnell und der Anstieg des zugeschalteten Stroms langsam verlaufen, kommt es nicht zu einer Stromerhöhung im Motor.The commutation takes place in such a way that the two current-carrying transistors are switched off. The commutation current then excites through the Free-wheeling diodes against the DC link voltage. To the same time at which the current-carrying transistors were turned off, that transistor switched on, which should take over the power next. Now this transistor and one is forming Free-wheeling diode, due to the EMF, a free-wheeling current. These two streams overlap in the common Stator winding. Because the drop in the power off fast and the increase in the connected current slowly run, there is no increase in current in the motor.

Dieser Schaltzustand wird so lange aufrechterhalten, bis die abzuschaltende Spule genügend entregt ist. Danach wird der zweite Transistor eingeschaltet. Der Kommutierungsvorgang ist damit beendet, ohne daß es zu einer Stromspitze gekommen ist. Der zulässige Bremsstrom kann somit so hoch gewählt werden wie der höchstzulässige Motorstrom, ohne daß die Gefahr einer Schädigung des Motors durch Entmagnetisierung des Rotors besteht. This switching state is maintained until the coil to be switched off is sufficiently de-energized. After that the second transistor turned on. The This completes the commutation process without it a current spike has come. The permissible braking current can therefore be chosen as high as the maximum permitted Motor current without the risk of damaging the Motor by demagnetizing the rotor.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the The concept of the invention is the subject of dependent claims.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigtThe following is an embodiment of the invention explained in more detail, which is shown in the drawing. It shows

Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild eines bürstenlosen Gleichstrommotors, Fig. 1 is a simplified diagram of a brushless DC motor,

Fig. 2 den Motorstrom, die Impulse der Pulsweitenmodulation und die Schaltzustände der wichtigsten Transistoren und Dioden der Schaltung nach Fig. 1, jeweils über der Zeit aufgetragen, bei herkömmlicher Kommutation beim Bremsvorgang und Fig. 2 shows the motor current, the pulses of the pulse width modulation and the switching states of the most important transistors and diodes of the circuit according to Fig. 1, each plotted over time, with conventional commutation during braking and

Fig. 3 den Motorstrom, die Impulse der Pulsweitenmodulation und die Schaltzustände der wichtigsten Transistoren und Dioden der Schaltung nach Fig. 1, jeweils über der Zeit aufgetragen, bei einer Kommutation nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Fig. 3 shows the motor current, the pulses of the pulse width modulation and the switching states of the main transistors and diodes in the circuit according to Fig. 1, in each case plotted over time, at a commutation process of the invention.

Der bürstenlose Gleichstrommotor, dessen Schaltbild in Fig. 1 dargestellt ist, weist einen permanentmagnetischen Rotor 1 auf, der sich in einem Stator mit drei in Sternschaltung geschalteten Statorwicklungen R, S und T dreht. Die Statorwicklungen R, S und T bilden eine Drehfeldwicklung und werden so kommutiert, daß im Stator ein sich drehendes Magnetfeld entsteht, in dem sich der Rotor 1 dreht.The brushless DC motor, the circuit diagram of which is shown in FIG. 1, has a permanent magnetic rotor 1 which rotates in a stator with three stator windings R, S and T connected in a star connection. The stator windings R, S and T form a rotating field winding and are commutated so that a rotating magnetic field is created in the stator, in which the rotor 1 rotates.

Die Stromversorgung des Gleichstrommotors erfolgt über einen Leistungssteller, der aus einem Zwischenkreis 2 und einer Brückenschaltung 3 besteht, die von einer Steuerung 4 gesteuert wird. The DC motor is supplied with power via a power controller, which consists of an intermediate circuit 2 and a bridge circuit 3 , which is controlled by a controller 4 .

Der Zwischenkreis 2 besteht aus einem Netzgleichrichter 5, der aus der von einem Netz gelieferten Wechselspannung eine Gleichspannung erzeugt, und einem Kondensator 6, der diese Gleichspannung glättet.The intermediate circuit 2 consists of a network rectifier 5 , which generates a DC voltage from the AC voltage supplied by a network, and a capacitor 6 , which smoothes this DC voltage.

In der Brückenschaltung 3 sind jeder Statorwicklung R, S und T jeweils ein stromzuführender Transistor T 1, T 3 bzw. T 5 und jeweils ein stromzuführender Transistor T 2, T 4 bzw. T 6 zugeordnet. Jeweils zwischen dem stromzuführenden Transistor und dem stromabführenden Transistor liegt und der Abgriff der Statorwicklung R, S bzw. T. Jedem der Transistoren T 1-T 6 ist eine Freilaufdiode D 1-D 6 parallelgeschaltet.In the bridge circuit 3 , each stator winding R, S and T is assigned a current-carrying transistor T 1 , T 3 and T 5 and a current-carrying transistor T 2 , T 4 and T 6 , respectively. Each lies between the current-carrying transistor and the current-carrying transistor and the tap of the stator winding R, S or T. A free-wheeling diode D 1 - D 6 is connected in parallel to each of the transistors T 1 - T 6 .

An einem an den Zwischenkreis 2 angeschlossenen Meßwiderstand 7 wird eine Meßspannung abgegriffen, die an die Steuerung 4 eine Information über den jeweils im Zwischenkreis 2 fließenden Motorstrom liefert.A measurement voltage is tapped off at an output connected to the intermediate circuit 2 measuring resistor 7, which supplies to the controller 4, information on the respective current flowing in the DC motor current 2.

Ein mit dem Rotor 1 verbundener Rotorlagegeber 8 liefert an die Steuerung 4 der Rotorwinkellage entsprechende Signale; abhängig von diesen erfolgt die Kommutierung der Statorwicklungen R, S und T.A rotor position sensor 8 connected to the rotor 1 delivers corresponding signals to the controller 4 of the rotor angular position; depending on these, the commutation of the stator windings R, S and T takes place .

Durch diese Kommutierung in Abhängigkeit von der Rotorwinkellage wird bewirkt, daß die magnetischen Kräfte zwischen dem magnetischen Feld des Rotors 1 und dem Drehfeld des Stators aufrechterhalten bleiben, wobei die Kommutierung so durchgeführt wird, daß der Motor ein möglichst konstantes Drehmoment erzeugt.This commutation as a function of the rotor angular position has the effect that the magnetic forces between the magnetic field of the rotor 1 and the rotating field of the stator are maintained, the commutation being carried out in such a way that the motor generates a constant torque as possible.

Die Geschwindigkeit des Rotors 1 wird über den Motorstrom gesteuert. Die oberen Transistoren T 1, T 3 und T 5 der Brückenschaltung 3 dienen nur der Kommutierung der Statorwicklungen R, S und T, während die unteren Transistoren T 2, T 4 und T 6 zusätzlich noch mit einem Pulsweitenmodulations-Signal getaktet werden, dessen Verlauf in den Fig. 2 und 3 als PWM dargestellt ist. Durch das Puls-Pausen-Verhältnis dieses Signals wird die Höhe der Ströme in den Statorwicklungen eingestellt.The speed of the rotor 1 is controlled by the motor current. The upper transistors T 1 , T 3 and T 5 of the bridge circuit 3 only serve to commutate the stator windings R, S and T , while the lower transistors T 2 , T 4 and T 6 are additionally clocked with a pulse width modulation signal, the course of which PWM is shown as in Figs. 2 and 3. The pulse-pause ratio of this signal sets the level of the currents in the stator windings.

Beispielsweise wird angenommen, daß der Strom durch die Statorwicklungen R und S fließen soll. Hierfür wird der Transistor T 1 durchgeschaltet, während der Transistor T 4 entsprechend der Pulsweitenmodulation getaktet wird. Wenn der Transistor T 4 leitend ist, fließt der Motorstrom I über die Transistoren T 1 und T 4. Solange der Transistor T 4 leitend bleibt, steigt der Motorstrom I an. Wenn der Transistor T 4 abgeschaltet wird, fließt der Motorstrom I weiter, bedingt durch die Induktivitäten der Statorwicklungen R und S. Der Strompfad läuft hierbei über T 1-R-S-D 3. Der Motorstrom I fließt also über die Freilaufdiode D 3 und entregt dabei. In dieser Zeit wird aus dem Zwischenkreis 2 keine Leistung entnommen.For example, it is assumed that the current should flow through the stator windings R and S. For this purpose, the transistor T 1 is turned on , while the transistor T 4 is clocked in accordance with the pulse width modulation. When transistor T 4 is conductive, motor current I flows through transistors T 1 and T 4 . As long as the transistor T 4 remains conductive, the motor current I increases. When the transistor T 4 is switched off, the motor current I continues to flow due to the inductances of the stator windings R and S. The current path runs via T 1 - RSD 3 . The motor current I therefore flows through the freewheeling diode D 3 and thereby de-energizes. No power is drawn from DC link 2 during this time.

Bei der Kommutierung von der Statorwicklung R zur folgenden Statorwicklung T kann so vorgegangen werden, daß der Transistor T 1 weiterhin leitend bleibt, der Transistor T 4 abgeschaltet und der Transistor T 6 eingeschaltet wird. Die zweite Möglichkeit, die nachfolgend beispielsweise näher beschrieben wird, besteht darin, daß der stromabführende Transistor T 4 der Statorwicklung S weiterhin leitend bleibt, der stromzuführende Transistor T 1 der Statorwicklung R abgeschaltet und der stromzuführende Transistor T 5 der folgenden Statorwicklung T eingeschaltet wird.When commutating from the stator winding R to the following stator winding T, the procedure can be such that the transistor T 1 remains conductive, the transistor T 4 is switched off and the transistor T 6 is switched on. The second possibility, which is described in more detail below, is that the current-carrying transistor T 4 of the stator winding S remains conductive, the current-carrying transistor T 1 of the stator winding R is switched off and the current-carrying transistor T 5 of the following stator winding T is switched on.

Nach der Kommutierung wird der Strom durch die Statorwicklung R und über den Strompfad D 2-R-S-T 4 entregt, während der Strom durch die Statorwicklung T ansteigt. In der Statorwicklung S erfolgt die Überlagerung beider Ströme. After commutation, the current through the stator winding R and via the current path D 2 - RST 4 is de-energized, while the current through the stator winding T increases. Both currents are superimposed in the stator winding S.

Im Motorbetrieb verläuft die Entregung der abgeschalteten Statorwicklung R verhältnismäßig schnell, da der Strom gegen die EMK und den Spannungsabfall am ohm'schen Widerstand der Statorwicklung R erfolgt. Der Stromanstieg in der neu eingeschalteten Statorwicklung T ist verhältnismäßig langsam, da sich der Strom wiederum gegen die EMK und den Spannungsabfall am Widerstand aufbaut. Aus diesem Grund kommt es bei der Kommutierung in der stromführenden Statorwicklung S bei höheren Drehzahlen zu Stromeinbrüchen, da sich die EMK bei diesen höheren Drehzahlen stärker bemerkbar macht.In motor operation, the de-energization of the switched-off stator winding R proceeds relatively quickly, since the current against the EMF and the voltage drop at the ohmic resistance of the stator winding R take place. The current rise in the newly switched on stator winding T is relatively slow, since the current builds up again against the EMF and the voltage drop across the resistor. For this reason, commutation in the current-carrying stator winding S leads to current drops at higher speeds, since the EMF is more noticeable at these higher speeds.

Beim Bremsvorgang, d. h. beim Generatorbetrieb, kehrt sich das Vorzeichen der EMK um. Deshalb haben die Ströme sowohl bei der Taktung als auch bei der Kommutierung einen anderen Verlauf als beim Motorbetrieb.When braking, d. H. during generator operation, turns back the sign of the EMF. That is why the currents have both one in clocking as well as in commutation different course than during engine operation.

Wenn die beiden Transistoren T 1 und T 4 leitend sind, addiert sich im Bremsbetrieb die EMK zur Zwischenkreisspannung, deshalb steigt der Motorstrom I steil an, wie in Fig. 2 oben dargestellt ist. Unter dem Pulsweitenmodulations-Signal PWM in Fig. 2 sind im zeitlichen Verlauf die Schaltzustände der Transistoren T 1, T 4 und T 5 sowie die Durchflußzustände der Freilaufdioden D 2, D 3 und D 6 aufgetragen. Der Kommutierungsvorgang beginnt zu dem mit K bezeichneten Zeitpunkt. Während der Taktpause fließt der Strom über eine der Freilaufdioden weiter. Bei höheren Drehzahlen verursacht die EMK einen weiteren Anstieg des Motorstroms I. Da diese Freilaufströme nicht über den Meßwiderstand 7 fließen, werden sie von der überwachenden Elektronik in der Steuerung 4 nicht erfaßt. Zu hohe Motorströme führen zu einer Entmagnetisierung des Rotors 1 und damit zu einer bleibenden Schädigung des Motors. Aus diesem Grund ist es erforderlich, den höchstmöglichen Bremsstrom zu kontrollieren. Deshalb werden beim Bremsvorgang nach dem in Fig. 2 dargestellten herkömmlichen Verfahren die oberen Transistoren T 1, T 3 bzw. T 5 und die unteren Transistoren T 2, T 4 bzw. T 6 jeweils gemeinsam getaktet.If the two transistors T 1 and T 4 are conductive, the EMF is added to the intermediate circuit voltage in braking operation, which is why the motor current I rises steeply, as shown in FIG. 2 above. The switching states of the transistors T 1 , T 4 and T 5 and the flow states of the freewheeling diodes D 2 , D 3 and D 6 are plotted over time over the pulse width modulation signal PWM in FIG. 2. The commutation process begins at the point in time denoted by K. During the pause, the current continues to flow through one of the free-wheeling diodes. At higher speeds, the EMF causes a further increase in the motor current I. Since these freewheeling currents do not flow through the measuring resistor 7 , they are not detected by the monitoring electronics in the controller 4 . Excessively high motor currents lead to demagnetization of the rotor 1 and thus permanent damage to the motor. For this reason it is necessary to control the highest possible braking current. Therefore, the upper transistors T 1 , T 3 and T 5 and the lower transistors T 2 , T 4 and T 6 are each clocked together during the braking process according to the conventional method shown in FIG. 2.

Bei t 1 und t 2 in Fig. 2 erfolgt die Abschaltung, weil das Erreichen eines höchstzulässigen Strom Imax erkannt wird. Bei t 3 erfolgt das Einschalten der Transistoren T 4 und T 5. Im Zeitpunkt t 4 ist der Strom IR entregt.Shutdown takes place at t 1 and t 2 in FIG. 2 because the reaching of a maximum permissible current Imax is recognized. At t 3 , transistors T 4 and T 5 are switched on . At time t 4 , the current IR is de-excited.

Wenn bei dem beschriebenen Beispiel der Transistor T 1 zusammen mit dem Transistor T 4 abgeschaltet wird, fließt der Strom während der Taktphase über den Strompfad D 2-R-S- D 3 zum Zwischenkreis 2 zurück. Über diesen Strompfad erfolgt die Entregung in der Taktpause.When it is switched off in the described embodiment, the transistor T 1 together with the transistor T 4, the current flows during the clock phase over the current path D 2 - D RS 3 to the intermediate circuit back 2. The de-excitation takes place during the cycle break via this current path.

Bei dem bekannten Verfahren (Fig. 2) erfolgt die Kommutierung beim Bremsvorgang in der Weise, daß die jeweils vorher stromführende erste Statorwicklung R ausgeschaltet wird, indem der Transistor T 1 ausgeschaltet wird, und daß die jeweils folgende zweite Statorwicklung T eingeschaltet wird, indem der Transistor T 5 eingeschaltet wird. Wenn der Transistor T 4 getaktet wird, fließt der Strom der abzuschaltenden Statorwicklung R über den Strompfad D 2-R-S-T 4 im Freilauf und kann je nach dem Wert der EMK sogar ansteigen. In der Statorwicklung T steigt der Strom sehr steil an, da die EMK die Zwischenkreisspannung unterstützt. Diese beiden Ströme führen in der dritten Statorwicklung S zu einer Überlagerung, wobei aber nur ein Teil dieses Stroms im Zwischenkreis und über den Meßwiderstand 7 von der Steuerung 4 erfaßt wird. Um zu verhindern, daß diese auftretenden unkontrollierten Stromspitzen Ix zu einer Entmagnetisierung des Rotors 1 führen, wenn nämlich die dem Motorstrom proportionale magnetische Erregung einen werkstoffsspezifischen Wert des Rotors 1 übersteigt, muß der am Meßwiderstand 7 erfaßbare mittlere zulässige Bremsstrom Imax so niedrig gewählt werden, daß die im Motor auftretenden Stromspitzen und der von der Motorauslegung bestimmten Grenze bleiben.In the known method ( FIG. 2), the commutation takes place during the braking process in such a way that the first stator winding R which is conducting current in each case is switched off by switching off the transistor T 1 , and that the following second stator winding T is switched on by the Transistor T 5 is turned on. When the transistor T 4 is clocked, the current of the stator winding R to be switched off flows via the current path D 2 -RST 4 in the free run and can even increase depending on the value of the EMF. The current in the stator winding T rises very steeply since the EMF supports the intermediate circuit voltage. These two currents lead to a superimposition in the third stator winding S , but only a part of this current in the intermediate circuit and via the measuring resistor 7 is detected by the controller 4 . In order to prevent these occurring uncontrolled current peaks Ix from demagnetizing the rotor 1 , namely when the magnetic excitation proportional to the motor current exceeds a material-specific value of the rotor 1 , the mean permissible braking current Imax detectable at the measuring resistor 7 must be chosen so low that the current peaks occurring in the motor and the limit determined by the motor design remain.

Zu diesem Zweck erfolgt die in Fig. 3 entsprechend der Fig. 2 dargestellte Kommutierung in der Weise, daß die beiden stromführenden Transistoren T 1 und T 4 ausgeschaltet werden. Der Kommutierungsstrom entregt dann über die Freilaufdioden D 2 und D 3 gegen die Zwischenkreisspannung über den Strompfad D 2-R-S-D 3. Jeweils zu den in Fig. 3 mit x bezeichneten Zeitpunkten werden die Transistoren T 1 und T 4 durch die Steuerung 4 ausgeschaltet, weil der Strom am Meßwiderstand 7 den zulässigen Höchstwert Imax erreicht hat.For this purpose, the commutation shown in FIG. 3 in accordance with FIG. 2 takes place in such a way that the two current-carrying transistors T 1 and T 4 are switched off. The commutation current then excites via the freewheeling diodes D 2 and D 3 against the intermediate circuit voltage via the current path D 2 - RSD 3 . The transistors T 1 and T 4 are switched off by the controller 4 at the times designated by x in FIG. 3 because the current at the measuring resistor 7 has reached the permissible maximum value Imax .

Im Kommutierungszeitpunkt K wird der Transistor T 5 eingeschaltet, der als nächster den Strom zur Versorgung der Statorwicklung T übernehmen soll. Jetzt bildet sich über diesen Transistor T 5 und die Freilaufdiode D 3 bedingt durch die EMK ein Freilaufstrom aus, der dem Strompfad T 5- T-S-D 3 folgt. Die beiden Teilströme iR und iS überlagern sich in der gemeinsam durchflossenen Statorwicklung S. Da der Abfall des abgeschalteten Stroms iR in der Statorwicklung R schnell und der Anstieg des zugeschalteten Stroms iS in der Statorwicklung S langsam verlaufen, kommt es nicht zu einer Stromspitze in der Statorwicklung S, wie man aus dem Diagramm oben in Fig. 3 erkennt. Dieser Schaltzustand wird solange aufrechterhalten, bis die abzuschaltende Statorwicklung R genügend entregt ist. Der zweite Transistor T 4 wird eingeschaltet und der Kommutierungsvorgang, der sich über die in Fig. 3 eingezeichnete Zeitspanne Tk erstreckt, ist beendet. Der Zeitpunkt K des Beginns der Kommutierung wird durch die vom Rotorlagegeber 8 erfaßte Rotorwinkellage vorgegeben. Auch das Ende des Kommutierungszeitraums Tk kann durch ein der Rotorwinkellage entsprechendes Signal (einfache Zeitmessung) bestimmt sein. Da sich die EMK mit der Drehzahl ändert, wird während eines Bremsvorgangs Tk drehzahlabhängig eingestellt.At the time of commutation K , the transistor T 5 is switched on, which is to take over the current for supplying the stator winding T next. Now, this transistor T 5 and the freewheeling diode D 3 form a freewheeling current due to the EMF, which follows the current path T 5 - TSD 3 . The two partial currents iR and iS overlap in the stator winding S through which the currents flow. Since the drop in the switched-off current iR in the stator winding R is rapid and the increase in the connected current iS in the stator winding S is slow, there is no current peak in the stator winding S , as can be seen from the diagram above in FIG. 3. This switching state is maintained until the stator winding R to be switched off is sufficiently de-excited. The second transistor T 4 is switched on and the commutation process, which extends over the time period Tk shown in FIG. 3, has ended. The time K of the start of commutation is predetermined by the rotor angular position detected by the rotor position sensor 8 . The end of the commutation period Tk can also be determined by a signal corresponding to the rotor angular position (simple time measurement). Since the EMF changes with the speed, Tk is set as a function of the speed during a braking operation.

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde als Beispiel nur die Kommutierung zwischen der ersten Statorwicklung R und der zweiten Statorwicklung T beschrieben. Es versteht sich, daß in entsprechender Weise auch die Kommutierung zwischen den Statorwicklungen T und S bzw. S und R erfolgt. Der deutlicheren Darstellung halber sind deshalb in den folgenden Patentansprüchen nur die Bezugszeichen angegeben, die sich auf den beschriebenen Kommutierungsvorgang zwischen den Statorwicklungen R und T beziehen.To explain the method according to the invention, only the commutation between the first stator winding R and the second stator winding T has been described as an example. It goes without saying that the commutation between the stator windings T and S or S and R also takes place in a corresponding manner. For the sake of clarity, only the reference numerals which relate to the described commutation process between the stator windings R and T are therefore given in the following patent claims.

Claims

1.Method for braking brushless DC motors, each having a permanent magnetic rotor and stator windings arranged as a three-phase winding in star connection, which can be connected to a direct current source via a bridge circuit in which each stator winding is assigned a current-carrying and a current-carrying transistor, which are assigned by a Control are controlled depending on the rotor position and clocked and each of which has a free-wheeling diode connected in parallel, with the braking of the DC motor when commutation of successive stator windings, the current flow is switched off via the respective first current-carrying first stator winding and switched on via the following second stator winding, characterized in that in braking operation during the commutation process of a predeterminable period of time (Tk) only the current-carrying transistor (T 5 ) of the following second stator winding (T) is turned on ltet is and all other transistors (T 1 - T 4 , T 6 ) of the bridge circuit ( 3 ) remain switched off until the end of the commutation process.

2. The method according to claim 1, characterized in that after the period (Tk) of the current-carrying transistor (T 4 ) of the third stator winding (S) is turned on.

3. The method according to claim 1, characterized in that the two current-carrying transistors (T 1 , T 4 ) are switched off before the start of the commutation process when a predetermined current (IMAX) is exceeded at the connection to the DC source ( 2 ) and that the current-carrying transistor ( T 5 ) of the second following stator winding (T) is switched on at a rotor angular position predetermined by a rotor position sensor ( 8 ) as the start of commutation (K) .

4. The method according to claim 2, characterized in that the time period (Tk) can be predetermined in that the de-excitation current in the respective previously conducting stator winding (R) falls below a predetermined current.

5. The method according to claim 1, characterized in that the time period (Tk) of the commutation is set depending on the speed.