DE3900589A1

DE3900589A1 - Anordnung zur synchronisation der drehzahlen von mindestens zwei elektronisch kommutierten gleichstrommotoren

Info

Publication number: DE3900589A1
Application number: DE3900589A
Authority: DE
Inventors: Guenther Riehl; Wolfgang Weissenberger; Thomas Zieglmeier
Original assignee: Heidolph Elektro GmbH and Co KG
Current assignee: Heidolph Elektro GmbH and Co KG
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1989-01-11
Publication date: 1990-05-31

Description

Anordnung zur Synchronisation der Drehzahlen von min destens zwei elektronisch kommutierten Gleichstrommo toren.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Synchronisa tion der Drehzahlen von mindestens zwei elektronisch kommutierten Gleichstrommotoren, von denen einer als drehzahlregelbarer Führmotor und die restlichen als Fol gemotoren gelten.

Es ist bekannt, Folgemotoren zu Synchronisationszwecken mit einem Führmotor stromabhängig zu steuern. Stromab hängige Steuerungen für Synchronisierungen wirken je doch nur ungenau und sind aufwendig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einfache Maßnahmen zur sicheren und exakten Synchronisation von Führ- und Fol gemotoren mit elektronischer Kommutierung zu schaffen.

Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, daß die Signalin formation der Rotorlageerkennung und/oder Drehzahlsi gnale des Führmotors als Führungsgrößen für die Drehzah len der Folgemotoren verwendbar sind. Die unmittelbare Einkopplung der Führmotorsignale in die Kommutierungs elektronik der Folgemotoren gewährleistet präzise Rege lungen der Folgemotoren zu Synchronisationszwecken ohne daß diese eigene Rotorlageerkennungen aufweisen. Nach weiterer Anordnung können die aus der Rotorlageerken nung des Führmotors herleitbaren Signale zu 1/n-fachen Frequenzen über einen Teiler in die Kommutierungselek tronik der Folgemotoren einkoppelbar sein. So besteht die Möglichkeit beliebig z. B. 1/2, 1/4 oder 1/5 der Kommutierungssignale des Führmotors als Drehzahlsignale für die Folgemotoren zu nutzen. Außerdem ist noch vor gesehen, den Führmotor über einen Encoder mit m-facher Frequenz seiner Rotorlageerkennungssignale an die Kommu tierungselektronik der Folgemotoren anzukoppeln. Die Anordnung des Encoders macht dabei die geometrischen Er kenntnisse der Rotorlageerkennung für die Synchronisa tion der Folgemotoren nutzbar. Darüber hinaus besteht, zur Schaffung beliebiger synchroner Drehzahlverhältnis se zwischen Führmotor und Folgemotoren die Möglichkeit, den Führmotor über einen Encoder mit m-facher Frequenz und einem nachgeschalteten Teiler mit 1/n-facher Fre quenz seiner Rotorlageerkennungssignale zu n/m-fachen Frequenzen an die Kommutierungselektronik der Folgemoto ren anzukoppeln.

In Fortbildung der Anordnung ist vorgesehen, daß die aus den Rotorlageerkennungen von Führmotor und Folgemo tor herleitbaren Signale einem elektronischen Verglei cher zuführbar sind und daß der Folgemotor permanent durch den Vergleicher in der Drehzahl synchron zum Führmotor selbsttätig nachregelbar ist. Als Vergleicher kann dabei beliebig, z. B. ein PLL-Baustein oder eine Zählerschaltung dienen. Bei der letzterwähnten Anord nung besteht die Möglichkeit, die aus der Rotorlageer kennung des Führmotors gewonnenen Signale unmittelbar und die aus der Rotorlageerkennung des Folgemotors stammenden Signale unter Zwischenfügung eines Teilers mit 1/n-facher Frequenz an den elektronischen Ver gleicher zu geben, der den Folgemotor mit n-facher Frequenz synchron permanent selbsttätig nachregelt.

Nach weiterer Anordnung ist auch denkbar, daß der Führ motor seine aus Rotorlageerkennung gewonnenen Signale an einem elektronischen Vergleicher gibt und daß dem Folgemotor ein Encoder mit m-facher Frequenz zugeord net ist und die Encodersignale anstelle von Rotorlager kennungssignale dem Vergleicher zuführbar sind, der den Folgemotor mit 1/m-facher Frequenz synchron permanent zum Führmotor nachregelt. Schließlich ist noch vorgese hen, daß der Führmotor die aus der Rotorlageerkennung gewonnenen Signale an einem elektronischen Vergleicher gibt, daß dem Folgemotor ein Encoder mit m-facher Fre quenz zugeordnet ist und die Encodersignale anstelle der Rotorlageerkennungssignale, über einen Teiler mit 1/n-facher Frequenz dem Vergleicher zuführbar sind und daß der Vergleicher den Folgemotor mit n/m-facher Frequenz synchron permanent zum Führmotor selbsttätig nachregelt.

Das Wesentliche der Anordnung wird insbesondere darin gesehen, bei Gleichstommotoren mit elektronischer Kom mutierung, die Kommutierungssignale eines Führmotors unmittelbar zu Synchronisierungszwecken für Folgemoto ren zu nutzen.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung verdeutlicht. Hierin bedeuten:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Anordnung, schematisch,

Fig. 2 ein Schaltbild einer anderen Anordnung, schema tisch,

Fig. 3 ein Schaltbild einer weiteren Anordnung, sche matisch,

Fig. 4 ein Schaltbild einer abgewandelten Anordnung, schematisch,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Anordung,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer anderen Anordnung,

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer weiteren Anordnung und

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Anordnung in abgewan delter Ausführung, schematisch.

In den Fig. 1 bis 4 ist mit 1 ein als Führmotor dienen der elektronisch kommutierter Gleichstrommotor (EC) be zeichnet, der über elektrische Leiter 2 an einen Lei stungsteil 3 anliegt, der mit einer Stromquelle, z. B. dem Netz verbunden ist. Mit 4 ist die Kommutierungselek tronik bezeichnet, die über elektrische Leiter 5 mit der Rotorlageerkennung 6 des Führmotors in Verbindung steht und über, z. B. ein externes Potentiometer oder einer Führungsspannung eine Solldrehzahl (n-Soll) beim Führmotor einzuregeln ermöglicht. Mit 7 und 8 sind zwei unabhängige elektronisch kommutierbare Gleichstommoto ren (EC) bezeichnet, die als Folgemotoren gelten und ebenso wie der Führmotor 1 über elektronische Leiter 2 an je einem Leistungsteil 3 anliegen. Über elektrische Leiter 9 ist die Kommutierungselektronik 4′ und 4′′ der beiden Gleichstrommotoren 7, 8 mit der Rotorlageerken nung 6 des Führmotors 1 in Verbindung gebracht, wodurch unter Ausschluß eigener Rotorlageerkennungen bei den Folgemotoren 7 und 8, die Kommutierungssignale des Führmotors 1 auf den Leistungsteil der Folgemotoren 7 und 8 zu synchronen Drehfrequenzen für diese wirken. Hierdurch werden bei Änderungen von U-Soll durch Ver stellen des Potentiometers der Kommutierungselektronik 4 des Führmotors 1, die Folgemotoren 7 und 8 in den Drehzahlen synchron selbsttätig nachgeführt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 nimmt bei an sich gleicher Ausbildung der Anordnung nach Fig. 1, der elektrische Leiter 9 einen Teiler 10 mit 1/n-facher Frequenz auf, der bei den Folgemotoren 7 und 8 zu Syn chronisationen zum Führmotor 1 entsprechende Fre quenzen verwirklicht.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist dem Führmotor 1 abweichend ein Encoder 11 zugeordnet, der über Leiter 9 an die Kommutierungselektronik 4′, 4′′ der beiden Folge motoren 7, 8 anliegt. Der Encoder 11 arbeitet mit m-fa cher Frequenz, so daß entsprechend höhere Drehzahlen der Folgemotoren 7, 8 synchron zum Führmotor 1 erziel bar sind.

In weiterer Abweichung ist bei der Anordnung der Fig. 4 zwischen dem Encoder 11 und der Kommutierungselektronik 4′, 4′′der beiden Folgemotoren 7, 8 im Leiter 9 zusätz lich ein Teiler 10 mit 1/n-facher Frequenz vorgesehen, wodurch beliebige Synchronisationen der Folgemotoren 7, 8 zum Führmotor 1 entsprechend dem Verhältnis n/m er zielbar sind.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 5 bis 8 dient ein mit 1 bezeichneter und elektronisch kommutierter Gleichstrommotor wiederum als Führmotor, der an einem eine Kommutierungselektronik aufweisenden Leistungsteil (nicht gezeigt) anliegt. Die Kommutierungselektronik desselben soll zum Einregeln verschiedener U Soll wie derum einen veränderbaren Widerstand aufweisen. 12 ist eine Rotorlageerkennung für den Führmotor 1, die über elektrische Leiter 13 mit einem Vergleicher 14 verbun den ist. Der Vergleicher 14 kann beliebig, z. B. durch einen PLL-Baustein oder eine Zählerschaltung gebildet sein. Mit 15 ist ein als Folgemotor geltender elektro nisch kommutierter Gleichstrommotor bezeichnet, dessen Rotorlageerkennung 16 über Leiter 17 mit dem Verglei cher 14 in Verbindung gebracht ist, dessen Ausgang über Leiter 18 auf den Folgemotor 15 wirkt, und diesen ver mittels Vergleichersignale synchron zum Führmotor permanent selbsttätig nachregelt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist in Abwandlung zur Anordnung der Fig. 5 zwischen der Rotorlageerken nung 16 des Folgemotors 15 und dem Vergleicher 14 ein Teiler 19 mit 1/n-facher Frequenz angeordnet, so daß durch den Vergleicher der Folgemotor 15, z. B. mit 2, 3 oder 4 usw. der Drehzahlen des Führmotors 1 permanent synchron selbsttätig nachregelbar ist.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist in weiterer Ab wandlung die Rotorlageerkennung 16 des Folgemotors 15 zum Vergleicher 14 unterbrochen. Statt dessen ist dem Folgemotor 15 ist ein Encoder 20 mit m-facher Frequenz zugeordnet, der über Leiter 17 an den Vergleicher 14 anliegt. Der Vergleicher 14 ermöglicht so permanent selbsttätige Nachregelungen des Folgemotors 15 mit 1/m-fach Frequenzen.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 8 wirkt der Encoder 20 des Folgemotors 15 über einen Teiler 21 mit 1/n facher Frequenz auf den Vergleicher 14, wodurch zu Synchronisationszwecken n/m-fache Frequenzen beim Fol gemotor 15 permanent selbsttätig nachgeregelt werden.

Claims

1. Anordnung zur Synchronisation der Drehzahlen von mindestens zwei elektronisch kommutierten Gleichstrom motoren (EC Motoren) von denen einer als drehzahlregel barer Führmotor und die restlichen als Folgemotoren gelten, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalinforma tion der Rotorlageerkennung und/oder Drehzahlsignale des Führmotors (1) als Führungsgrößen für die Drehzahlen der Folgemotoren (7, 8, 15) verwendbar sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Rotorlageerkennung des Führmotors (1) herleitbaren Signale unmittelbar in die Kommu tierungselektronik (4′, 4′′) der Folgemotoren (7, 8) einkoppelbar sind (Fig. 1).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Rotorlageerkennung (6) des Führmotors (1) herleitbaren Signale zur Bildung 1/n-facher Fre quenz über einen Teiler (10) in die Kommutierungselek tronik (4′, 4′′) der Folgemotoren (7, 8) einkoppelbar sind (Fig. 2).

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führmotor (1) über einen Encoder (11) mit m-facher Frequenz seiner Rotorlageerkennungssignale un mittelbar in die Kommutierungselektronik (4′, 4′′) der Folgemotoren (7, 8) einkoppelbar ist (Fig. 3).

5. Anordnung nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Führmotor (1) über einen Encoder (11) mit m-facher Frequenz und einem nachgeschalteten Teiler (10) mit 1/n-facher Frequenz seiner Rotorlagererken nungssignale an die Kommutierungselektronik (4′, 4′′) der Folgemotoren (7, 8) ankoppelbar ist (Fig. 4).

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Rotorlageerkennungen von Führmotor (1) und Folgemotor (15) herleitbaren Signale einem elektro nischen Vergleicher (14) zuführbar sind und daß der Folgemotor (15) durch den Vergleicher (14) in der Dreh zahl synchron zum Führmotor (1) selbsttätig permanent nachregelbar ist (Fig. 5).

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Führmotor (1) die aus der Rotorlageerkennung (12) gewonnenen Signale und der Folgemotor (15) die aus der Rotorlageerkennung (16) gewonnenen Signale über einen Teiler (19) mit 1/n-facher Frequenz an einen elektronischen Vergleicher (14) geben und daß der Fol gemotor (15) mit n-facher Frequenz durch den Verglei cher (14) synchron selbsttätig permanent nachregelbar ist (Fig. 6).

8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Führmotor (1) die aus der Rotorlageerkennung (12) herleitbaren Signale einem elektronischen Verglei cher (14) zuführt, daß dem Folgemotor (15) ein Encoder (20) mit m-facher Frequenz zugeordnet ist und die En codersignale anstelle der Rotorlageerkennungssignale dem Vergleicher (14) zuführbar sind und daß der Ver- Vergleicher (14) den Folgemotor (15) synchron permanent zum Führmotor (1) mit 1/m-facher Frequenz selbsttätig nachregelt (Fig. 7).

9. Anordnung nach Anspruch 6, 7 und 8 dadurch gekenn zeichnet, daß der Führmotor (1) die aus der Rotorlage erkennung (12) herleitbaren Signale einem elektroni schen Vergleicher (14) zuführt, daß dem Folgemotor (15) ein Encoder (20) mit m-facher Frequenz zugeordnet ist und die Encodersignale anstelle der Rotorerkennungssig nale über einen Teiler (19) mit 1/n-facher Frequenz dem Vergleicher zuführbar sind und daß der Vergleicher (14) den Folgemotor (15) mit n/m-facher Frequenz synchron permanent zum Fuhrmotor (1) selbsttätig nachregelt.

10. Anorndung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (14) durch einen PLL-Baustein ge bildet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (14) durch eine Zählerschaltung gebildet ist.