DE4009184C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung von Stromspitzen, die während einer Kommutierung in den Phasenwicklungen eines bürstenlosen Gleichstrommotors auftreten, wenn die Phasenwicklungen über einen Gleichspannungs-Zwischenkreis-Umrichter mit rechteckförmig verlaufendem Strom gespeist werden und die Strom-Istwert-Erfassung ausschließlich im Gleichspannungs-Zwischenkreis erfolgt (Einfachstrom-Messung) (DE 38 35 031 A1).

Zur Messung des Motorstroms, der der Stromregelung bei einem elektronisch kommutierten Gleichstrommotor als Istwert dient, bieten sich zwei Möglichkeiten an:

• a) die Einfachstrom-Messung im Gleichspannungs-Zwischenkreis, wobei der im Zwischenkreis fließende Wechselstrom mit dem Motorstrom übereinstimmt und
• b) die Mehrfachstrommessung, bei der die in den Phasenwicklungen tatsächlich fließenden Ströme in den Motorzuleitungen gemessen werden.

Eine für die Strommessung geeignete Einrichtung ist in der DE-37 08 892 A1 beschrieben: Die Strommessung zur Bestimmung des Motorstroms eines Gleichstrommotors erfolgt potentialfrei mittels eines berührungslos arbeitenden Stromsensors und einer diesem nachgeschalteten Auswerteeinrichtung, die ein zum Meßstrom proportionales Ausgangssignal liefert. Zur Erhöhung der Genauigkeit der Meßwerte werden Nullpunktdriften des Stromsensors, bzw. der Auswerteeinrichtung über eine Regelschaltung kompensiert.

Sowohl Einfach- als auch Mehrfachstrommessung haben Nachteile. Bei der Mehrfachstrommessung liegt der Nachteil in dem erforderlichen finanziellen Mehraufwand, da anstelle einer Meßeinrichtung - wie bei der Einfachstrom-Messung - in jede Phasenwicklung eine Meßeinrichtung geschaltet werden muß. (Eine zusätzliche Meßeinrichtung sollte auch hier weiterhin den Strom im Gleichspannungs-Zwischenkreis messen, damit bei einem Defekt an den Transistoren des Leistungsteils der Kurzschlußstrom sofort erfaßt und der Leistungsteil ausgeschaltet werden kann.) Der Aufwand bei der Mehrfachstrommessung stellt jedoch sicher, daß der gemessene Strom-Istwert jederzeit mit dem Motorstrom identisch ist.

Bei der Einfachstrom-Messung im Gleichspannungs-Zwischenkreis ist dies nicht der Fall. Während der Kommutierung treten im Motor Stromspitzen auf. Diese Stromspitzen werden durch die unterschiedlichen Auf- und Abbauzeiten des Stroms in den Phasenwicklungen während einer Kommutierung verursacht. Da der Stromaufbau in der kommutierenden Phasenwicklung - mit Ausnahme des oberen Drehzahlbereichs im motorischen Betrieb - durchweg wesentlich schneller erfolgt als der Stromabbau in der abkommutierenden Phasenwicklung, fließt während der Kommutierung in allen Phasenwicklungen des Gleichstrommotors Strom. Diese Stromüberhöhung im Motor wird von der Einfachstrom-Messung im Gleichspannungs-Zwischenkreis nicht erfaßt. Somit liegt der Stromregelung während der Kommutierung ein falscher Strom-Istwert zugrunde.

Die Höhe der Stromspitze ist vom Augenblickswert des Stroms, von der Drehzahl, vom jeweiligen Zustand des Stromreglers (Ein/Aus) und von der Betriebsart des Motors (motorisch/generatorisch) abhängig, wobei im Motor maximal der zweifache Nennstrom fließen kann. Nachteilig ist hier, daß Leistungselektronik und Motor auf diesen doppelten Nennstrom ausgelegt sein müssen, was zu Überdimensionierungen des Antriebs und damit ebenfalls zu erhöhten Kosten führt.

In der DE 31 19 161 A1 wird ein Verfahren zum Betrieb einer selbstgetakteten Vollbrückenschaltung als Vierquadrantensteller für Elektromotoren beschrieben. Um die Verringerung der Schaltverluste möglichst gering zu halten, wird nur immer einer der steuerbaren Schalter eines ausgewählten Stromkreises durch die Brücke getaktet, während die anderen Schalter lediglich entsprechend der erforderlichen Stromrichtung ein- und ausgeschaltet werden. Mit dem in der DE 31 19 161 A1 beschriebenen Verfahren soll insbesondere die Schalthäufigkeit in den unteren Drehzahlbereichen verringert werden.

Damit das zuvor beschriebene Verfahren ordnungsgemäß arbeitet, ist es notwendig, den Motorstrom in den einzelnen Phasenwicklungen und zusätzlich im Gleichspannungs-Zwischenkreis zu messen. Das Verfahren kann nicht angewendet werden wenn der Strom ausschließlich im Gleichspannungs-Zwischenkreis gemessen wird.

In der älteren, nicht vorveröffentlichten DE 38 35 031 A1 wird ein Verfahren zum Bremsen von bürstenlosen Gleichstrommotoren vorgestellt, wobei die im Bremsbetrieb auftretenden Stromspitzen während der Kommutierung vermieden werden. Die Kommutierung geschieht in der Weise, daß die beiden stromführenden Transistoren abgeschaltet werden. Gleichzeitig wird nur der Transistor der jeweils folgenden Statorwicklung eingeschaltet, der als nächster den Strom übernehmen soll. Da der Abbau des abgeschalteten Stromes schneller erfolgt als der Anstieg des zugeschalteten Stromes, wird eine Stromerhöhung im Motor vermieden. Dieser Schaltzustand wird so lange aufrechterhalten, bis die abzuschaltende Spule genügend entregt ist. Danach wird erst der zweite Transistor des beaufschlagten Brückenzweiges eingeschaltet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, bei dem während der Kommutierung auftretende Stromspitzen im motorischen und im generatorischen Betrieb unterdrückt werden und wobei auftretende Stromeinbrüche nicht vergrößert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Phasenwicklungen der Stromaufbau gegenüber dem Stromabbau um eine Zeitspanne verzögert wird, indem im generatorischen Betrieb und unterhalb einer vorgebbaren Drehzahl im motorischen Betrieb alle Halbleiterventile während der Zeitspanne ausgeschaltet werden.

Die erfindungsgemäße Lösung des Verfahrens läßt sich vorteilhaft durch die beiden folgenden Varianten ausgestalten. Da die Stromspitze eine direkte Folge der Kommutierung oder genauer der unterschiedlichen Stromaufbau- und Stromabbauzeiten in den Phasenwicklungen während der Kommutierung ist, wird der Zeitpunkt des Eintreffens eines von einem Rotorlagegeber abgegebenen Kommutierungssignals als Referenzzeitpunkt für die zeitliche Verschiebung zwischen Stromaufbau- und Stromabbau verwendet.

In einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der Stromabbau mit dem Eintreffen eines Kommutierungssignals eines Rotorlagegebers und der Stromaufbau um eine Zeitspanne t_v verzögert eingeleitet wird.

Eine zweite Variante baut auf dem konträren Fall auf: Der Stromabbau wird vor dem Eintreffen eines Kommutierungssignals eines Rotorlagegebers und der Stromaufbau um die Zeitspanne t_v verzögert mit Eintreffen des Kommutierungssignals eingeleitet.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhaft dahingehend ausgestalten, daß der Stromregler während der Zeitspanne t_v gesperrt wird. Die Zeitspanne t_v entspricht nun also der Sperrzeit t_s des Stromreglers. Mit Sperren des Stromreglers im Kommutierungszeitpunkt (erste Variante) bzw. zum Zeitpunkt -t_v vor Eintreffen des Kommutierungssignals (zweite Variante) werden alle schaltbaren Halbleiterventile ausgeschaltet. Diese Maßnahme stellt sicher, daß der Stromabbau sofort eingeleitet wird und außerdem beschleunigt erfolgt, da die Gegenspannung größer ist.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Sperrzeit t_s des Stromreglers von einer der Stromregelung überlagerten Steuerelektronik vorgegeben wird. Für die berechnete Sperrzeit t_s gibt die Steuerelektronik ein Sperrsignal an den Stromregler. Nach Ablauf der Sperrzeit t_s wird der Stromregler gemäß den an der Treiberstufe anliegenden Ansteuersignalen der Steuerlogik des Umrichters wieder eingeschaltet. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist die Möglichkeit, die Sperrzeit optimal zu bestimmen.

Eine günstige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bezieht sich auf diese Optimierung der Sperrzeit t_s. Hierzu wird vorgeschlagen, die Sperrzeit aus den Stromaufbau- und Stromabbau-Kennlinien so zu bestimmen, daß Stromabbau und Stromaufbau näherungsweise gleichzeitig beendet sind.

In der Steuerelektronik sind die Stromaufbau- und Stromabbau-Kennlinien in Abhängigkeit von Drehzahl und Betriebsart (motorisch/generatorisch) gespeichert. Bei bekannten Parametern (Drehzahl, Betriebsart) berechnet die Steuerelektronik die Zeitspannen, nach denen in der kommutierenden Phasenwicklung der Stromaufbau (I=Motorstrom) und in der abkommutierenden Phasenwicklung der Stromabbau (I=0) beendet ist. Die Differenz der errechneten Stromaufbau- und Stromabbauzeiten entspricht der Sperrzeit t_s des Stromreglers. Die Sperrzeit t_s ist also in Abhängigkeit von Drehzahl, Betriebsart und Motorstrom variabel.

Diese Methode erlaubt eine optimale Bestimmung der Sperrzeit, da das Auftreten von Stromspitze vollständig unterdrückt wird. Andererseits wird die Kommutierungsverzögerung minimal gehalten, was sich günstig auf die Konstanz des Drehmoments auswirkt, da die Motorstromeinbrüche minimal bleiben.

Eine einfach zu realisierende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die Sperrzeit t_s konstant ist. Die Sperrzeit kann hier ebenfalls von einer dem Stromregler überlagerten Steuerelektronik mittels Programmsteuerung vorgegeben werden, sie kann aber auch hardware-mäßig mit einem geringen Schaltaufwand realisiert werden.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, daß der Stromregler mit Eintreffen eines Kommutierungssignals eines Rotorlagegebers gesperrt wird und die Kommutierung erst erfolgt, wenn der Motorstrom ein Minimum I_min erreicht. Bei einem Zweipunktregler ändert sich jeweils die Stromrichtung im Zwischenkreis, wenn der Strom den oberen, bzw. unteren Grenzwert des Stromreglerhysteresebandes erreicht. Die Größe der zulässigen Abweichungen vom Strom-Sollwert (= Mittelwert der Hysterese) ist variabel und kann am Stromregler eingestellt werden. Vorteilhaft ist es, die Kommutierung nach einer Zeitspanne t_v einzuleiten, wenn der Motorstrom den unteren Hysterese-Grenzwert nach dem Eintreffen des Kommutierungssignals erreicht hat. Auch diese Maßnahme gewährleistet, daß der Stromabbau vor dem Beginn des Stromaufbaus einsetzt.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß im motorischen Betrieb oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl der Stromregler nicht mehr gesperrt wird und somit Stromaufbau und Stromabbau wie üblich im Kommutierungszeitpunkt einsetzen. Diese Maßnahme berücksichtigt, daß im oberen Drehzahlbereich im motorischen Betrieb der Stromabbau schneller als der Stromaufbau beendet ist. Ein gegenüber dem Stromaufbau vorzeitig eingeleiteter Stromabbau würde hier zu Motorstromeinbrüchen und damit zu einer erhöhten Momentenwelligkeit führen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Eine Darstellung des Stromverlaufs im maschinenseitigen Leistungsteil eines Umrichters,

• a) vor der Kommutierung,
• b) während der Kommutierung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der drehzahl- und betriebsartabhängigen Stromaufbau- und Stromabbau- Kennlinien für den generatorischen Betrieb mit einer Skizze zur Bestimmung der Sperrzeit t_s bei einer Drehzahl n1,

Fig. 3 Blockschaltbild eines Gleichstromantriebs entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 4a Flußdiagramm des Programms der Steuerelektronik zum Ansteuern der Sperre, und

Fig. 4b eine Interruptbearbeitung für den Timer.

Fig. 1a und b zeigen den maschinenseitigen Leistungsteil eines Umrichters 2 eines dreiphasigen Gleichstrommotors 1. L1, L2, L3 sind die Induktivitäten und R1, R2, R3 die Ohm′schen Widerstände der Phasenwicklungen U, V, W. Die Phasenwicklungen U, V, W sind in bekannter Weise an einen elektronisch steuerbaren Umrichter 2 mit schaltbaren Halbleiterventilen (z. B. Leistungstransistoren T1 bis T6) angeschlossen. Zu den Halbleiterventilen T1 bis T6 sind Freilaufdioden V1 bis V6 antiparallel geschaltet. Der netzseitige Umrichter und der Zwischenkreiskondensator, die beide in Fig. 1 nicht dargestellt sind, sind vereinfacht durch eine Gleichstromquelle 3 ersetzt.

Die Erfassung des Motorstroms I_i (I=1,2,3) erfolgt mittels der Strom-Meßeinrichtung 4, die im Gleichspannungs-Zwischenkreis 5 zwischen dem nicht dargestellten Gleichrichtermodul 8 des Umrichters 2 und der steuerbaren, maschinenseitigen Leistungsstufe 7 des Umrichters 2 angeordnet ist. Wie schon erwähnt wurde, entspricht der Betrag des Stroms im Gleichspannungs-Zwischenkreis 5 dem Motorstrom I_i. Diese Bedingung gilt jedoch nicht während einer Kommutierung.

Fig. 1a zeigt die Motorströme I_i vor der Kommutierung. Der Strom I₁=I₂ fließt über die angesteuerten Transistoren T1 und T4; gemessener Strom und Motorstrom stimmen überein. Der Stromregelung steht somit der exakte Strom-Istwert zur Verfügung.

Während der Kommutierung von Phasenwicklung V nach W wird gemäß Fig. 1b der Leistungstransistor T4 gesperrt und der Leistungstransistor T6 in den leitenden Zustand gesteuert. Die Induktivität L2 der Phasenwicklung V wirkt einer spontanen Stromänderung entgegen und der Strom I₂* fließt über die Freilaufdiode V3 und den weiterhin angesteuerten Leistungstransistor T1 in die Phasenwicklung U, ohne von der Strommeßeinrichtung 5 im Gleichspannungs-Zwischenkreis 4 erfaßt zu werden. Einem spontanen Stromaufbau der kommutierenden Phasenwicklung W wirkt natürlich auch die Induktivität L3 entgegen, jedoch erfolgt der Stromaufbau in weiten Drehzahlbereichen schneller als der Stromabbau in der abkommutierenden Phasenwicklung V. Während der Kommutierung fließt somit in allen drei Phasenwicklungen U,V,W Strom, wobei der Strom I₂* im gerade abkommutierenden Zweig nicht gemessen wird. Der Stromregelung wird ein falscher Strom-Istwert I₃ zugeleitet.

Fig. 2 stellt die von der Drehzahl und der Betriebsart abhängigen Stromaufbau- und Stromabbau-Kennlinien (zeitliche Änderungen des Stroms) in den Phasenwicklungen eines bürstenlosen Gleichstrommotors 1 nach der Kommutierung dar. Stromaufbau und Stromabbau verlaufen exponentiell. Da die Zeitkonstante τ_i=L_i/R_i (L_i: Induktivität, R_i: Ohm'scher Widerstand einer Phasenwicklung) viel größer ist als die Zeit t zwischen zwei Kommutierungen, sind die Stromaufbau- und Stromabbau-Kennlinien in erster Näherung Geraden mit entgegengesetzter Steigung. Die Steigung der Kennlinien (Stromsteilheit) ist abhängig von der Betriebsart (motorisch/generatorisch) und von Drehzahl des Gleichstrommotors 1. In Fig. 2 sind Stromaufbau-Kennlinien (durchgezogene Linien) und Stromabbau-Kennlinien (gestrichelte Linien) beispielsweise für den generatorischen Betrieb dargestellt. Mit steigender Drehzahl n (n2 < n1) wird die Steigung der Stromaufbau-Kennlinien größer, während die Steigung der Stromabbau-Kennlinien mit steigender Drehzahl n abnimmt. Über den gesamten, in Betracht kommenden Drehzahlbereich ist daher der Stromaufbau schneller beendet als der Stromabbau. Als Folge hiervon treten im Motor Stromspitzen auf, die von einer Einfachstrom-Messung im Gleichspannungs-Zwischenkreis nicht erfaßt werden.

Weiterhin ist in Fig. 2 anhand der Stromaufbau- und Stromabbau-Kennlinien bei der Drehzahl n₁ die Bestimmung der Sperrzeit t_s des Stromreglers 14 gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens für den ungesteuerten Betrieb skizziert. Werden Stromaufbau und Stromabbau gleichzeitig mit Eintreffen des Kommutierungssignals eingeleitet, so ist der Stromaufbau in der kommutierenden Phasenwicklung (Erreichen des Motorstroms im Punkt A) schneller beendet als der Stromabbau in der abkommutierenden Phasenwicklung (Erreichen des Stromwertes I=0 im Punkt B). Wird - wie in einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen - jedoch der Stromaufbau gegenüber dem Stromabbau um die Differenz der Stromabbau- und Stromaufbauzeiten (t(B)-t(A)=t_v=t_s) verzögert, dann ist der Stromaufbau näherungsweise gleichzeitig mit dem Stromabbau im Punkt B beendet. Die aufgrund der Einfachstrom-Messung enstehende Stromspitze während einer Kommutierung wird vollständig beseitigt. Durch den Einbruch des Motorstroms ergibt sich ein etwas geringerer Mittelwert des Drehmoments, der jedoch leicht durch die Vorgabe eines größeren Strom-Sollwertes korrigiert werden kann.

Die Gefahr einer Entmagnetisierung des permanent magnetischen Rotors durch Stromspitzen besteht nicht mehr. Auch werden die schaltbaren Halbleiterventile weniger beansprucht. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß der Überstromschutz nun nicht mehr auf den doppelten, sondern auf den einfachen Nennstrom eingestellt werden kann, wodurch der Gleichstrommotor 1 wirksamer gegen Überströme geschützt ist.

In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Gleichstromantriebs zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Der dargestellte Gleichstromantrieb weist das Ersatzschaltbild eines bürstenlosen Gleichstrommotors 1 mit permanent magnetischem Rotor und drei Phasenwicklungen auf. Dem Gleichstrommotor 1 ist in bekannterweise ein Rotorlagegeber 6 zugeordnet, der die die Kommutierungszeitpunkte bestimmenden Kommutierungssignale liefert. Der Gleichspannungs-Zwischenkreis-Umrichter 2 des Gleichstrommotors 1 besteht aus einem netzseitigen Gleichrichtermodul 8 und einer maschinenseitigen Leistungsstufe 7. Die Leistungsstufe 7 ist als dreiphasige Drehstrombrücke mit den in Fig. 1a und 1b dargestellten Leistungstransistoren (Tr1-Tr6) mit antiparallelen Freilaufdioden (V1-V6) aufgebaut. Im Gleichspannungs-Zwischenkreis 5 mit eingeprägter Gleichspannung U_ZK wird mittels einer Strommeßeinrichtung 4 der Strom im Gleichspannungs-Zwischenkreis 5 potentialfrei gemessen (Einfachstrom-Messung im Gleichspannungs-Zwischenkreis 5).

Die digitalen Signale des Rotorlagegebers dienen als Drehzahl-Istwert und werden von der Drehzahl-Istwert-Aufbereitung (D/A Wandler) 9 in eine analoge Spannung umgesetzt. Da kein externer Tacho zur Drehzahl-Istwert-Erfassung notwendig ist, stellt dies eine sehr kostengünstige Lösung dar. Der Drehzahl-Sollwert wird von der Sollwertvorgabe 10 zur Verfügung gestellt. Die Drehzahlregelung erfolgt in bekannter Weise mittels eines Drehzahlreglers 11 (üblicherweise ein PI-Regler), einer Strombegrenzung 12 und einem Betragsbildner 13. Die Drehzahlregelung liefert den Sollwert des Motorstroms für die der Drehzahlregelung unterlagerte Stromregelung.

Der Istwert des Motorstroms wird, wie bereits beschrieben, mittels einer Strommeßeinrichtung 4 im Gleichspannungs-Zwischenkreis 5 gemessen. Bei dem Stromregler 14 handelt es sich um einen Zweipunkt-Stromregler: Erreicht der Strom-Istwert die obere Grenze des Stromregler-Hysteresebandes, werden die Leistungstransistoren der Leistungsstufe 7, die entsprechend den Signalen der Steuerlogik 15 und der Drehrichtungsumsteuerung 16 angesteuert werden, ausgeschaltet, bei Unterschreiten der unteren Grenze des Stromregler-Hysteresebandes werden sie wieder eingeschaltet. Die Taktfrequenz des Stromreglers 14 ist nicht fest vorgegeben, sondern sie ist abhängig von der am Stromregler 14 eingestellten Hysterese, der Motor-Induktivität L_I und des Wicklungswiderstandes R_I.

Da der Stromregelung wegen des Betragsbildners 13 stets eine positive Ausgangsspannung zugeführt wird, wird über die Polaritätserkennung 19 der Drehrichtungsumsteuerung 16 ein Polaritätswechsel signalisiert. Die Drehrichtungsumsteuerung 16 veranlaßt dann die entsprechende Umsteuerung der Leistungstransistoren Tr1-Tr6 in die andere Betriebsart. Die Verknüpfung von Drehrichtungsumsteuerung 16 und Leistungsstufe 7 erfolgt über die Treiberstufe 17.

Die Steuerelektronik 18 erhält als Eingangssignale die Kommutierungssignale des Rotorlagegebers 6, den Drehzahl-Sollwert von der Sollwertvorgabe 10 und die Information über die Betriebsart von der Polaritätserkennung 19. In der Steuerelektronik 18 wird mittels dieser Informationen und mittels der abgespeicherten Stromaufbau- und Stromabbau-Kenndaten in der bereits beschriebenen Art und Weise die Sperrzeit t_s des Stromreglers 14 bestimmt. Die Sperre 20 wird durch ein der Dauer der Sperrzeit t_s entsprechendes Sperrsignal gesetzt. Mit Setzen der Sperre 20 wird der Stromregler 14 gesperrt und damit alle Leistungstransistoren Tr1-Tr6 ausgeschaltet.

Fig. 4a zeigt ein Flußdiagramm des Programms der Steuerelektronik 18 zum Ansteuern der Sperre 20. Bei 21 wird das Programm mit Eintreffen eines Kommutierungssignals vom Rotorlagegeber gestartet. Bei 22 wird die Sperre gesetzt und gleichzeitig ein interner Timer gestartet. Mit dem Signal der Polaritätserkennung 19 wird bei 23 die Drehrichtung des Gleichstrommotors 1 ermittelt. Bei 24 wird geprüft, ob motorischer Betrieb vorliegt oder nicht. Wird diese Frage bejaht, wird bei 25 geprüft, ob die Drehzahl größer ist als eine vorgegebene Drehzahl n_max. Falls diese Bedingung erfüllt ist, wird bei 25a die neue Sperrzeit t_s=0 gesetzt. Ist die Bedingung bei 25 nicht erfüllt, wird bei 26 die Sperrzeit t_s für den Motorbetrieb berechnet. Wurde bei 24 festgestellt, daß Generatorbetrieb vorliegt, wird bei 27 die Sperrzeit t_s für den Generatorbetrieb berechnet. Anschließend wird bei 28 die Sperrzeit abgespeichert.

Nach Ablauf der programmierten Sperrzeit löst der Timer einen Interrupt aus. Fig. 4b zeigt eine Interruptbearbeitung für den Timer. Ist die Sperrzeit beendet, wird bei 30 die Sperre gelöscht; bei 31 der Timer zurückgesetzt und bei 32 wird der Timer mit der neu berechneten Sperrzeit geladen. Anschließend wird bei 33 das Hauptprogramm weiter abgearbeitet.

Bezugszeichenliste

 1 Gleichstrommotor
 2 Umrichter
 3 Gleichstromquelle
 4 Strommeßeinrichtung
 5 Gleichspannungs-Zwischenkreis
 6 Rotorlagegeber
 7 Leistungsstufe
 8 Gleichrichtermodul
 9 Drehzahl-Istwert-Aufbereitung (DAC)
10 Sollwert-Vorgabe
11 Drehzahlregler
12 Strombegrenzung
13 Betragsbildner
14 Stromregler
15 Steuerlogik
16 Drehrichtungsumsteuerung
17 Treiberstufe
18 Steuerelektronik
19 Polaritätserkennung
20 Sperre

Claims (8)

1. Verfahren zur Unterdrückung von Stromspitzen, die während einer Kommutierung in den Phasenwicklungen eines bürstenlosen Gleichstrommotors auftreten, wenn die Phasenwicklungen über einen Gleichspannungs-Zwischenkreis-Umrichter mit schaltbaren Halbleiterventilen mit rechteckförmig verlaufendem Strom gespeist werden und eine Strom-Istwert-Erfassung ausschließlich im Gleichspannungs-Zwischenkreis des Umrichters erfolgt (Einfachstrom-Messung), dadurch gekennzeichnet, daß in den Phasenwicklungen der Stromaufbau gegenüber dem Stromabbau um eine Zeitspanne t_v verzögert wird, indem im generatorischen Betrieb und unterhalb einer vorgebbaren Drehzahl im motorischen Betrieb alle Halbleiterventile (Tr1-Tr4) während der Zeitspanne t_v (=Sperrzeit t_s) ausgeschaltet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabbau mit Eintreffen eines Kommutierungssignals eines Rotorlagegebers (6) und der Stromaufbau um die Zeitspanne t_v verzögert eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabbau vor dem Eintreffen eines Kommutierungssignals eines Rotorlagegebers (6) und der Stromaufbau um die Zeitspanne t_v verzögert mit Eintreffen des Kommutierungssignals eingeleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 oder 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromregler (14) während der Zeitspanne t_v (=Sperrzeit t_s) gesperrt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrzeit t_s von einer Steuerelektronik (18) vorgegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrzeit t_s aus den Stromaufbau- und Stromabbau-Kennlinien so bestimmt wird, daß Stromaufbau und Stromabbau näherungsweise gleichzeitig beendet sind.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrzeit t_s konstant ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umrichter (2) mit Eintreffen des Kommutierungssignals gesperrt und die Kommutierung erst eingeleitet wird, wenn der Motorstrom ein Minimum I_min erreicht.