NL1020987C2 - Aandrijfinrichting voor een elektrische motor. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Aandri jfinrichting voor een elektrische motor.

De uitvinding heeft betrekking op een aandrijfinrichting voor een elektrische motor, omvattende een schakel bare DC/AC-frequentie-5 omzetter, stuurmiddelen voor het sturen van de frequentie-omzetter voor het aan de motor afgeven van een in pulsbreedte gemoduleerd bekrachtigingssignaal, instelmiddelen voor het verschaffen van een instel signaal voor het instellen van een gewenste motorwerking en vergelijkingsmiddelen voor het vergelijken van de momentane motorwerking 10 en het instel signaal voor het sturen van de stuurmiddelen.

Het gebruik van pulsbreedtemodulatie (in de Engelstalige vakliteratuur "Pulse Width Modulation" (PWM) genoemd) is op zichzelf in de stand van de techniek bekend voor het sturen van elektrische motoren voor uiteenlopende toepassingsgebieden en van kleine tot middelgrote en 15 grotere vermogens tot aan enkele kW.

_ Om bijvoorbeeld _een voldoende motorkopp_e_l te behouden bij toenemende frequentie, dient de effectieve statorspanning (uitgedrukt in Volt) van de motor eveneens toe te nemen, bij voorkeur rechtevenredig met de statorfrequentie (uitgedrukt in Hz), dat wil zeggen de verhouding van 20 de Volt/Hz-waarden dient zoveel mogelijk constant te zijn.

In de stand van de techniek wordt dit algemeen bewerkstelligd door het genereren van een instel signaal waarvan de amplitude met de frequentie varieert voor het verkrijgen van de gewenste motorwerking. Het produceren van een dergelijk instelsignaal is echter in 25 de praktijk tamelijk gecompliceerd met een relatief dure technische implementatie, zoals het gebruik van speciale microprocessoren, geheugens met embedded software of andere programmeerbare inrichtingen, mede omdat bij stilstand van de motor de statorspanning niet gelijk aan nul mag zijn vanwege de ohmse weerstand van de statorwikkeling(en).

30 In het bijzonder voor het uit een DC voedingsbron sturen van driefasenmotoren, zijn de bekende aandrijvingen bijzonder 1 n o nn o i 2 gecompliceerd om een driefasen bekrachtigingssignaal te produceren, dat wil zeggen drie onderling 120° in fase verschoven bekrach.tigingssignalen met hun respectieve variërende amplitudes voor het sturen van de motor.

Voorts dient de gelijkspanningsvoeding (DC) van de 5 frequentie-omzetter zo vlak c.q. constant mogelijk te zijn, hetgeen betekent dat er bij het gebruik van gelijkrichters voor het bijvoorbeeld uit het wisselspanningsnet voeden van de frequentie-omzetter relatief grote afvlakcondensatoren vereist zijn, die het gebruik van dergelijke aandrijfinrichtingen in kleine apparaten verhinderen of bemoeilijken.

10 Omdat de in de praktijk bekende aandrijvingen werken met een vaste schakel frequentie voor het sturen van de DC/AC-frequentie-omzetter, vrijwel, steeds gelegen in het hoorbare gebied, produceren de bekende aandrijvingen een constant audiogeluid, dat door de gebruikers van inrichtingen voorzien van een dergelijke aandrijving als bijzonder 15 storend en irritant wordt ervaren.

Aan de uitvinding ligt daarom de opgave ten grondslag een aandrijfinrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, met een aanzienlijk gereduceerde kostprijs en waarmee de bovengenoemde problemen deels dan wel volledig oplosbaar zijn, dan wel in hoge mate 20 verminderd kunnen worden en waarmee een voldoende nauwkeurige sturing van de motorwerking mogelijk is.

Volgens de uitvinding is dit daardoor opgelost, dat simulatiemiddelen zijn verschaft, voor het in analoge vorm simuleren van het elektrische gedrag van de motor voor het vergelijken van de momentane 25 motorwerking met het instel signaal, c.q. de gewenste motorwerking.

De uitvinding maakt met voordeel gebruik van het inzicht dat de elektrische eigenschappen van een elektrische motor, zoals bijvoorbeeld een inductiemotor, op relatief eenvoudige wijze langs analoge weg gesimuleerd kunnen worden, zonder ingewikkelde en dure 30 digitale oplossingen, hetgeen niet alleen de eenvoud en kostprijs van de aandrijfrichting ten goed komt maar ook de fysieke afmetingen daarvan en 1 n?nQft7 3 waarbij niet meer gewerkt hoeft te worden met een instel signaal waarvan de amplitude varieert met de frequentie om een beoogde motorwerking te verkrijgen.

In het bijzonder voor het verschaffen van een voldoende 5 motorkoppel, waartoe de effectieve statorspanning V (Volt) van de motor rechtevenredig dient te zijn met de statorfrequentie f (Hz), dat wil zeggen dat V/f constant dient te zijn, kan met voordeel gebruik worden gemaakt van simulatiemiddelen welke de karakteristiek van een eerste-orde laagdoorlaatfilter bezitten.

10 Door het aanleggen van een instel signaal met een constante amplitude in een terugkoppellus vanaf het door de frequent!e-omzetter afgegeven bekrachtigingssignaal naar de vergelijkingsmiddelen en zodanig dat de simulatiemiddelen met de laagdoorlaatfilterwerking zijn geschakeld voor het verschaffen van een uitgangssignaal gelijk aan het 15 instel signaal, wordt een bekrachtigingssignaal voor de motor verkregen meteen geïnverteerde 1 aagdoorlaatfi 1 terwerking.

Dat wil zeggen, de DC/AC-frequentie-omzetter produceert een bekrachtigingssignaal met een in eerste instantie constante amplitude tot aan de afsnij frequentie van de 1aagdoorlaatfilterfunctie en vervolgens 20 met een constant Volt/Hz-verloop, zoals beoogd.

In een praktische toepassing kan gewerkt worden met een op zichzelf eenvoudig RC- of RL-1aagdoorlaatfi1 ter met een afsnijfrequentie die gerelateerd is aan de kantel frequentie van de motor. In de praktijk typisch enkele Hz, bijvoorbeeld 5 Hz. Voor een deskundige zal het 25 duidelijk zijn dat dit een qua kosten bijzonder gunstige oplossing is. Dit in tegenstelling tot bekende aandrijfinrichtingen, waarbij gewerkt wordt met een instel signaal waarvan de amplitude dient te variëren met de frequentie, zoals boven uiteengezet, hetgeen in de praktijk slechts met een relatief complexe schakeling en dienovereenkomstige hogere kosten 30 gerealiseerd kan worden.

De aandrijfinrichting volgens de uitvinding is in het /f r% (" . ' 4 bijzonder geschikt voor het sturen van een driefasenmotor, waartoe in een uitvoeringsvorm van de uitvinding voor elke fase een DC/AC-frequentie-omzetter, stuurmiddelen, vergelijkingsmiddelen en simulatiemiddelen zijn verschaft, waarbij de instelmiddelen een generator omvatten, ingericht 5 voor het opwekken van drie onderling over 120° in fase verschoven instelsignalen voor het respectievelijk per fase verschaffen van een instelsignaal.

Een dergelijke generator is op zichzelf vrij eenvoudig te realiseren middels een analoge generator of, bij voorkeur, met een 10 eenvoudige digitale microcontroller welke, overeenkomstig de uitvoeringsvorm van de uitvinding zoals boven besproken, dan slechts drie onderling over 120° in fase verschoven sinusvormige signalen met constante amplitude hoeft op te wekken, onafhankelijk van de frequentie, hetgeen relatief eenvoudig kan worden geprogrammeerd.

15 Begrepen zal worden dat de keuze van de simulatiemiddelen samen met het instelsignaal de beoogde motorwerking in de aandrijfinrichting volgens de uitvinding vastleggen. Hoëwel in het voorgaande meer gedetailleerd is gesproken over simulatiemiddelen met een laagdoorlaatfilterkarakteristiek, zal het duidelijk zijn dat andere 20 filterkarakteristieken kunnen worden gedefinieerd voor het realiseren van een desbetreffende motorwerking. Gedacht kan worden aan hogere orde filters, filters voor het realiseren van kwadratische karakteristieken, etc.

De simulatiemiddelen kunnen daartoe uit analoge filters 25 bestaan, ofwel passief opgebouwd uit spoel(en) (L) en/of condensator(en) (C) en/of weerstand(en) (R), dan wel actieve filters voorzien van elektronische componenten.

Voor het verder simuleren van de elektrische eigenschappen van de elektrische motor voorziet de uitvinding in een uitvoeringsvorm in 30 het opnemen van verdere filtermiddelen in het instelsignaal.

Bij pulsbreedtemodulatie middels DC/AC-frequentie-omzetters r> o na Q i 5 doet zich verder het probleem voor dat voor het afgeven van bekrachtigingssignalen met relatief grote amplitude de frequentie-omzetter relatief smalle pulsen dient te maken. Door de inherente dode-tijd, dat wil zeggen de tijd welke nodig is voor het doven c.q.

5 uitschakelen van de schakelaars om kortsluitpaden via de schakelaars te voorkomen en door spreiding, parasitaire capaciteiten en inductiviteiten en andere onnauwkeurigheden in de schakelaars en de aansluitbedrading daarvan, is de praktisch te realiseren pulsbreedte tot een zeker minimum begrensd.

10 Daarbij zullen halfgeleiderschakelaars, zoals veldeffect- transistoren (in de Engelstalige vakliteratuur "Field Effect Transistors" (FETs) genoemd) verder een ontoelaatbare opwarming ondergaan, doordat relatief veel vermogen in de transistoren wordt gedissipeerd, hetgeen niet alleen een rendementsverlies betekent, maar ook bijdraagt aan een 15 minder nauwkeurige sturing van de motor.

_ _ Doordat de stuurmi dde 1 e n_voor _de DC/AC-frequentie^omzetter in de aandrijfinrichting volgens de uitvinding als een hysteresis stuurorgaan mogen werken, met een asynchrone frequentie voor het sturen van de schakelaars van de frequentie-omzetter, dus zonder vaste 20 schakel frequentie, worden in de aandrijfinrichting volgens de uitvinding de met smalle pulsen gepaarde gaande problemen zoals bovengenoemd vermeden. Ook zal er geen hinderlijk gepiep of gefluit in het audiogebied worden geproduceerd. Het door de aandrijving en de motor volgens de uitvinding geproduceerde geluid heeft de kenmerken van een gespreid-25 spectrum type ruis.

Hoewel bij toenemende frequentie de modulatie-index van de frequentie-omzetter zal verzadigen indien de amplitude van het bekrachtigingssignaal de waarde van de voedingsbron te boven gaat, ontstaat door de analoge simulatie van de motoreigenschappen een op 30 zichzelf gradueel verlopend begrenzingsproces (in de Engelstalige vakliteratuur "clipping" genoemd), waarbij de golfvorm van het 6 bekrachtig!ngssignaal van PWM-sinusgolf overgaat in een blokgolf zonder het produceren van ongewenste smalle pulsen.

Dit draagt in hoge mate ook bij aan het reduceren van ongewenste elektromagnetische straling, waardoor de aandrijfinrichting 5 volgens de uitvinding minder ongewenste storingen produceert en geschikt is voor gebruik in omgevingen met strenge eisen voor wat betreft de ElektroMagnetische Compatibiliteit (EMC).

Zoals in de inleiding al uiteengezet, is de afvlakcondensator van de DC-voeding een dure en qua afmetingen 10 omvangrijke component (meestal met een capaciteit van enkele duizenden pF bij een relatief hoge spanning van 400 V of hoger bij netvoedingsgebruik). Omdat de aandrijfinrichting volgens de uitvinding door de terugkoppeling via de simulatiemiddelen en de instelsignalen met constante waarde relatief grote voedingsspanningsvariaties kan 15 onderdrukken, is het met de aandrijfinrichting volgens de uitvinding met voordeel mogelijk om de afvlakcondensator een waarde te geven welke enkele ordes van grootte kleiner kan zijn dan bij de bekende aandrijfinrichtingen met DC/AC-frequentie-omzetting, met behoud van een voldoende nauwkeurig stuurgedrag.

20 Deskundigen zullen begrijpen dat een kleinere afvlakcondensator aanzienlijke voordelen biedt voor het gebruik van de uitvinding in apparaten van kleine afmetingen en in het bijzonder bij draagt aan de beoogde kostenreductie.

De vergelijkingsmiddelen mogen een eenvoudige operationele 25 versterker omvatten, hetgeen eveneens bijdraagt aan het volgens de uitvinding verschaffen van een eenvoudige en kostentechnische gunstige aandrijfinrichting. De DC/AC-frequentie-omzetter kan van een op zichzelf bekend type zijn met halfgeleiderschakelmiddelen, zoals veldeffecttransistoren. Omdat met de sturing volgens de uitvinding 30 relatief smalle signaal pul sen worden vermeden, zullen de halfgeleiderschakelaars minder vermogen hoeven te dissi peren dan bij de 4 n o rm o ~r 7 stand van de techniek en door de teruggekoppelde simulatiemiddelen zullen afwijkingen in de transistoren vrijwel geen invloed hebben op de sturing van de motor.

De uitvinding voorziet tevens in een werkwijze voor het 5 sturen van een elektrische motor, door het via een DC/AC-frequentie-omzetter aan de motor afgeven van een, in afhankelijkheid van een ingestelde motorwerking en de momentane motorwerking, in pulsbreedte gemoduleerd bekrachtigingssignaal, en met het kenmerk, dat de momentane motorwerking langs analoge weg wordt gesimuleerd.

10 In het bijzonder wordt de motorwerking door laagdoorlaatfiltering gesimuleerd, waarbij een instelsignaal met constante amplitude wordt verschaft en de simulatiemiddelen worden gestuurd voor het verschaffen van een uitgangssignaal gelijk aan het instelsignaal.

15 Voor het sturen van een driefasenmotor voorziet de werkwijze daarin, dat voor elke fas_e _afzonderl_ijk_ _de elektrische eigenschappen van motor worden gesimuleerd, waarbij de instelmiddelen drie onderling over 120° in fase verschoven instel signal en verschaffen.

De uitvinding voorziet tevens in een inrichting, omvattende 20 een elektrische motor en een met de motor gekoppelde aandrijfinrichting zoals in het voorgaande besproken.

De uitvinding zal in het navolgende meer gedetailleerd worden uiteengezet aan de hand van een beschrijving van principeschema's, zoals weergeven in de bijgesloten figuren.

25 Fig. 1 toont een blokschema van een eerste uitvoeringsvorm van de aandrijfinrichting of aandrijfschakeling volgens de uitvinding, met een daarop aangesloten inductiemotor.

Fig. 2 toont grafisch het verloop van de gewenste en gerealiseerde magneetveldflux van een op de aandrijfinrichting volgens 30 het blokschema van Fig. 1 aangesloten inductiemotor.

Fig. 3 toont grafisch het verloop van het in- en ί n o no 7 8 uitgangssignaal van de aandrijfinrichting volgens het blokschema van Fig. 1, voor het in Fig. 2 getoonde magneetfluxverloop van de aangesloten inductiemotor.

Fig. 4 toont een blokschema van een tweede uitvoeringsvorm 5 van de aandrijfinrichting volgens de uitvinding, met een daarop aangesloten inductiemotor.

Fig. 5 toont een blokschema van een uitvoeringsvorm van de aandrijfinrichting volgens de uitvinding, met een daarop aangesloten driefaseninductiemotor.

10 De werking van de aandrijfinrichting volgens de uitvinding wordt in het navolgende meer gedetailleerd uiteengezet aan de hand van blokschema's van uitvoeringsvormen, echter zonder hiertoe beperkt te zijn.

In Fig. 1 is de aandrijfinrichting of aandrijfschakeling 15 volgens de uitvinding als geheel met het verwijzingscijfer 1 aangeduid en omvat in zijn meest elementaire vorm een DC/AC-frequentie-omzetter 2, voorzien van schakelaars 3, hetgeen in het algemeen halfgeleider-schakelaars zijn, zoals veldeffecttransistoren en stuurmiddelen 4 voor het geschikt schakelen van schakelaars 3.

20 De frequent!eomzetter 2 omvat een voedingsaansluiting 5 tussen welk en de signaalaarde 13 van de schakeling een gelijkspanning (Voc) wordt aangelegd. Op een uitgang 7 van de frequentieomzetter is een inductiemotor 8 aangesloten. Van vergelijkingsmiddelen 9 is een uitgang op een stuuringang 6 van de stuurmiddelen 4 aangesloten.

25 Op een eerste ingang (+) van de vergelijkingsmiddelen 9 zijn instelmiddelen 10 voor het instellen van een gewenste motorwerking aangesloten en tussen een tweede ingang (-) van de vergelijkingsmiddelen 9 en de uitgang 7 van de frequentie-omzetter 2 zijn simulatiemiddelen 11 voor het simuleren van het elektrische gedrag van de motor 8 aangesloten.

30 De simulatiemiddelen 11 en de vergelijkingsmiddelen 9 vormen een terugkoppellus voor de frequentie-omzetter 2.

1 n? HQ ft 7 9

In de getoonde uitvoeringsvorm van de aandrijfinrichting 1, zijn de vergelijkingsmiddelen 9 als een sommatieorgaan met een inverterende (-) en een niet-inverterende (+) ingang getoond. Het uitgangssignaal van de vergelijkingsmiddelen 9 is derhalve het verschil 5 van de aan de beide ingangen daarvan aangeboden signalen.

Voor de uitleg van de uitvinding wordt er nu vanuit gegaan dat de simulatiemiddelen 11 de functie van een eerste-orde laagdoorlaatfilter bezitten. Dat wil zeggen een bij benadering onverzwakte werking voor signaal frequenties tot aan de afsnijfrequentie 10 fj en een geleidelijke, eerste-orde toenemende verzwakking vanaf ft voor de hogere frequenties. De afsnijfrequentie fj is gerelateerd aan de kantel frequentie van de motor 8.

De werking van de aandrijfinrichting is nu als volgt. De instelmiddelen 10 verschaffen een instelsignaal Sref met een constante 15 amplitude voor het instellen van de gewenste motorwerking. Het aan de uitgang van de frequentie-omzetter 2 afg^gevenjnotor^rachtigingssignaal _ is nu via de simulatiemiddelen 11 zodanig naar de vergelijkingsmiddelen 9 en de stuurmiddelen 4 teruggekoppeld, dat de frequentie-omzetter 2 een bekrachtigingssignaal produceert voor het aan de uitgang 20 van de simulatiemiddelen 11 verschaffen van een teruggekoppeld signaal

Ssim met constante amplitude.

Dit betekent, dat het door de frequentie-omzetter 2 geproduceerde motorbekrachtigingssignaal een amplitudeverloop zal hebben welke het omgekeerde of de geïnverteerde is van de 25 laagdoorlaatfilterkarakteristiek van de simulatiemiddelen 11. Dat wil zeggen, voor lage frequenties tot aan fj zal de amplitude van S^, nagenoeg constant of vlak zijn en na zal de amplitude met de frequentie toenemen. Begrepen zal worden dit precies het beoogde bekrachtigingssignaal is om een voldoende motorkoppel te behouden, 30 namelijk een constante effectieve waarde (statorspanning) V voor lage frequenties, welke niet gelijk aan nul wordt en een constante Volt/Hz i nono i> ':·' 10 verhouding voor de hogere frequenties van het bekrachtigingssignaal S^.

Fig. 2 toont grafisch het verloop in de tijd van de te realiseren of gewenste magneetveldf 1 ux Φ, zoals gerepresenteerd door het instel signaal Sref, dat in het onderhavige geval een sinusvormig signaal 5 met constante amplitude is en de gerealiseerde magneetvel df lux van de motor 8. Zoals kan worden gezien volgt de gerealiseerde magneetveldflux de gewenste magneetvel df lux bijzonder nauwkeurig.

Fig. 3 toont grafisch het verloop van het in pulsbreedte gemoduleerde bekrachtigingssignaal en het aan de signaal ingang van de 10 stuurmiddelen 4 aangeboden verschil signaal Sdif afkomstig van de vergelijkingsmiddelen 9, voor het in Fig. 2 getoonde magneetveldflux-verloop.

Aangezien Fig. 2 en Fig. 3 slechts ter illustratie bedoeld zijn, zijn hierin geen specifieke waarden vermeld.

15 Door deskundigen zal worden begrepen dat door een geschikte keuze van de eigenschappen van de simulatiemiddelen 11 nagenoeg elke gewenste motorkarakteristiek kan worden gesimuleerd teneinde door de frequentie-omzetter een gewenst bekrachtigingssignaal te produceren. Omdat in de schakeling volgens de uitvinding een instel signaal met 20 constante amplitude kan worden aangeboden, is de aandrijfinrichting volgens de uitvinding technisch bijzonder eenvoudig te realiseren. De simulatiemiddelen kunnen daarbij uit analoge filters bestaan, ofwel passief opgebouwd uit spoel(en) (L) en/of condensator(en) (C) en/of weerstand(en) (R), dan wel actieve filters voorzien van elektronische 25 componenten, zoals bij deskundigen bekend. Begrepen zal worden dat passieve componenten uit kostenoogpunt de voorkeur genieten.

De vergelijkingsmiddelen 9 kunnen daarbij bijvoorbeeld een eenvoudige operationele versterker omvatten en de stuurmiddelen 4 kunnen als hysteresis-stuurorgaan zijn uitgevoerd voor het met een asynchrone 30 frequentie sturen van de schakelaars 3 van de frequentie-omzetter.

Hierdoor produceert de aandrijfinrichting 1 volgens de uitvinding geen 1 Π 9 HQ ft 7 11 hinderlijk akoestisch gepiep of gefluit, maar een in frequentie gespreid, geluid dat nauwelijks tot niet hoorbaar is.

Door de terugkoppeling via de simulatiemiddelen 11 kan de aandrijfinrichting 1 volgens de uitvinding relatief grote 5 voedingsspanningsvariaties zonder ontoelaatbaar nadelig gevolg voor de beoogde motorsturing gemakkelijk opvangen. Hierdoor kan in de schakeling volgens de uitvinding een steeds noodzakelijk afvlakcondensator 12 voor het afvlakken van voedingsspanningsvariaties in de gelijkspanningsvoeding Voc enkele orden van grootte kleiner zijn dan bij de uit de stand van de 10 techniek bekende aandrijfinrichtingen. Dit levert niet alleen een aanzienlijke kostenbesparing op maar een enorme ruimtewinst, zodat de aandrijfinrichting volgens de uitvinding ook in apparatuur van relatief kleine afmetingen kan worden geïmplementeerd.

Bij het tegen de voedingsspanning VDC vastlopen van het 15 bekrachtigingssignaal ontstaat een graduele overgang van een sinusvormig _ naar een blokgolfvormig_ bekrajültiqingssignaal. hetgeen de____EMC- — eigenschappen van de aandrijfinrichting ten goede komt. Bij overtoeren ontstaat een automatische veldverzwakking.

Fig. 4 toont het blokschema van een tweede uitvoeringsvorm 20 van de aandrijfinrichting volgens de uitvinding, als geheel aangegeven met het verwijzingscijfer 15, waarbij in het instel signaal tussen de instelmiddelen 10 en de vergelijkingsmiddelen 9 verdere filtermiddelen 16 zijn geschakeld, voor het verschaffen van een gewenste frequentie-afhankelijke motorwerking om bijvoorbeeld in het laagfrequente gebied de 25 magneetveldflux verder vorm te geven, bijvoorbeeld te verminderen.

Fig. 5 toont in blokschemavorm een aandrijfinrichting volgens de uitvinding, als geheel aangegeven met het verwijzingscijfer 20, voor het vanuit een enkele gelijkspanningsvoeding VDC aandrijven van een driefasenmotor 21.

30 Elk van de fasen U, V, W van de driefasenmotor 21 zijn op een aandrijfinrichting 1 of 15 volgens de uitvinding aangesloten, waarbij 1 n 9 n o o 7 12 de instelmiddel en 10 zijn gecombineerd tot instel middel en 22, welke drie, onderling over 120° in fase verschoven sinusvormige instel signal en Sref u.v.w met constante amplitude produceren.

De instelmiddelen 22 kunnen met voordeel als digitale 5 asynchrone generator zijn uitgevoerd, bijvoorbeeld een geschikte geprogrammeerde microcontroller. Door de constante amplitude kan gebruik gemaakt worden van een relatief eenvoudige en goedkope controller, met een bescheiden aantal programmacoderegels. Uiteraard behoort ook het gebruik van een analoge signaal generator of een aantal onderling qua fase 10 vergrendelde of gesynchroniseerde analoge generatoren tot de mogelijkheden.

De motor 21 kan door het veranderen van de fasevolgorde van de instelsignalen Sref u>v w zowel in de ene als in de omgekeerde richting draaien.

15 Met de aandrijfinrichting 20 volgens de uitvinding zijn met succes driefasenmotoren met vermogens tot aan enkele kW gestuurd tussen 0-200% van hun nominale snelheid in beide draairichtingen en gevoed vanuit een enkelfasige gelijkgerichte wisselspanningsvoedingsbron 230V/50 HZ met standaard in de handel verkrijgbare componenten. Instelling van de 20 gewenste motorwerking vindt plaats via de instelmiddelen 10, 22, zoals bijvoorbeeld een gewenste motorsnelheid e.d.

Het verwijzingscijfer 23 in Fig. 5 illustreert schematisch een inrichting, aangegeven met onderbroken lijnen, omvattende een elektrische motor en de aandrijfinrichting volgens de uitvinding.

25 De uitvinding is niet beperkt tot een bepaald type inductiemotor. Ook kan de uitvinding worden toegepast op andere soorten elektrische motoren, waaronder een zogeheten borstelloze gelijkstroom-motor (DC-motor). Dergelijke motoren, inclusief de voor de sturing daarbij behorende elektronica zijn voor deskundigen op zichzelf bekend en 30 behoeven als zodanig geen verdere toelichting.

Voor deskundigen zal het duidelijk zijn dat de boven λ noon o *7 13 beschreven uitvoeringsvormen op velerlei manieren kunnen worden gewijzigd en uitgebreid, echter zonder af te wijken van de uitvindingsgedachte zoals neergelegd in de bijgesloten conclusies.

Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om de stuurmiddelen 4 en de 5 vergelijkingsmiddelen 9 tot een enkele eenheid te integreren of door vergelijkingsmiddelen 9 in de vorm van een comparator met hysteresis-werking te verschaffen.

1 Π9 flQ ft 7

Claims (22)

1. Aandrijfinrichting voor een elektrische motor, omvattende een schakel bare DC/AC-frequentie-omzetter, stuurmiddelen voor het sturen 5 van de frequentie-omzetter voor het aan de motor af geven van een in pulsbreedte gemoduleerd bekrachtigingssignaal, instelmiddelen voor het verschaffen van een instelsignaal voor het instellen van een gewenste motorwerking en vergelijkingsmiddelen voor het vergelijken van de momentane motorwerking en het instelsignaal voor het sturen van de 10 stuurmiddelen, gekenmerkt door simulatiemiddelen voor het in analoge vorm simuleren van het elektrische gedrag van de motor voor het vergelijken van de momentane motorwerking met het instelsignaal.

2. Aandrijfinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de simulatiemiddelen zijn geschakeld voor het uit het 15 bekrachtigingssignaal verschaffen van een de momentane motorwerking representerend signaal voor vergelijking met de vergelijkingsmiddelen.

3. Aandrijfinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de simulatiemiddelen een 1 aagdoorl aatfi1terwerki ng bezi tten.

4. Aandrijfinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de instelmiddelen zijn ingericht voor het verschaffen van een instelsignaal met een constante amplitude en dat de simulatiemiddelen zijn geschakeld voor het verschaffen van een uitgangssignaal gelijk aan het ingangssignaal.

5. Aandrijfinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de motor een driefasenmotor is, waarbij voor elke fase een DC/AC-frequentie-omzetter, stuurmiddelen, vergelijkingsmiddelen en simulatiemiddelen zijn verschaft, waarbij de instelmiddelen een generator omvatten, ingericht voor het langs digitale 30 weg opwekken van drie onderling over 120° in fase verschoven instelsignalen voor het respectievelijk per fase verschaffen van een -i o r\ n *? 9 instelsignaal.

6. Aandrijfinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de generator is ingericht voor het onafhankelijk van de frequentie opwekken van de instelsignalen met een constante amplitude.

7. Aandrijfinrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de generator een microcontroller omvat.

8. Aandrijfinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de stuurmiddelen een hysteresis stuurorgaan omvatten voor het met een asynchrone frequentie sturen van de 10 schakelaars van de DC/AC-frequentie-omzetter.

9. Aandrijfinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de simulatiemiddelen een eerste-orde laagdoorlaatfilter omvatten, met een afsnij frequentie gerelateerd aan de kantel frequentie van een aan te sluiten motor.

10. Aandrijfinrichting volgens conclusie 9, gekenmerkt door _ verdere filtermiddelen vogr_het simuleren _v_ao het__e_l„ektri.s.che gedrag, van _ de motor.

11. Aandrijfinrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de verder filtermiddelen zijn opgenomen in het instel signaal.

12. Aandri jfinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de vergelijkingsmiddelen een operationele versterker omvatten.

13. Aandrijfinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de vergelijkingsmiddelen 25 hysteresiswerking bezitten.

14. Aandrijfinrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat schakelmiddelen halfgeleidertransistoren omvatten, in het bijzonder veldeffecttransi storen.

15. Werkwijze voor het sturen van een elektrische motor, door 30 het via een DC/AC-frequentie-omzetter aan de motor afgeven van een, in afhankelijkheid van een ingestelde motorwerking en de momentane i n^riQft7 i motorwerking in pulsbreedte gemoduleerd bekrachtigingssignaal, met het kenmerk, dat de momentane motorwerking langs analoge weg wordt gesimuleerd.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de 5 momentane motorwerking door laagdoorlaatfiltering wordt gesimuleerd.

17. Werkwijze volgens conclusie 15 of 16, met het kenmerk, dat een instel signaal met constante amplitude wordt verschaft en dat de simulatiemiddelen worden gestuurd voor het verschaffen van een uitgangssignaal met constante amplitude.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de motor een driefasenmotor is en dat voor elke fase afzonderlijk de elektrische eigenschappen van motor worden gesimuleerd, waarbij de instelmiddelen drie onderling over 120° in fase verschoven instelsignalen verschaffen.

19. Werkwijze volgens 15, 16, 17 of 18, met het kenmerk, dat de simulatiemiddelen zijn ingericht voor het sturen van de DC/AC-frequentie-omzetter voor het afgeven van een bekrachtigingssignaal met een in wezen constante amplitude voor frequenties tot aan enkele Hz en met een in wezen constante verhouding van de effectieve bekrachtigingsspanning en de 20 frequentie hiervan voor hogere frequenties.

20. Inrichting omvattende een elektrische motor, gekenmerkt door een met de motor gekoppelde aandrijfinrichting volgens één of meer van de voorgaande conclusies.

21. Inrichting volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de 25 elektrische motor een inductiemotor is.

22. Inrichting volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de elektrische motor een borstel loze gelijkstroom (DC)-motor is. 'i i' s ‘ j i'