SE457307B - Foerfarande och anordning foer reglering av en borstloes likstroemsmotor - Google Patents

Description

. n . ~ .u u-u. o. 457 10 15 20 25 30 35 307 Enligt ett känt förfarande tillförs inte kraftenheten någon delpuls under en viss förutbestämd tid efter det att ett maxströmstillstånd detekterats. Enligt ett annat känt för- från det att motorströmmen sjunkit under en fastställd lägre nivå än den nivå vid vilken maxströmstillståndet detekterats. farande tillförs inte kraftenheten någon delpuls ett maxströmstillstând detekterats till dess att Skillnaden mellan nivåerna respektive den förutbestämda tiden är då i allmänhet bestämda i beroende av den högsta frekvens vid vilken vissa halvledar- komponenter i kraftenheten kan arbeta. Även andra förfaranden för strömbegränsning är kända bl.a. då egentlig pulsbreddmodu- lering av delpulser i drivpulserna saknas.

Vid kända förfaranden för strömbegränsning i samband med motordrift av det aktuella slaget finns risk för att motorns moment sjunker då maxströmstillstând detekteras. Det finns risk för att maximalt moment från motorn inte fås vid full ut- styrníng av pulsbreddsmoduleringen utan vid den största ut- styrning som inte medför detektering av något maxströmstill- stånd. Detta innebär dels att det blir svårt att utnyttja motorn och kraftsteg maximalt. dels att det blir svårt att reglera motorn vid bög belastning.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande och en anordning utan dessa nackdelar. Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma en flexibel. enkel och billig reglering av borstlösa likströmsmotorer av det aktuella slaget. Dessa syften uppnås enligt uppfinningen genom att ett förfarande enligt ingressen till kravet l och en anordning enligt ingressen till kravet 5 erhållit de i den kännetecknande delen av kravet l respektive S angivna sär- dragen. Ytterligare särdrag hos uppfinningen är angivna i de övriga patentkraven. De fördelar som erhdlles med ett för- farande och en anordning enligt uppfinningen är att man dels kan få ut större moment ur en given motor/kraftstegs-kombina- tion, dels ökar motorns moment monotont med ökande utstyrning, och maximalt moment fås vid alla varvtal vid maximal utstyr- ning. Detta är en väsentlig fördel i system med återkopplad 10 15 20 25 30 35 4.57 307 varvtalsreglering. Ytterligare en fördel med uppfinningen är att ljudnivån blir lägre hos motorn. eftersom styrpulserna är färre än vid gängse motorstyrningar.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan genom utföringsexempel under hänvisning till de bifogade ritningarna, där fig. l illustrerar ett starkt förenklat blockschema över en anordning för reglering av en motor. fig. 2A-23 illustrerar hur de till en kraftenhet tillförda drivpulserna pâverkas av detekterade maxströmstillstànd, fig. 3A-3C. QÄ-4C. SA-SC. 6, 7 illustrerar strömmar. tíllförda delpulser och maxströmstillstånd vid olika driftsförhâllanden för en borstlös likströmsmotor. fig. 8 illustrerar ett något mera detaljerat blockschema än i fig. l över en utföringsform av en anordning enligt uppfin- ningen.

I fig. l visas ett starkt förenklat blockschema över en anord- ning för reglering av motor enligt uppfinningen. Syftet med fig. 1 är inte att i detalj redovisa hela konstruktionen av en komplett anordning för reglering av en motor utan snarare att i grova drag illustrera hur vissa för uppfinningen speciellt väsentliga delar av en sådan anordning samverkar med varandra.

De i blockschemat ingående pilarna syftar därför snarare till att illustrera ett flöde av information och pulser mellan dessa delar än att ange med hur många elektriska ledare dessa delar i praktiken är kopplade till varandra. Då blockschemat avser en trefas reluktansmotor har för att få ett överskådligt blockschema i de flesta fall tre parallella pilar ledare eller ledningar använts. Antalet ledare mellan delarna kan i verk- ligheten vara större eller mindre.

Den borstlösa likströmsmotorn 1, som i blocket illustreras med en reluktansmotor. har tre faslindningar 2'. 2". 3', 3" och 4', 4". Motorn drivs genom att en kraftenhet 5 tillför ström- pulser till faslindningarna. Kraftenheten kan exempelvis på i och för sig känt sätt ha dubbla kraftsteg med transistorer för varje fas (ej visat). kraftenheten innefattar en energikälla som exempelvis kan vara en ackumulator. 457 10 15 20 25 30 35 _... .- - 3-0 7 Frekvensen och varaktígheten hos de strömpulser som från kraftenheten tillförs faslíndningarna styrs med drivpulser som tillförs kraftenheten från en styrenhet 6. Styrenheten erhål- ler information om rotorns vridningsvinkelläge och motorns varvtal från givare 7. Exempelvis kan tre i och för sig kända givare vara anordnade i anslutning till respektive fas på i och för sig känt sätt. Styrenheten erhåller också information om motorströmmen dvs. strömmarna i/till motorns faslindningar med hjälp av givare B. även givarna 8 kan vara tre av i och för sig känt slag och anordnade i anslutning till styrenhetens kraftsteg eller ledningarna till faslindningarna på i och för sig känt sätt. slutligen erhåller styrenheten information från en yttre informationskålla 9 rörande styrningen. Den yttre in- formationskällan kan exempelvis ge information om ett börvärde för motorns varvtal.

Styrenheten 6 är anordnad att i beroende av information från givarna och den yttre energíkällan variera parametrar hos drivpulserna, exempelvis variera drivpulsernas frekvens och effektivvärde samt fasläge relativt rotorns vridningsvinkel- läge för uppnående av önskat varvtal vid olika driftsförhâl- landen. Därvid finns vissa begränsningar av vilka en vanlig och viktig är att den momentana strömmen i kraftstegen måste begränsas. vilket leder till att motorströmmen inte får-vara för hög. Uppfinningen är främst inriktad på hur drivpulserna påverkas av att ett maxströmstillstând för motorströmmen detekterats dvs. minst en ström i/till en faslindning respek- tive kraftsteg har åtminstone temporärt uppnått sitt maximalt tillåtna värde, varvid det förutsättes att varje drivpuls normalt består av minst två regelbundet uppträdande puls- breddsmodulerade delpulser.

I fig. ZA-2C illustrerar det översta diagrammet 2A två succes- siva drivpulser till samma fas, vilka var och en består av ett antal regelbundet uppträdande delpulser. Pl. P2, P3 för den första drivpulsen och P4. P5, P6 för den andra. I ett tänkt visst driftstillstånd skulle om naxströmstillstànd inte detek- terades styrenheten kunna tillföra varje faslindnings kraft- 10 15 20 25 30 35 457 307 steg i kraftenheten i princip likadana sådana drivpulser men tidsförskjutna relativt varandra (60° för en trefasmotor). Om man för enkelhets skull antar att varje faslindnings kraftsteg skulle få sina drivpulser via var sin separat linje och pilar- na mellan blocken 5 och 6 symboliserade dessa linjer så skulle delpulserna i fig. ZA-2C kunna uppträda på en av dessa.

Det övre pulsdíagrammet i fig. 2A visar sålunda utseendet hos en pulsföljd utan detekterade maxströmstillstånd. Det näst understa pulsdiagrammet i fig. 2B illustrerar hur detekterade maxströmstillstånd vid tidpunkter öl-ö5 markerade på tidsaxeln påverkar de pulser, som tillförs kraftenheten från styrenheten vid ett utförande enligt känd teknik. Det undre pulsdiagrammet i fig. 2C illustrerar hur de detekterade maxströmstillstånden vid anordningen enligt uppfinningen påverkar de pulser. som tillförs kraftenheten 5 från styrenheten 6.

För att på tydligast möjliga sätt åskådliggöra skillnaden mellan föreliggande uppfinning och känd teknik har i_fig. 2 2A-2C för de båda undre diagrammen i fig. 2B och 2C antagits att ett maxströmstillstånd detekteras under varje delpuls Pl- -P6 i diagrammet i fig. 2A utom den längst till höger. Vidare har antagits att maxströmstillstândet detekteras vid tid- punkter under resp. delpulser som inträffar då successivt allt mindre av respektive-delpuls återstår. Dessutom har del- pulsernas form. inbördes avstånd och antal också valts för att på ett begränsat utrymme illustrera skillnaden mellan uppfin- ningen och känd teknik. Detta har dock medfört att de i fig.

ZB och 2C visade delpulserna inte illustrerar något normalt i praktiken förekommande driftsfall där uppfinningens fördelar kommer till klart uttryck. Av fig. 2A-2C framgår bl.a. att maxströmstillståndet Öl detekteras ungefär mitt i pulsen Pl men att maxströmstillståndet ÖS detekteras alldeles 1 slutet av pulsen PS.

Den första drivpulsen i översta diagrammet i fig. 2A består av tre delpulser Pl, P2 och P3, medan den andra drivpulsen består av tre delpulser P4, P5 och P6. Delpulserna är alla av samma 457 10 15 20 25 30 35 3-0 7 bredd och avstånden mellan successíva delpulser i en drivpuls är lika stora. Utstyrningen är maximal eller nästan maximal. dvs. avståndet mellan delpulserna är litet jämfört med varje delpuls bredd. Motorn går också med ett relativt högt varvtal. vilket framgår av att antalet delpulser per drivpuls är lågt.

Såsom visas i pulsdiagrammet B fig. 2 avbryts enligt den kända tekniken genereringen av delpulser eller bloekeras tillförseln av delpulser under en förutbestämd tid fr.o.m att ett max- strömstillstånd detekterats. För tydlighets skull har denna tid i fig. 2B gjorts drygt dubbelt så stor som avståndet mellan succesšiva delpulser. Denna blockering eller avbrytande leder till att delpulserna P1 och P2 uppdelas i tvä pulser, pulsen P3 avkortas relativt mycket, delpulsen P4 avkortas ganska lite samt delpulsen P5 avkortas endast obetydligt. Del- pulserna P3-P5 avkortas samtliga i sin bakkant. Till följd av att den förutbestämda tiden är längre än avståndet mellan tvâ successiva delpulser och maxströmstillstàndet Ö5 dessutom detekteras alldeles i slutet av pulsen P5 kommer vidare del- pulsen P6 att avkortas i sin framkant trots att något max- strömstillstând inte detekterats under delpulsen P6.

I pulsdiagrammet i fig. 2 C i går det tydligt hur samtliga delpulser Pl-P5 fr.o.m detek- teringen av maxströmstillståndet avkortas med_hela sin normalt återstående del enligt den översta kurvan..Avkortningen sker oavsett om maxströmstillståndet detekteras mitt i eller i slutet av en puls och oavsett om maxströmstillståndet upphör enlighet med uppfinningen fram- innan respektive delpuls normalt skulle vara slut. Varje näst- följande delpuls efter ett detekterat maxströmstillstând tillåtes påbörjas vid normal tidpunkt såvida inte det under föregående delpuls detekterade maxströmstillständet fort- farande pågår vid denna tidpunkt då den nästföljande delpulsen normalt skulle ha inletts. I ett sådant fall men enbart då förskjuts inledningen av nästa delpuls till den tidpunkt då detektering av maxströmstillständet upphör. Under förutsätt- ning att maxströmstillstånden är kortvariga kommer därför även delpulsen P6 att inledas vid normal tidpunkt enligt pulsdia- grammet i fig. 2A. 10 15 20 25 30 35 457 3.07 * I praktiken råder ett dynamiskt samband mellan uppträdande av maxströmstillständ och driftsförhållanden som motorns varvtal I fig. 3A-36. dh-4C.

SA-SC har försök gjorts att med något idealiserade pulsdiagram och belastning samt pulsernas utstyrning. illustrera några driftsfall vid en reluktansmotor. dels nâgra driftsfall då något maxströmstillstånd inte detekteras. fig. 3A, 4A, SA. dels några driftsfall med känd teknik. fig. 3B, 43. SB, och dels några driftsfall med reglering enligt uppfin- ningen, fig. 30, 40, SC. Pulserna nederst 1 figurerna ;eP;e_ senterar delpulser under en enda driftspuls för en fas. Den kurva, som till övervägande del är överst. illustrerar den av- kända motorströmmens i tidsförlopp. Hotorns varvtal är jäm- förelsevis lägt i fig. 3A-3C och 4A-4C och jämförelsevis högt i fig. 5A-SC, varför tidsskalan är olika mellan dessa båda grupper av figurer. Kurvan med "spikformade“ smala pulser mellan strömkurvan och delpulserna i fig. 3C, 4C och SC illustrerar tidsläget för detekteríng av maxströmstillständ. kurvan på motsvarande plats med endast en bred puls i fig. 38 och SB och med ett flertal breda pulser i fig. 48 illustrerar den förutbestämda tid alstring av delpulser inte sker eller överföring av delpulser blockeras i enlighet med känd teknik.

Alla fig. 3A-3C. 4A-4C. 5A-SC liksom också fig. 6 och 7 är ritade med utgångspunkt från en anordning med dubbla kraftsteg för varje fas och ett förfarande där man bara slår ifrän det ena med hjälp av drivpulserna. Spänningarna över faslindning- arna blir då noll. Om man istället slår ifrån bada kraftstegen under intervallet mellan delpulserna eller om man använder en annan koppling i drivenheten så kan spänningen över respektive faslíndning blir negativ. Motorströmmen sjunker då betydligt snabbare än vad som visas i de ovan angivna figurerna. Ett förfarande och en anordning enligt uppfinningen kan givetvis tillämpas även i sådana fall.

Beträffande de olika driftsfallen så är i fig. 3A belastningen måttlig och ingen maxström förekommer. Figuren gäller därför både för en anordning enligt uppfinningen och en anordning en- ligt känd teknik. Fig. 33 avser känd teknik och fig. 3C upp- finningen då belastningen är högre och maxström detekteras. I i 4.57 3137 10 15 20 25 30 35 ~ fig. 30 är de tre sista delpulserna avkortade 1 bakkant under det att i fig. 38 år den tredje sista delpulsen avkortad i bakkant och den näst sista i framkant. Den sista delpulsen i fig. 3B påverkas inte av maxströmstillstândet.

Fig. 48 avser känd teknik och fig. 4C uppfinningen då belast- ningen är maximal och maxström detekteras under varje delpuls.

Utstyrningen vid pulsbreddmoduleringen i fig. 48 och 4C av delpulserna är maximal så att delpulserna bildar en samman- hängande drivpuls endast avbruten p.g.a. maxströmsdetektering- arna. Spärrtiden vid maxström för anordningen enligt känd tek- nik är vald så att kraftstegens arbetsfrekvens inte över- skrides. Denna arbetsfrekvens överensstämmer också med frekvensen hos de pulsbreddmodulerade delpulserna. Pâ grund av detta blir frekvenserna ungefär lika i fig. 48 och 4C. dvs. lika vid känd teknik och uppfinningen vid det låga varvtal som figurerna avser. Pig. 4A visar som jämförelse kurvformen vid en pulsbredd hos styrpulserna approximativt överensstämmande med den erhållna pulsbredden i fig. 48 och 4C och där maxström icke uppnås.

Vid högre varvtal då ingen maxström förekommer blir förhål- landena lika vid uppfinningen och vid känd teknik. Fig. SA illustrerar ett sÅdant'driftsfall. Fig. 58 avser känd teknik då belastningen har ökat utöver den i fig. SA. Utstyrningen har också ökat för att hålla inställt varvtal och är här maxi- mal. Då maxström detekteras slås kraftsteget av och hålls av- stängt en given tid, som är densamma som i fig. 38 och 48.

(Tidsskalorna är olika i fig. 3A-3C och 4A-4C och fig. SA-SC).

Detta leder till att strömmens effektivvärde och därmed motorns moment sjunker och i driftsfallet enligt fig. 58 är lägre än i driftsfallet enligt fig. SA. trots att utstyrningen är högre. Hotorns moment blir i detta fall alltså lägre än be- lastningen och inställt/önskvärt varvtal kan inte upprätt- hållas.

Fig. SC avser uppfinningen då belastningen och utstyrningen är maximal och maxström detekteras under de tvâ första pulserna. 10 15 20 25 30 35 457 307 Motorns mot-EMK är här tillräcklig för att undvika maxström under den sista pulsen.

Vissa av fördelarna med styrningen enligt uppfinningen är här uppenbara. Dels kan man få ut större moment ur en given motor. dels ökar motorns moment monotont med ökande utstyrning och maximalt moment fås vid alla varvtal vid maximal utstyrning.

Detta är en väsentlig fördel i system med återkopplad varv- talsreglering.

Enligt en för vissa situationer och driftsfall föredragen ut- föringsform av uppfinningen kan vid detektering av ett max- strömstillstånd under en delpuls även den efterföljande del- pulsen pâverkas av detta maxströmstillstånd. Bakgrunden till detta är att kraftstegen har en viss av konstruktionsskäl be- tingad fördröjning vid frånslaget. Detta gör att strömmen efter frånslaget blir något högre än själva strömbegränsnings- nivån. Vid högt varvtal och nästan full utstyrning av puls- breddmoduleringen. eller vid mycket låga varvtal och liten ut- styrning. kan detta innebära att strömnivån ligger kvar över strömbegränsningsnivân då nästa pulsbreddmodulerade delpuls skulle komma. En liknande situation kan också betingas av att kraftstegen av kommuteringsskäl har en minsta ledtid varför frånslag inte alltid kan ske omedelbart vid detektering av alla maxströmstillstând. I något av detta fall inhiberas del- pulsen fram till dess att strömbegränsningen inte längre indi- kerar maxström. I detta fall avkortas alltså delpulsen i sin framkant. vid låga varvtal kan i extrema fall hela delpulsen eller t.o.m mer än en delpuls ínhiberas.

Förfarandet med avkortning av hela återstående delen av en delpuls i enlighet med uppfinningen fungerar utmärkt så länge som den motelektromotoríska kraften. i fortsättningen kallad mot-EMK, är lägre än drivspänningen. Som bekant är detta fallet så länge som kurvan i är stigande.

Ovanstående styrprincip fungerar även vid fall där mot-EMK är 'så I n-a a. f457 10 15 20 25 30 35 307 10 högre än drivspänningen. dvs. även vid kurvor över motorström- men i som funktion av tiden med fallande partier även under drivning. Emellertid kan här i vissa fall fördelarna med ovan nämnda styrning gå förlorad. I enlighet med en vidareutveck- ling av uppfinningen sättes speciellt under intervall med fal- lande eller med mycket svagt stigande motorström under driv- ning bâde en gräns för maximalt tillåten och minimalt tillåten ström (max- resp. minströmstillstånd). Villkoret för att kretsen skall reagera för minströmstillständ är att maxströms- tillstånd skall ha detekterats tidigare inom samma delpuls- period. Det speciellt utmärkande för denna vidareutveckling av uppfinningen, till skillnad mot tidigare kända styrsystem med tillslag vid avkänning av minimigränsen för motorströmmen och fränslag vid maximigränsen. är att man enligt uppfinningen strävar efter att sä mycket som möjligt hålla sig till grund- frekvensen med perioden T (se fig. 6). Därför avkortas i enlighet med vidareutvecklingen själva perioden enbart i det intervall, där avkänning sker av ett minströmstillstånd. men systemet ställer in sig på att nästa period med start från framflanken nästa puls skall ha perioden T, dvs. delpulsgrund- frekvensens period.

Problemet med hög mot-BHK uppträder speciellt vid högre varv- tal. Det varvtal där problemet kan börja göra sig gällande beror på den individuella motorns konstruktion: Vanligen lig- ger detta varvtal vid ungefär halva det maximala varvtalet. men stora variationer finns uppåt och nedåt. Det är olämpligt att ha styrningen enligt vidareutvecklingen med avkänning av både max- och minströmstillstánd vid låga varvtal med många delpulser per drivpuls. Vid lägre varvtal förstör icke ett högt mot-EEK heller de goda egenskaperna hos den grundläggande delen av uppfinningen. Därför inställs enligt vidareutveck- lingen ett gränsvarvtal, ovanför vilket avkänning av även ett minströmstíllstând sätts in. Detta gränsvarvtal ställs lämp- ligen in vid tillverkningen eller av motorleverantören men den kan också göras inställbar mellan vissa varvtalsgränser med t.ex. ett reglage. 10 15 20 25 30 35 45 7 337 11 Det finns åtminstone tvâ utföringsformer för att utföra styr- ningen enligt vidareutvecklingen. Kurvformer och verkningssätt visas i fig. 6 resp. fig. 7.

Fig. 6 visar delpulser och motorströmdiagram enligt den första utföringsformen av vidareutvecklingen av uppfinningen. Två och i . . . llaX min Motorns varvtal år högt. Därför är delpulserna få. fem stycken i det visade exemplet. Drivningen under delpulserna löper ut- nivåer är ritade i diagrammet. nämligen i med en kurva. vars lutning är beroende av tiden. Kurvformen bestäms av det allmänt kända sambandet U = L x di/dt + i x dL/dt där U är drivspänningen, i motorströmmen, L lindníngs- índuktansen och t tiden. i x dL/dt är mot-EMK. I fig. 6 ser man att drivningen under den första delpulsen är starkt stigande. men att stígningen avtar undan för undan i de följande delpulserna. Drivningen under den sista delpulsen har en fallande kurvform. Under den tredje delpulsen indikeras ett Ö. Den starkt fallande kurvformen under den efterföljande pulspausen skulle gå ända ner till S1 skulle ske. Nu når strömkurvan nivån inín vid tidpunkten tu. vid detekteringen av mínströmstillståndet'påbörjas nästa delpulsperiod direkt. Den normala delpulsperioden är således T. men vid detekterat minströmstillstånd avkortas perioden i maxströmstillstånd vid tidpunkten t om ingen detektering av minströmstillstånd _ den pågående delpulsperioden till TA. Periodtiden hos efter- följande perioder påverkas ej. I den fjärde delpulsperíoden illustreras en viktig egenskap hos vidareutvecklingen. vid den fallande delen av kurvan i under pulsmellanrummet passerar kurvan nivån imín utan att minströmstillstând detekteras.

Detta beror på att inget maxströmstillstånd har detekterats tidigare inom denna delpulsperiod. Dä sker ingen ninströns- tillståndsdetektering.

I fig. 7 illustreras en andra utföringsform av vidareutveck- ligen enligt uppfinningen. Härvid indelas varje delpulsperiod '4-57 10 15 20 25 30 35 3-07 12 T i pulsintervallet Tl och pausintervallet T2. Enligt denna utföringsform måste tiden för varje pulsmellanrum minst uppgå till tiden T2. Detta visas för tredje pulsperioden i fig. 7. Ö. Vid tidpunkten t'u när den fallande kurvdelen på kurvan ii under den efterföljande pulspausen. Pulspausen har då varat en tid som är kortare än T2. varför pulspausen fortsätter till dess att den har uppnått tiden T2. Därefter påbörjas nästa delpuls- där maxströmstillstånd detekteras vid tidpunkten t' period.

Om ingen detektering av minströmstillstând enligt vidareut- vecklingen skulle ha skett skulle den fallande kurvdelen under den tredje perioden ha nått punkten S'1 innan pâbörjan av nästa delpuls.

Av de båda ovan angivna utföringsformerna föredras den andra.

Genom att man sätter ett gränsvarvtal för inkoppling av detektering av eventuella minströmstillstând sker övergången mellan tillstånd med och utan inkoppling av denna egenskap jämnare vid den andra utföringsformen än vid den första.

I blockschemat i fig. 8 över en föredragen utföringsform av en anordning enligt uppfinningen har vissa organ av underordnad betydelse utelämnats för tydlighets skull. exempelvis yttre informationskälla för-börvärde och organ för jamförelse av börvärde och årvärde. I fig. 8 har beteckningen enligt de i fig. l visade blocken bibehâllits som första siffra i beteck- ningen följt av en punkt. Beteckningen efter punkten anger referensen på den separata enhet. som ingår i blocket. Den "yttre" insignalen till blockschemat år därför en utstyrnings- signal U till komparatorn 6.0. vilken utstyrningssignal härrör från de utelämnade organen. Komparatorn är anordnad att jäm- föra utstyrningssignalens nivå med en ramp~ eller sågtand- formad signal Us från en sågtandsgenerator 6.9. slgtands- signalen har starkt stigande framflank och sluttande bakflank såsom framgår av det inritade diagrammet vid ledningen mellan generatorn_6.9 och komparatorn 6.0. Sågtandsgeneratorn fas- justeras vid ägnade tillfällen av på en ingång vid § inkom- 10 15 20 25 30 35 4.5.7 ' 307 13 mande pulser. såsom kommer att beskrivas närmare nedan. En dylik justering har gjorts vid tidpunkten ts.

Komparatorn 6.0 alstrar ett första pulståg med hög respektive låg nivå då utstyrningssignalens nivå är högre än respektive lägre än ramp- eller sågtandssignalens nivå. Utstyrningssig- nalen U är konstant inom ett drívpulsintervall för att normalt ge konstant pulsbredd hos pulserna inom intervallet. Detta första pulståg tillförs en första flankgivare 6.lA som alstrar en kortvarig puls med hög nivå varje gång det första pulståget övergår från låg nivå till hög nivå. Komparatorn 6.0 alstrar också ett andra pulståg vars nivå är komplementär med det första pulstågets. Det andra pulståget tillförs en andra flankkrets 6.lB som alstrar en kortvarig puls med hög nivå varje gång det andra pulståget övergår från låg nivå till hög nivå. En ELLER-krets 6.2 mottar pulserna från den andra flank- givaren samt pulser från en tredje flankgivare 6.lC.

En bistahil vippa 6.3 av SR-typ är anordnad att på sin ställ- ingång S mottaga pulserna från den första flankgivaren och på sin återställningsíngång R via ELLER-kretsen 6.2 mottaga pulserna från den andra och den tredje flankgivaren 6.lB. 6.lC. Den bistabila vippan 6.3 kommer därför att på sin utgång leverera ett tredje pulståg vars pulstidsförhållande kommer att överensstämma med.det första pulstågets från komparatorn så länge som inga pulser tillförs ELLER-kretsen 6.2 från den tredje flankgivaren 6.lC.

Den tredje flankgivaren 6.10 alstrar en kortvarig puls med hög nivå varje gång givarenheten 8 börjar alstra en signal indi- kerande maxströmstillstånd. Detektering av maxströmstillstånd under det att pulståget från den bistabila vippan har hög nivå medför därför att vippan 6.3 återstålles och nivån blir låg.

Nivån hos pulståget blir därefter inte hög igen förrän en puls med hög nivå från den första flankgivaren uppträder på vippans 6.3 ställingånq S. Pulserna med hög nivå från den bistabila vippan 6.3 avkortas därför med hela sin normalt återstående del oavsett om maxströmstillståndet upphör eller ej under den tid denna del normalt skulle ha förelegat. 4.57 10 15 20 25 30 35 (397 14 Signalen från givarna 8 indikerande maxströmstillstånd till- förs också en inverterande ingång hos en OCH-grind 6.4. Den andra ingången. som är icke inverterande. hos OCH-grinden matas med det tredje pulståget från vippan 6.3. OCH-grinden 6.4. överför till en ingång hos första logiska grindar 6.SA pulstâget från vippan 6.3 endast då man icke har en signal från gívarna 8 indíkerande maxströmstillständ.

Rotorpositionsgivarna 7 tillför rotorpositionssignaler till en faskompensator 6.7. vilken i sin tur överför faskompenserade rotorpositionssignaler till logiska grindar 6.5B och till en synkroniseringsflankgivare 6.8. Synkroniseringsflankgivaren 6.8 alstrar synkroniseringssignaler som tillförs sâgtands- generatorn 6.9 för intermittent synkronisering en gång per drivpuls av faslåget hos ramp- eller sâgtandssignalen från sâgtandsgeneratorn 6.9 till rotorns vridningsläge. Detta ger synkronisering av delpulserna till drivpulserna. Faskompen- satorns 6.7 uppgift i sammanhanget är således att göra driv- pulsernas fasläge i förhållande till rotorn varvtalsberoende, jfr. GB 2 126 026. Däremot år i den i fig. 8 visade utförings- formen sågtandsgeneratorns 6.9 frekvens dvs. de enskilda rampernas eller sâgtändernas varaktighet i tiden inte beroende av rotorns varvtal.

Om den ovan i anslutning till fig. 6 beskrivna vidareutveck- lingen av styrningen enligt uppfinningen används, kompletteras kretsen i fig. 8 med en bistabil vippa 6.10 av SR-typ. en OCH- -grind 6.11. en flankgivare 6.12 och en ELLER-grind 6.13. Till vippans 6.10 ställingâng är signalen från flankgivaren 6.lC kopplad. Till vippans aterställningsingång är signalen från flankgivaren 6.lA kopplad. Därigenom ställs vippan 6.10 vid varje detekteríng av maxströmstillstând och återställa vid början av varje ny delpuls.

Strömgivarenheten 8 är i detta fall utformad att avge en puls på en andra utgång om motorströmmen när ett i förväg bestämt minimivärde, som ej får underskridas under samma delpulsperiod där ett maxströmstillstånd har detekteratß. 10 15 20 25 30 35 457 507 15 Rotorpositionsgivaren 7 har en utgång kopplad till en varv- talsberäknings- och tröskelvärdeskrets 6.14. som beräknar varvtalet och avger en "l"-signal på sin utgång. när varvtalet överstiger ett i förväg bestämt värde. Detta värde kan ställas in vid tillverkningen eller göras inställbart av användaren.

Utgångarna på vippan 6.10. strömgivarenheten 8 och kretsen 6.14 är kopplade till var sin ingång på OCH-grinden 6.11.

Denna avger således en puls om minströmstillstånd detekteras under samma delpulsperiod som ett detekterat maxströlstíll- stånd. OCH-grindens 6.11 utgång är kopplad till flankgivaren 6.12. Den spikformade utsignalen från flankgivaren matas via ELLER-grinden 6.13 till sâgtandsgeneratorn 6.9. Synkflank- givarens 6.8 utgång är kopplad till ELLER-grindens 6.13 andra ingång. (Den är kopplad direkt till generatorn 6.9 om vidare- utvecklingen ej utnyttjas). Sâgtandsgeneratorn 6.9 reagerar på samma sätt för signalerna från flankgivarna 6.8 och 6.12 och påbörjar direkt en ny period. såsom visas vid tidpunkten ts.

För undvikande av skador i samband med vissa fel exempelvis i styrenheten och/eller givarna i givarenneten B är anordníngen enligt fig. B försedd med en nödstoppsfunktion som vid detek- tering av extra stor överström permanent slår ifrån båda kraftstegen till respektive fas. För detta ändamål är givaren- heten 8 anordnade att vid uppträdande av en ström som är väsentligt högre än den som krävs för ovannämnda maxströms- tillstånd alstra en nödstoppssignal på en tredje utgång, vilken är kopplad till ingången på en hållkrets (latch) 6.6.

Då hållkretsen mottagit denna signal tillför den en frånkopp- lingssignal till de andra logiska grindarna 6.5B. Hâllkretsen är vidare anordnad att fortsätta att tillföra frånkopplings- signalen även om givarenheten 8 skulle sluta att alstra nödstoppssignalen.

De andra logiska grindarna 6.55 är kopplade dels till de ena kraftstegen 5.A hos faserna via de första logiska grindarna 6.5A dels direkt till de andra kraftstegen 5.B hos faserna.

Vid uppträdande av en nödstoppssignal frànkopplas därför båda » ua en; o. v- 457 10 15 20 25 30 35 3117 16 kraftstegen 5.A och 5.B permanent medan vid uppträdande av en maxströmssignal endast det ena kraftsteget S.A tillfälligt slås ifrån. De i samband med fig. 2-10 diskuterade delpulserna överföres därför i fig. 8 från de första logiska grindarna 6.5A till de första kraftstegen 5.A. Pulsbreddmoduleringen âstadkommes i huvudsak av komparatorn 6.0. Avkortningen av delpulserna åstadkommas av vippan 6.3 samt eliminering av enstaka delpulser av den logiska kretsen 6.4.

Vid de hittills beskrivna utföringsformerna avkortas respek- tive delpuls vid uppträdande av maxströmstillstånd väsentligen från och med den tidpunkt respektive maxströmstillstånd detek- teras. I vissa fall är det emellertid önskvärt att säkerställa att delpulsernas varaktighet inte underskrider ett visst mínimivärde betíngat av de komponenter som används i anord- ningen. I sådana fall kan de beskrivna utföringsformerna kompletteras med åtgärder respektive organ som säkerställer att den vissa tidpunkt från vilken re5Piktive delpuls avkortas väsentligen sammanfaller med antingen den tidpunkt då respek- tive maxströmstillstånd detekteras eller den senare tidpunkt då respektive delpuls varaktighet överskrider ett förutbestämt minimivärde. I anordningen enligt fig. 8 kan då i varje gren kopplad mellan de logiska grindarna 6.5A och det ena kraft- steget 5.A en pulsförlängande enhet 6.l5.l, 6.l5.2 respektive 6.l5.3 vara inkopplad. Denna enhet kan utföras på olika sätt.

I blocket 6.l5.l visas den såsom exempel innefatta en mono- stabil vippa 6.16 matad på sin ingång med signalen på den aktuella utgången från de logiska gindarna 6.5A. Vippans 6.16 aktiveringstid är densamma som nämnda minimivärde på del- pulsernas varaktighet. Vippans 6.16 utgång och aktuell utgång på de logiska grindarna 6.5A år kopplade till var sin ingång på en ELLER-grind 6.17. Grindens 6.17 utgång är kopplad till ena ingången på det ena kraftsteget S.A.

Det i fig. 8 visade styrarrangemanget illustreras led konven- tionella kretsar. Det är i enlighet med modern teknik emeller- tid uppenbart att styrningen lika väl kan åstadkommas med en mikrodator försedd med ett program. t_e;, som simulerar kopplingen i fig. 8. 10 i 457 307-- 17 Den i Eig. 7 visade styrningen har icke illuetrerats av en kopplingskrets. Detta beror på att den där visade styrningen inte är helt lätt att åstadkomma med konventionell kretskopp- lingstekník, dvs. rent hârdvarumässigt. Däremot år denna styr- ning enkel att åstadkomma programvarumässigt med en dator.

Programmet innehåller då programalingor för att ge tiderna Tl och T2 och Tl + T2 och víllkorssatser för att avkorta tiden Tl vid avkänt maxströmstíllstånd och att minst vänta tiden T2 innan nästa delpulsperiod inleds.

Många modifieringar är möjliga inom ramen för uppfinningen.

Claims (6)

457 307% 10 15 20 25 30 35 18 Patentkrav
1. l. Förfarande vid reglering av borstlös likströnsnotor med minst två faslindningar. vilka tillförs strönpulser vilkas frekvens och varaktighet styrs led drivpulser synkroniserade med rotorns vridning. vilka drivpulsers frekvens sammanhänger med motorns varvtal, varvid varje drivpuls innefattar tvâ eller flera med bestånd delpulsfrekvens uppträdande puls- breddsmodulerade delpulser (Pl. P2, P3 respektive P4. P5. P6), där varje delpulsperiod består av en delpuls följt av en pulspaus, varvid notorströnnen övervakas för upptäckande av ett eventuellt naxströnstillstànd under delpuls. då notor- strömmen har uppnått ett högsta tillåtna värde och vid detek- tering av ett naxströnstilistând öka pu1spaus/puls-förhållan- det i de delpulsperioder där denna detektering sker, k ä n - n e t e c k n a t av att vid detektering av naxströnstill- stånd (01 - OS) under en delpuls ifrågavarande delpuls från en viss första tidpunkt inhiberas under resten av delpuls- perioden oavsett on laxströnstillstândet upphör under denna delpulsperiod eller ej, att on naxströnstillstandet har upp- hört vid början av nästa delpulsperiod inledningen av nästa delpuls sker vid denna periods början, och att on laxströns- 'tillståndet fortfarande detekteras vid början av nästa del- pulsperiod inledningen av nästa delpuls sker vid den tid- punkt, där detekteringen av naxströnstillstândet upphör.
2. 2. förfarande enligt krav l. k ä n n e t e c k n a t av att en minimitid sätts pâ varaktigheten av en puls. och att nännda vissa första tidpunkt för avkortning av delpulsen vid detekterat naxströnstillstand nornait sannanfaller ned tid- punkten för detekteringen av naxströnstillstandet nen sannan- faller med tidpunkten när nininitiden för pulsens varaktighet har löpt till ända on laxströlstillstândet detekteras före denna tidpunkt. k ä n n e t e c k - av att inou ett delpulsintervall led detekterat
3. 3. Förfarande enligt krav l eller 2, n a t naxströnstillstând detektering utföres av i förväg bestända 10 15 20 25 30 35 .45-7 3.07 19 minströmstillstând. då notorströnnen har uppnått ett värde, som ej får underskridas inon detta delpulsintervall. och att vid detekterat ninströmstillstând pågående pulspaus avkortas och nästa delpulsperiod påbörjas från en viss andra tidpunkt under bibehållande av den ordinarie periodlängden (T) för nästa delpulsperiod och följande delpulsperioder (fig. 6 och 7).
4. 4. Förfarande enligt krav 3, k å n n e t e c k n a t av att den vissa andra tidpunkten sannanfaller ned tidpunkten för detekteringen av ninströnstillståndet (fig. 6).
5. 5. förfarande enligt krav 3. k ä n n e t e c k n a t av att en minsta tid (T2) för pulspausen näste förlöpa efter en del- puls, och att vid detekteringen av ninströnstillständet, on minsta tiden för pulspausen har gått till ända efter den del- puls son har avkortats vid känt naxströnstillstând. den vissa andra tidpunkten sammanfaller ned tidpunkten för detektering- en av ninströlstillstândet, och on ninsta tiden för puls- pausen ej har gått till ända. den andra vissa tidpunkten san- nanfaller med den tidpunkt, när minsta pulspaustiden har löpt ut. k ä n n e - t e c k n a t av att ninströlstillstàndsdetekteringen insät- tes enbart när motorns varvtal överstiger ett visst varvtal. 6. förfarande enligt något av kraven 3 - 5. 7. Anordning för reglering av borstlös likströlsnotor (1) ned minst tvâ faslindningar (2', 2', 3', 3'. 4', 4'). vilken anordning innefattar en kraftenhet (5) för att till faslind- ningarna tillföra strönpulser, vilkas frekvens och varaktig- het styrs ned drivpulser till kraftenheten (5). en styrenhet (6) för alstring av drivpulser synkroniserade led rotorns vridning, där drivpulsernas frekvens sallanhânger led lotorns varvtal. och varje drivpuls nornalt består av tvâ eller flera regelbundet uppträdande pulsbreddsnodulerade delpulser (Pl. P2, P3 respektive P4. P5. P6) ned efterföljande pulspauser. givare (8) för avkänning av notorströnnen för upptäckande av ett eventuellt naxtrönstillstând, då notorströnnen har upp- nått ett för den rådande tidpunkten högsta tillåtna värde. ¿s7tsn7 10 15 20 25 iso 35 20 varvid styrenheten (6) är anordnad att öka pulspaus/puls-för- hâllandet under de delpulsperioder där naxströnstillstånd detekteras, k â n n e t e c k n a d av att styrenheten innefattar ett arrangemang (6.lC. 6.2, 6.3) anordnat att vid detektering av naxströnstillstånd under alstring av en del- puls avkorta den till kraftenheten tillförda delpulsen ned hela dess från en viss första tidpunkt nornalt återstående del oavsett on naxströnstillståndet upphör under återstoden av delpulsperioden och ett arrangenang (6.lA. 6.3. 6.4) an- ordnat att efter detektering av naxströnstillstånd inleda alstringen av nâstföljande delpuls vid den nornala början av nästa delpulsperiod on naxströnstillståndet har upphört vid denna tidpunkt eller fördröjt till den tidpunkt när nax- strönstillståndet upphör on naxströnstillståndet pågår vid början av nästa delpulsperiod. 8- Anordning enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att styrenheten innefattar ett arrangenang (6.lS.l, 6.lS.2, 6-l5.3) anordat att on delpulsens varaktighet vid avkänt nax- strönstillstånd understiger en i förväg bestånd nininitid fördröja avkortningen av delpulsen till efter en tidpunkt då nininitiden har löpt ut och att annars låta den vissa tid- punkten sannanfalla ned tiden för detekteringen av naxströns- tillståndet. 9. Anordning enligt något av krav 7 eller 8. k â-n n e - t e c k n a d av att givarna (8) för avkânning av notor- strönnen även detekterar ett eventuellt ninströnstillstånd. då notorströnnen under delpulsperiod ned detekterat nax- strönstillstånd har nått ett värde, son under denna delpuls- period ej får underskridas, och att ett arrangenang (6.l0, 6.11. 6.12. 6.13) är anordnat för att vid detekterat ninströnstillstånd avkorta pågående delpulsperiod under bibehållande av ordinarie periodlângd (T) för efterföljande delpulsperioder. 10. Anordning enligt krav 9. k ä n n e t e c k n a d av ett tröskelvârdesarrangenang (6.l4) son ned ledning av signal* från i och för sig kända rotorpositionsgivare (7) för notorn (1) beräknar notorns varvtal och ger en signal när varvtalet u* 10 15 f n 451 W m, överstiger en viss nivå, och att arrangemanget (6.l0. 6.11.
6. 6.12. 6.13) för att avkorta pågående delpulsperiod enbart är aktiverat vid förekomst av signal från tröskelvärdesarrange- manget (6. 14). k ä n n e t e c k - av att arrangemanget (6.10. 6.11, 6.12, 6.13) för att avkorta pågående delpulsperiod är anordnat att avkänna att en minsta pulspaustid (T2) naste passera efter föregående del- puls innan avkortning sker. och att on ninsta tiden (T2) för pulspausen har gått till ände vid detektering av ninströns- tillståndet arrangemanget är anordnat att avkorta den pågåen- de pulspausen direkt vid detekteringen. och att on minsta tiden (T2) för pulspausen icke har löpt ut vid detektering av ninströmstillståndet arrangemanget är anordnat att fördröja avkortningen av den pågående pulspausen till tidpunkten för fullföljd av den minsta pulspaustiden (T2). ll. Anordning enligt krav 9 eller 10, n a d