DE29516268U1 - Leistungsregelung für ein Gebläse - Google Patents

Description

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Leistungsregelung für ein Gebläse

Die Erfindung betrifft eine Leistungsregelung für ein Gebläse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Leistungsregelung ist in der DE-44 23 736 Al beschrieben.

Bei dieser bekannten Leistungsregelung erfolgt das stetige Anpassen der vom Antriebsmotor bei wechselnden Lastbedürfnissen zu erbringenden Leistung dadurch, daß man die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors lastabhängig nachregelt. Das Messen der Last erfolgt durch den in die Versorgungsleitungen des Antriebsmotors geschalteten Stromfühler. Das von diesem abgegebene Ist-Stromsignal wird über eine Regeleinheit auf die Steuerklemme des steuerbaren Wechselrichters gegeben.

Die Leistungsregelung erfolgt bei dem bekannten Vorschlag somit in Abhängigkeit von der Amplitude des Ist-Stromsignales, wobei man durch Zwischenschalten eines Kennlinienkreises in die zwischen dem Ausgang des Stromfühlers und der Steuerklemme des Wechselrichters liegende Signalstrecke das Regelverhalten vorgibt.

Die amplitudenabhängige Regelung ist aber für manche Anwendung nicht vollständig zufriedenstellend, insbesondere ist das Auffinden der für einen bestimmten Anwendungsfall richtigen Kennlinie schwierig.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Leistungsregelung für ein Gebläse angegeben werden, welche ohne Vorgabe einer anwendungsspezifischen Kennlinie die Drehzahl des Antriebsmotors der momentanen Last anpaßt.

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Im Anspruch 1 sind die strukturellen Merkmale einer diese Aufgabe lösenden Leistungsregelung angegeben.

Diese arbeitet in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit des zum Antriebsmotor fließenden Stromes.

Die erfindungsgemäße Leistungsregelung hat einen apparativ sehr einfachen Aufbau, kommt insbesondere ohne einen Kennlinienkreis aus.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 erlaubt zuverlässig auch eine Bestimmung nur kleiner Änderungen in der Stromstärke und damit ein feines Ausregeln auch nur kleiner Fehlanpassung der vom Antriebsmotor abgegebenen Ist-Leistung.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 erlaubt es auf einfache Weise, die Regelkonstante vorzugeben.

Bei einer Leistungsregelung gemäß Anspruch 4 kann die Einstellung der Regelkonstanten noch vom Benutzer vorgenommen werden.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird erreicht, daß man den elektrischen Antriebsmotor zu einem sehr raschen Hochlaufen auf Soll-Drehzahl veranlassen kann, wenn man den zweiten Eingang des Addierkreises kurzfristig mit dem Ausgangssignal des mit diesem verbundenen Festwertspeichers beaufschlagt.

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Bei einer Leistungsregelung gemäß Anspruch 7 kann der Benutzer einfach diese beim Einschalten des Gebläses zunächst gewünschte Soll-Drehzahl vorgeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur l: ein Blockschaltbild eines Gebläses für die Klimaanlage eines Gebäudes, welches mit einer

bedarfsabhängigen Leistungsnachregelung versehen ist; und

Figur 2: das Schaltbild eines digitalen Differenzierkreises, welcher Teil der in Figur 1 gezeigten

Leistungsregelung ist.

In Figur 1 ist mit 10 ein Gebläse bezeichnet, welches über eine Leitung 12 mit einer nur schematisch angedeuteten variablen Last 14 verbunden ist. Diese kann z.B. durch eine Vielzahl einstellbarer Luftauslaßöffnungen einer Hei&zgr;/Klimaanlage gebildet sein.

Das Gebläse 10 hat ein umlaufendes mit Schaufeln bestücktes Förderelement 16, welches kreiselradähnlich ausgebildet sein kann oder eine Tangentxallufterwalze sein kann. Bei derartigen und ähnlichen Förderelementen hängt die vom Gebläse pro Zeiteinheit geförderte Luftmenge von der Drehzahl des Fördere 1 ententes 16 ab. 30

Das Förderelement 16 ist, wie durch eine gestrichelte Linie 18 angedeutet, mit der Abtriebswelle eines elektrischen Antriebsmotors 20 verbunden. Der Antriebsmotor 20 läuft mit einer Frequenz um, die von der Frequenz seines Speisestroms abhängt.

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Die Erregung des Antriebsmotors 20 erfolgt durch einen in seiner Arbeitsfrequenz steuerbaren Wechselrichter 22, dessen Leistungseingang mit einer Netzleitung 24 verbunden ist.

In eine zwischen den Ausgang des Wechselrichters 20 und den Anschlußklemmen des Antriebsmotors 20 verlaufende Arbeitsleitung 26 ist ein Stromfühler 28 eingefügt.

Der Ausgang des Stromfühlers 28 ist mit dem Eingang eines A/D-Wandlers 30 verbunden. Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 30 wird auf einen Eingang eines digitalen Differenzierkreises 32 gegeben.

Bezeichnet man das vom Stromfühler 28 abgegebene Ist-Stromsignal mit i, so erhält man am Ausgang des Differenzierkreises 32 das zeitlich differenzierte Ist-Stromsignal di/dt.

Der Ausgang des. Differenzierkreises 32 ist mit dem einen Eingang eines digitalen Multiplizierkreises 34 verbunden. Dessen zweiter Eingang ist mit dem Ausgang eines Festwert-Speichers 36 verbunden. Letzterer enthält eine Mehrzahl von Skalierfaktoren, von denen jeweils einer aktiviert werden kann, z. B. durch Verstellen einer Adressierbrücke 38, die wahlweise mit einer von mehreren Adressklemmen des Festwertspeichers 36 verbindbar ist.

Am Ausgang des Multiplizierkreises 34 erhält man somit ein skaliertes differenziertes Ist-Stromsignal s &khgr; di/dt, wobei s der vom Festwertspeicher 36 bereitgestellte Skalierungsfaktor ist.

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Das skalierte, differenzierte Ist-Stroiasignal wird auf den einen Eingang eines digitalen Summierkreises 40 gegeben. Dessen zweiter Eingang ist über einen durch eine Feder 42 in die in der Zeichnung wiedergegebene Ruhestellung vorgespannten Umschalter 44 normalerweise mit dem Ausgang des Summierkreises 40 verbunden. Der Ausgang des Summierkreises 40 ist mit dem Eingang eines D/A-Wandlers 46 verbunden, und dessen Ausgang stellt das Steuersignal für die Frequenz-Steuerklemme des Wechselrichters 22 bereit.

Die oben beschriebene Leistungsregelung arbeitet folgendermaßen :

Nimmt der Strom durch den Antriebsmotor 20 ab, was anzeigt, daß die variable Last 14 weniger Luftmengenleistung benötigt, so ist das differenzierte Ist-Stromsignal und das skalierte differenzierte Ist-Stromsignal negativ. Damit nimmt das Ausgangssignal des Summierkreises 40 ab. Entsprechend stellt der D/A-Wandler 46 nur ein kleineres Steuersignal für den Wechselrichter 22 bereit, so daß dieser die Frequenz des auf den Antriebsmotor gegebenen Stromes herabsetzt. Damit läuft dann das vom Antriebsmotor 20 angetriebene Gebläse 10 langsamer.

Der vorbeschriebene Zyklus läuft solange ab, bis keine Änderung in dem dem Antriebsmotor 20 zugeführten Strom mehr erfolgt. Unter diesen stationären Bedingungen läuft dann die Anlage weiter, bis eine weitere Änderung der Last 14 erfolgt.

Benötigt die Last 14 umgekehrt mehr Leistung als momentan bereitgestellt wird, so steigt der Strom durch den Antriebsmotor 20 an. Entsprechend sind das differenzierte Ist-Stromsignal und das skalierte differenzierte Ist-

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Stromsignal positiv, am Ausgang des Summierkreises 40 wird ein höheres Signal erhalten, ebenso am Ausgang des D/A-Wandlers 46, und damit wird dann der Wechselrichter 22 zum Arbeiten mit höherer Frequenz angesteuert und das Gebläse 10 läuft entsprechend schneller.

Der vorbeschriebene Zyklus läuft wieder solange ab, bis das differenzierte Ist-Stromsignal wieder auf Null gefallen ist. unter den dann eingestellten Verhältnissen läuft die Anlage weiter, bis eine neuerliche Änderung der Last 14 eintritt.

Das Arbeiten der verschiedenen oben beschriebenen digitalen Schaltkreise erfolgt in Zyklen unter Steuerung durch einen Taktgeber 48, der in Abständen, die in der Praxis eine Sekunde betragen können, Taktimpulse auf eine Taktleitung C abgibt. Die Verbindungen zwischen dem Taktgeber 48 und den einzelnen digitalen taktweise betriebenen Schaltkreisen sind in Figur der besseren Übersichtlichkeit halber nicht im einzelnen eingetragen. Die getakteten Schaltkreise sind aber durch ein im Inneren des entsprechenden Kastens eingetragenes C gekennzeichnet.

Um bei einem völligen Neuanlaufen der Anlage ein rasches Hochfahren der Drehzahl zu ermöglichen, kann man den zweiten Eingang des Summierkreises 40 kurzfristig durch Betätigen des Umschalters 44 entgegen der Kraft der Feder 42 mit dem Ausgang eines weiteren Festwertspeichers 50 verbinden. Dieser enthält unterschiedliche Signale, die verschiedenen gewünschten Soll-Drehzahlen entsprechen. Das Auswählen des jeweiligen Signales erfolgt wieder unter Verwendung einer Adressierbrücke 52, die wahlweise mit einer einer Mehrzahl unterschiedlicher Adressklemmen des Festwertspeichers 52 verbindbar ist. 35

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In Abwandlung des oben beschriebenen Ausführungsbeispieles kann man für eine vereinfachte Leistungsregelung auch den Ausgang des Differenzierkreises 32 direkt mit dem Eingang des Summierkreises 40 verbinden, wobei dann der Festwertspeicher 36 und der Multiplizierkreis 34 entfallen. In weiterer Abwandlung kann man auch den Umschalter 44 und den Festwertspeicher 50 weglassen.

In nochmals weiterer Abwandlung kann man anstelle eines Teiles oder aller der logische Funktionen erfüllenden digitalen Schaltkreise einerseits analoge Schaltkreise vorsehen oder andererseits einen einzigen Prozessor vorsehen, der über entsprechende Programmblöcke die Teilaufgaben der verschiedenen Schaltkreise 32, 34 und 40 erledigt. 15

Wie aus Figur 2 ersichtlich, kann der digitale Differenzierkreis 32 einen Rechenkreis 54 aufweisen, an welchen eingangsseitig ein getakteter Pufferspeicher 56 angeschlossen ist. Der Rechenkreis 54 arbeitet ferner mit einem getakteten Zwischenspeicher 58 zusammen und stellt die differenzierte Eingangsgröße in einem getakteten Ausgangspeicher 60 bereit.

Groß gesprochen arbeitet der in Figur 2 gezeigte Differenzierkreis 32 so, daß der Rechenkreis 54 jeweils bei Erhalt eines Taktimpulses den Inhalt von Pufferspeicher 56 und Zwischenspeicher 58 einliest, die Differenz der beiden Speicherinhalte berechnet und letztere in den Ausgangsspeicher 60 abspeichert. Zugleich wird das aus dem Pufferspeicher 56 übernommene Signal in dem Zwischenspeicher 58 abgelegt, so daß es dort für den nächsten Arbeitszyklus bereitsteht.

Claims (7)

PaCeM- aiisprüche

1. Leistungsregelung für ein Gebläse (1O)₇ welches durch einen drehzahlsteuerbaren elektrischen Antriebsmotor (20) angetrieben wird, mit einem den Antriebsmotor (20) speisenden steuerbaren Wechselrichter (22), mit einem zwischen den Wechselrichter (22) und den Antriebsmotor (20) geschalteten Stromfühler (28), der ein Ist-Stromsignal bereitstellt, und mit einer in Abhängigkeit vom Ist-Stromsignal arbeitenden Steuereinheit (46), deren Ausgang mit der Steuerklemme des Wechselrichters (22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Stromfühlers (28) ein Differenzierkreis (32) angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal als Eingangsgröße auf die Steuereinheit (46) gegeben wird.

2. Leistungsregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stromfühler (28) ein A/D-Wandler nachgeschaltet ist und der Differenzierkreis (32) ein digitaler Differenzierkreis ist.

3. Leistungsregelung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Multiplizierkreis (34), dessen

einer Eingang an den Ausgang des Differenzierkreises (32) angeschlossen ist, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang eines Festwertspeichers (36) verbunden ist, und dessen ein entsprechend skaliertes differenziertes Ist-Stromsignal bereitstellender Ausgang mit dem Eingang der Steuereinheit (46) verbunden ist.

4. Leistungsregelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Festwertspeicher (36) einstellbar

(38) ist.

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5. Leistungsregelung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, gekennzeichnet durch einen dem Eingang der Steuereinheit (46) vorgeschalteten Summierkreis (40), dessen erster Eingang mit dem gegebenenfalls skalierten differenzierten Ist-Stromsignal beaufschlagt ist und dessen zweiter Eingang mit seinem Ausgangssignal beaufschlagt ist.

6. Leistungsregelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang des Summierkreises

(40) wahlweise (44) mit dem Ausgangssignal eines Festwertspeichers (50) beaufschlagbar ist.

7. Leistungsregelung nach Anspruch 6, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der mit dem zweiten Eingang des Summierkreises (40) verbundene Festwertspeicher (50) einstellbar (52) ist.