DE3690376C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteuerung mit einem mehrphasigen Synchronmotor, der über ei­ nen Leistungswechselrichter mit einer Mehrzahl von Schaltelementen aus einer Gleichstromquelle ge­ speist wird, wobei die dem Synchronmotor zugeführte Leistung durch eine Impulsbreitenmodulatorschaltung entsprechend einem Drehzahleinstellbefehl gesteuert wird.

Solche Motorsteuerungen sind z. B. aus der DE 31 45 232 A1 und DE 32 26 547 A1 bekannt, die während der antrei­ benden Phase einen motorischen und einen Kurzschluß­ betrieb und während der bremsenden Phase einen Ge­ genstrom- und einen Kurzschlußbetrieb entsprechend einer Pulslängenmodulation aufweisen, wobei der Strom während des Kurzschlusses entsprechend der Rotationsspannung und der Zeitkonstanten des Krei­ ses abfällt.

Motorsteuerungen dieser Art sollen nachfolgend anhand der Fig. 5 bis 12 näher erläutert werden.

In Fig. 5 ist ein Synchronmotor 1 mit einem permanent­ magnetischen Rotor gezeigt. Der Synchronmotor 1 enthält Dreiphasen-Antriebswicklungen, einen Rotorwinkelsensor 2 zum Feststellen der Rotorposition des Synchronmotors 1 und einen Winkelkodierer 3 zum Feststellen der Drehrichtung und der Drehzahl des Synchronmotors 1. Außerdem ist ein Leistungswechselrichter 4 vorgesehen, der Leistungs­ transistoren Tr 1 bis Tr 6 zum Anschalten des Stromes an die entsprechenden Antriebswicklungen des Synchronmotors 1 sowie den entsprechenden Transistoren Tr 1 bis Tr 6 parallel geschaltete Dioden D 1 bis D 6 enthält. Weiter ist eine Gleichstromquelle 5 und ein Steuerabschnitt 6 zum Steuern der Erregung der Transistoren Tr 1 bis Tr 6 des Leistungs­ wechselrichters 4 vorgesehen, wobei der Steuerabschnitt 6 als Blockschaltbild dargestellt ist, das nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird.

Insbesondere ist ein Verteilerabschnitt 61 vorgesehen, dem Signale vom Rotorwinkelsensor 2 zugeführt werden, sowie eine Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 und eine Vorwärts/ Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63. Der Verteilerab­ schnitt 61 gibt ein Signal aus, das anzeigt, welche der Transistoren des Leistungswechselrichters 4 eingeschaltet werden sollen. Die Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 erzeugt impulsbreitenmodulierte Signale (nachfolgend PWM- Signale genannt), die einem später noch zu beschreibenden Drehzahleinstellsignal entsprechen, während die Vorwärts/ Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 Signale ausgibt, die anzeigen, in welcher Richtung (vorwärts oder rückwärts) das Drehmoment des Synchronmotors 1 durch einen Drehzahl­ einstellbefehl bereitgestellt werden soll, der später noch im einzelnen beschrieben wird. Außerdem ist eine Basis­ treiberschaltung 64 vorgesehen, die die Basisströme der Transistoren Tr 1, Tr 2 und Tr 3 steuert, die mit dem Pluspol der Gleichstromquelle 5 verbunden sind. Eine andere Basis­ treiberschaltung 65 steuert auf ähnliche Weise die Basis­ ströme der Transistoren Tr 4, Tr 5 und Tr 6, die mit dem Minuspol der Gleichstromquelle 5 verbunden sind. Weiterhin ist eine Stromdetektorschaltung 7 vorgesehen zum Messen des durch die Antriebswicklungen des Synchronmotors 1 fließenden Stromes sowie ein Drehzahl-Verstärker zum Ver­ gleichen und Verstärken des Drehzahlbefehls und des Ausgangs­ signals des Winkelkodierers 3. Es sei noch erwähnt, daß das Ausgangssignal des Drehzahl-Verstärkers 8 mit dem Ausgangssignal der Stromdetektorschaltung 7 verglichen und anschließend der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 sowie der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 als Dreh­ zahleinstellbefehl zugeführt wird.

Fig. 6 zeigt die Arbeitsweise des Verteilerabschnittes 61, wobei (a), (b) und (c) die Positionssignale angeben, die sich um einen elektrischen Winkel von 120° voneinander unterscheiden und dem Rotorwinkelsensor 2 abgegeben werden. Der Impulszug (d) zeigt das Ausgangssignal der Vorwärts/ Rückwärts-Entscheidungsschaltung, wobei ein "hoher" Pegel die Vorwärtsrichtung und ein "niedriger" Pegel die Rückwärts­ richtung anzeigt. Der Impulszug (e) bezieht sich auf das Ausgangssignal der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62, und (f) bis (k) zeigen Ausgangssignale der Verteilerschaltung 61 an, die den Basistreiberschaltungen 64 und 65 zugeführt werden.

Nachfolgend soll die Funktion einer Wechselstrom-Servomotor- Steuerung des vorstehend angegebenen Aufbaus kurz erläutert werden.

Zunächst soll ein Fall angenommen werden, in dem die tat­ sächliche Drehzahl des Synchronmotors 1 niedrig im Vergleich zum Drehzahlbefehl ist.

Das Ausgangssignal des Drehzahl-Verstärkers 8 wird durch Vergleich und Verstärkung des Drehzahlbefehls und des Signals des Winkelkodierers 3 erhalten und gibt die Richtung der Beschleunigung an, während der durch Vergleich des Ausgangs­ signals des Drehzahl-Verstärkers 8 mit dem Ausgangssignal der Stromdetektorschaltung 7 erhaltene Drehzahleinstellbefehl der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 und der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 in der Form eines Be­ schleunigungssignals zugeführt wird. Dementsprechend liefert die Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 ein Signal zur Vorwärtsdrehung, und gleichzeitig bewegt sich das Ausgangssignal der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 in Richtung auf ein erhöhtes Einschalt-Verhältnis, so daß der durch die Antriebswicklungen des Synchronmotors 1 fließende Strom zwecks Beschleunigung erhöht wird. Da diese Beschleunigung anhält bis der Drehzahlbefehl und das Signal des Winkelkodierers 3 miteinander zusammentreffen (korrekter­ weise bleibt die Dauerzustandsabweichung bestehen), nimmt die Drehzahl des Synchronmotors 1 schließlich den Wert des Drehzahlbefehls an.

Ist die Drehzahl des Synchronmotors 1 höher als der Wert des Drehzahlbefehles, so wird das Ausgangssignal der Vorwärts/ Rückwärts-Entscheidungsschaltung für eine Rückwärtsdrehung bemessen und der Synchronmotor 1 wird verzögert, wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht.

Die Fig. 7 und 8 zeigen nur den Steuerabschnitt 6 der konventionellen Motorsteuerung nach Fig. 5. Es sind zwei konventionelle Systeme gezeigt, wie sie zur Erzeugung der Basistreibersignale für die Impulsbreitenmodulation verwendet werden. In den Fig. 7 und 8 besteht der Verteilerabschnitt 61 aus einer Verteilerschaltung 61 a, der die Ausgangssignale des Rotorwinkelsensors 2 und der Vorwärts/Rückwärts-Ent­ scheidungsschaltung 63 zugeführt werden, um die entsprechenden Basissignale zu erzeugen; außerdem enthält der Verteiler­ abschnitt 61 UND-Schaltungen 61 b sowie UND-Schaltungen 61 b und 61 c.

Die Fig. 9 und 10 zeigen die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 7.

Fig. 9 (a) zeigt einen Zustand, in dem die Transistoren Tr 1 und Tr 6 eingeschaltet sind, während die anderen Transistoren im Zustand der Vorwärtsrotation ausgeschaltet sind. Der Strom fließt von der Phase U zur Phase W der Antriebswicklungen des Synchronmotors 1. Fig. 9 (b) zeigt den Fall, daß die Transistoren Tr 1 und Tr 6 gegenüber dem Zustand nach Fig. 9 (a) gesperrt sind. Bei Anwendung der Impulsbreitenmodulation wechseln die Zustände nach den Fig. 9 (a) und 9 (b) sich wiederholt ab. Fig. 10 zeigt die dazugehörigen Wellenformen, wobei (d) das Ausgangssignal der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63, (e) das Ausgangssignal der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 und (f), (g) sowie (h) die Ausgangssignale der Basistreiber­ schaltung 64 zeigen. (i), (j) und (k) zeigen die Ausgangs­ signale der Basistreiberschaltung 65, und (l) zeigt die Wellenform des von der Phase U zur Phase W der Antriebs­ wicklungen des Synchronmotors 1 fließenden Stromes. Fig. 10 zeigt die Teile I und II der Fig. 6, wobei die entsprechenden Symbole gemeinsam benutzt werden.

Da in einem solchen bekannten System die Transistoren auf der Seite des Pluspols und auf der Seite des Minuspols der Gleichstromquelle während der Impulsbreitenmodulation beide ausgeschaltet werden, enthält der fließende Strom eine verhältnismäßig große Welligkeit, was den Nachteil der elektromagnetischen Erzeugung von Geräuschen hat. Dies führt besonders dann zu Problemen, wenn der Motor nur geringe Geräusche erzeugen darf.

Die Fig. 11 und 12 zeigen die Funktionen des anderen Systems, d. h. der Schaltung nach Fig. 8. Fig. 11 (a) zeigt den Fall, bei dem der Strom in den Antriebswicklungen des Synchron­ motors 1 im Falle der Vorwärtsrotation von der Phase U zur Phase W fließt, während Fig. 11 (b) den Fall zeigt, in dem nur der Transistor Tr 1 gegenüber dem Zustand nach Fig. 11 (a) abgeschaltet wird. Im Zuge der Impulsbreitenmodulation wechseln sich die Zustände nach Fig. 11 (a) und 11 (b) wieder­ holt ab.

Fig. 12 zeigt die dazugehörigen Wellenformen, wobei (d) das Ausgangssignal der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungs­ schaltung 63, (e) das Ausgangssignal der Impulsbreitenmodulator­ schaltung 62 und (f), (g) und (h) die Ausgangssignale der Basistreiberschaltung 64 zeigt. (i), (j) und (k) zeigen die Ausgangssignale der Basistreiberschaltung 65, während (l) die Wellenform des durch die Antriebswicklungen des Synchron­ motors 1 fließenden Stromes zeigt, der von der Phase U zur Phase W fließt. Fig. 12 entspricht den Teilen I und II der Fig. 6, wobei entsprechende Symbole gemeinsam benutzt werden. Da in diesem System die Impulsbreitenmodulation nur auf die Transistoren am Pluspol der Gleichstromquelle 5 (nachfolgend als obere Transistoren bezeichnet) angewendet wird, wird die Welligkeit des durch den Synchronmotor 1 fließenden Stromes während der Vorwärtsrotation reduziert, so daß es möglich ist, einen leisen Motor mit weniger elektromagnetisch erzeugten Ge­ räuschen zu realisieren. Andererseits tritt jedoch während der Rückwärtsrotation der Effekt auf, daß auch dann, wenn die Transistoren am Pluspol der Gleichstromquelle 5 ausgeschaltet sind, der durch die Spannung des Motors und die Impedanz der Wicklung bestimmte Strom durch die Transistoren am Minuspol (nachfolgend als untere Transistoren bezeichnet) weiterfließt.

Obwohl dieses vorstehend beschriebene System für die Steuerung von kleineren Motoren mit kleinen Induktionsspannungen und verhältnismäßig großen Wicklungsimpedanzen verwendet werden kann, ist es jedoch für größere Motoren wegen des trotz der Impulsbreitenmodulation hohen Verluststromes nicht geeignet.

Aus ETZ-A, Bd. 86 (1965), H. 1, S. 20 bis 23 ist ein Antrieb eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit Impulsbreitenmodulation während des Antriebs und während der Bremsung bekannt, wobei wie oben an Hand Fig. 10 beschrieben während der Antriebsphase motorischer und rückspeisender Be­ trieb und während der Bremsung ein Gegenstrom und ein generatorischer Betrieb entsprechend der Impuls­ längenmodulation stattfindet.

Alle diese bekannten Motorsteuerungen haben den Nachteil, daß die Ströme in den Antriebswicklungen durch in den einzelnen Phasen angeordnete Stromsensoren einzeln gemessen werden müssen, was nicht nur zu höheren Kosten wegen der Stromsensoren sondern aufgrund der besseren Isolation gegenüber den Phasenspannungen die gesamte Anordnung verteuert.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 35 25 210 C2 ist eine Steuerung für einen Synchronmotor über einen Impulswechselrichter bekannt, bei dem der Strommeßwiderstand im Zwischenkreis angeordnet ist. Außerdem ist es aus der US-PS 42 70 074 bekannt, im Zwischenkreis einen Widerstand anzuordnen, um bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromes den Strom durch die Wicklungen zu unterbrechen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Motorsteuerung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der unter Vermeidung von elektromagnetisch erzeugten Geräuschen im Motor die Ströme in den Antriebswicklungen zwecks Motorsteuerung auf einfache Weise durch nur einen einzigen Stromsensor gemessen werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Mittel gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen Fig. 1-4 näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Motorsteuerung;

Fig. 2 Impulsdiagramme für die Funktionen der verschiedenen Teile der Schaltungsanordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 ein detaillierteres Schaltbild der Ausführungsform;

Fig. 4 Impulsdiagramme zu den Funktionen in dem Schaltbild nach Fig. 3;

Fig. 5 das Schaltbild einer konventionellen Motorsteuerung;

Fig. 6 Impulsdiagramme zu den Funktionen der Schaltungsanordnung nach Fig. 5;

Fig. 7 und 8 detaillierte Schaltbilder der Steuerabschnitte in der konventionellen Motorsteuerung;

Fig. 9 Diagramme zur Darstellung der Funktionen des Steuerabschnittes nach Fig. 7;

Fig. 10 Wellenformdiagramme für die Funktionen des Steuerabschnittes nach Fig. 7;

Fig. 11 Diagramme zur Darstellung der Funktionen des Steuerabschnittes nach Fig. 8; und

Fig. 12 Wellenformdiagramme zu den Funktionen des Steuerabschnittes nach Fig. 8.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Motorsteuerung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Synchronmotor 1 zu sehen sowie ein Rotorwinkelsensor 2, ein Winkelkodierer 3, ein Leistungswechselrichter 4, eine Gleichstromquelle 5, ein Steuerabschnitt 6 und ein Drehzahl-Verstärker 8, wobei die einzelnen Elemente denen der Fig. 5 ähnlich sind.

Es ist eine Verteilerschaltung 61 a vorgesehen, die die Signale eines Rotorwinkelsensors 2 und einer Vorwärts/Rückwärts- Entscheidungsschaltung 63 empfängt, um ein Basistreibersignal auszugeben. Eine Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 empfängt das Drehzahleinstellsignal, das am Ausgang des Drehzahl- Verstärkers 8 anliegt und gibt ein entsprechendes Impulsbreitenmodulationssignal ab. Die Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 erhält den Drehzahleinstellbefehl, um das Vorwärtsrotations- oder Rückwärtsrotations-Signal entsprechend auszugeben. Basistreiberschaltungen 64 und 65 steuern die Transistoren Tr 1 bis Tr 6 des Leistungswechselrichters 4 an, und es ist eine erste logische Schaltung 66 vorgesehen, die Signale von der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 und der Verteilerschaltung 61 a erhält, um Ausgangssignale an die Basistreiberschaltung 64 abzugeben. Eine zweite logische Schaltung 67 empfängt Signale von der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62, von der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 und der Verteilerschaltung 61 a, um entsprechende Ausgangssignale an die Basistreiberschaltung 65 abzugeben. Weiterhin ist eine Stromdetektorschaltung 7 vorgesehen, um den in der Gleichstromquelle 5 fließenden Strom zu messen.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Motorsteuerung erläutert.

Zunächst wird bei Zuführung des Drehzahlbefehls dessen Signal mit dem Signal des Winkelkodierers 3 verglichen und im Drehzahl-Verstärker 8 verstärkt, um danach der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 sowie der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 als Drehzahleinstellbefehl zugeführt zu werden. Die Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 gibt nach Empfang des Drehzahleinstellbefehls ein impulsbreitenmoduliertes Signal aus, das dem Wert des Signals entspricht. In ähnlicher Weise gibt die Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 bei Empfang des Drehzahleinstellsignals das Rückwärtsrotations- Signal aus, wenn das Signal ein Verzögerungssignal ist, das einen höheren Wert als ein vorbestimmter Pegel hat, während ein Vorwärtsrotations-Signal ausgegeben wird, wenn das Signal einen anderen Wert als vorstehend abgegeben hat.

Die Verteilerschaltung 61 a empfängt das Signal des Rotorwinkelsensors 2 und das Signal der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 und gibt Basistreibersignale zum Ansteuern des Leistungswechselrichters 4 aus, um auf diese Weise ein vorwärtsgerichtetes Drehmoment oder ein rückwärtsgerichtetes Drehmoment mit hohem Wirkungsgrad an den Synchronmotor 1 abzugeben.

Die erste logische Schaltung 66 verarbeitet das Signal von der Entscheidungsschaltung 61 a zur Impulsbreitenmodulation unter Berücksichtigung des Signals der Impulsbreitenmodulatorschaltung 61 zwecks Erzeugung von Signalen für die Basistreiberschaltung 64.

Ist das Signal der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 ein Vorwärtsrotations-Signal, so beeinflußt die zweite logische Schaltung 67 ebenfalls das Signal der Verteilerschaltung 61 a zur Impulsbreitenmodulation mittels des Signals der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62, um entsprechende Signale an die Basistreiberschaltung 65 zu liefern, und zwar in ähnlicher Weise wie im Falle der ersten logischen Schaltung 66. Ist das Signal jedoch ein Rückwärtsrotations-Signal, so wird das Signal der Verteilerschaltung 61 a unverändert ausgegeben, und zwar ohne Anwendung der Impulsbreitenmodulation. Die Basistreiberschaltungen 64 und 65 verstärken die Signale der ersten logischen Schaltung 66 und der zweiten logischen Schaltung 67, um die Transistoren Tr 1 bis Tr 6 des Leistungswechselrichters 4 anzusteuern.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Funktionen wird dann, wenn der Drehzahleinstellbefehl ein Einstellsignal hat, das größer als ein vorbestimmter Wert ist, ein Rückwärtsdrehmoment entsprechend der Amplitude dieses Signals an den Synchronmotor 1 gegeben. Hat das Drehzahlbefehlssignal jedoch einen anderen Wert als vorstehend angegeben, so wird ein Vorwärtsdrehmoment entsprechend der Amplitude des Signals auf den Synchronmotor 1 gegeben, d. h. also, daß der Synchronmotor 1 eine Drehzahl erhält, die der Drehzahl des Drehzahlbefehls entspricht.

Es ist also zu sehen, daß die Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung und wie bisher beschrieben, das Problem der elektromagnetisch erzeugten Geräusche während der Vorwärtsdrehung und das Problem des während der Rückwärtsdrehung zirkulierenden Stromes im Vergleich mit der konventionellen Schaltung löst, indem die Impulsbreitenmodulation nur in bezug auf die oberen Transistoren angewandt wird, wenn das Ausgangssignal der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 ein Vorwärtsrotations-Signal ist, d. h., wenn dem Synchronmotor 1 ein Vorwärtsdrehmoment zugeleitet wird. Gleichzeitig wird jedoch die Impulsbreitenmodulation sowohl auf die oberen als auch auf die unteren Transistoren angewendet, wenn das Ausgangssignal ein Rückwärtsrotations-Signal ist, d. h., wenn dem Synchronmotor 1 ein Rückwärtsdrehmoment zugeleitet wird.

Fig. 2 zeigt die Wellenformen an verschiedenen Teilen der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 zwecks besserer Erläuterung der Funktion. Die Kurvenzüge (a), (b) und (c) der Fig. 2 zeigen die Ausgangssignale des Rotorwinkelsensors 2, (d) bezieht sich auf das Ausgangssignal der Vorwärts/Rückwärts- Entscheidungsschaltung 63, wobei ein hoher Pegel der Vorwärtsrichtung und ein niedriger Pegel der Rückwärtsrichtung entspricht. (e) zeigt das Ausgangssignal der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62, (f), (g) und (h) zeigen die Ausgangssignale der Basistreiberschaltung 64, während (i), (j) und (k) die Ausgangssignale der Basistreiberschaltung 65 zeigen.

Nachfolgend wird eine spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 3 zeigt eine spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar Einzelheiten des Steuerabschnittes 6 der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 enthält die Verteilerschaltung 61 a, die Impulsbreitenmodulatorschaltung 62, die Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63, die Basistreiberschaltungen 64 und 65, die erste logische Schaltung 66 und die zweite logische Schaltung 67, wobei der Aufbau ähnlich ist wie in dem Steuerabschnitt 6 der Fig. 1.

Die erste logische Schaltung 66 ist mit UND-Schaltungen aufgebaut, deren Eingängen die Ausgangssignale der Verteilerschaltung 61 a und der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 zugeführt werden, während die zweite logische Schaltung 67 eine ODER-Schaltung enthält, deren Eingängen die Ausgangssignale der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63 und der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 zugeleitet werden, sowie UND-Schaltungen, deren Eingängen die Ausgangssignale der ODER-Schaltung und der Verteilerschaltung 61 a zugeführt werden.

Fig. 4 zeigt die Wellenformen an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung nach Fig. 3. Es wird der Fall angenommen, bei dem die Impulsbreitenmodulation in einem Zustand angewandt wird, bei dem ein Strom in dem Synchronmotor von der Phase U zur Phase W fließt (d. h., entsprechend den Zuständen I und II der Fig. 2). Der Kurvenzug (d) der Fig. 4 zeigt das Ausgangssignal der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung 63, (e) zeigt das Ausgangssignal der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62, (f), (g) und (h) bezeichnen die Ausgangssignale der Basistreiberschaltung 64, während (i), (j) und (k) die Ausgangssignale der Basistreiberschaltung 65 zeigen, und zwar in ähnlicher Weise wie die Signale der Fig. 2. Der Kurvenzug (l) zeigt die Wellenform des Stromes, der durch die Antriebswicklungen des Synchronmotors 1 fließt.

Da die Funktion der vorstehend beschriebenen Schaltung genau die gleiche ist, wie die in Verbindung mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 beschriebene, erfolgt die Beschreibung nur in gekürzter Form.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 enthält die Motorsteuerung gemäß der Erfindung eine Stromdetektorschaltung 7, die den durch die Gleichstromquelle 5 fließenden Strom mißt. Der Ausgang der Stromdetektorschaltung 7 ist mit der Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 verbunden. Die Stromdetektorschaltung 7 funktioniert in der Weise, daß sie ein EIN-Signal erzeugt, wenn der in der Gleichstromquelle 5 fließende Strom niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, während sie ein AUS-Signal erzeugt, wenn der Strom höher als der vorbestimmte Wert ist. Die Impulsbreitenmodulatorschaltung 62 ist derart ausgebildet, daß sie sofort ein AUS-Signal beim Empfang eines solchen AUS-Signals abgibt, und zwar unabhängig von dem Drehzahleinstellbefehl (d. h., dem Zustand, bei dem das EIN-Verhältnis der Impulsbreitenmodulation = 0 ist). Durch die vorstehend beschriebene Anordnung wird eine Schaltungsanordnung geschaffen, bei der die Transistoren ausgeschaltet werden, wenn der durch die Gleichstromquelle fließende Strom einen vorbestimmten Wert überschreitet, so daß dieser Strom nicht mehr weiter ansteigen kann.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung, wie sie bisher beschrieben wurde, ist es möglich, einen Mikrocomputer einzusetzen, um die erfindungsgemäße Motorsteuerung darzustellen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird die Stromwelligkeit gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch reduziert, daß die Schaltelemente des Leistungswechselrichters, die mit dem Pluspol (oder Minuspol) der Gleichstromquelle verbunden sind, nur während der Vorwärtsdrehung einer Impulsbreitenmodulation unterworfen werden (d. h. genauer gesagt, während der Erzeugung eines vorwärtsgerichteten Drehmomentes), und durch Anwendung der Impulsbreitenmodulation sowohl auf die Schaltelemente am Pluspol als auch am Minuspol während der Rückwärtsdrehung (d. h. genauer gesagt, während der Erzeugung eines Rückwärtsdrehmomentes). Wegen der reduzierten Welligkeit wird ein leiserer Betrieb gewährleistet, weil während der Vorwärtsdrehung weniger elektromagnetisch erzeugte Geräusche entstehen. Während der Rückwärtsdrehung werden Verlustströme aufgrund von zirkulierenden Strömen unterdrückt, so daß es möglich ist, eine Motorsteuerung mit hohem Wirkungsgrad bei niedrigen Kosten zu bauen.

LISTE DER IN DEN ZEICHNUNGEN BENUTZTEN BEZUGSZEICHEN

 1 Synchronmotor
 2 Rotorwinkelsensor
 3 Winkelkodierer
 4 Leistungswechselrichter
 5 Gleichstromquelle
 6 Steuerabschnitt
 7 Stromdetektorschaltung
 8 Drehzahl-Verstärker
61 a Verteilerschaltung
62 Impulsbreitenmodulatorschaltung
63 Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung
64, 65 Basistreiberschaltungen
66 erste logische Schaltung
67 zweite logische Schaltung

Claims (3)

1. Motorsteuerung mit einem mehrphasigen Synchronmotor (1), der einen Rotorwinkelsensor (2) aufweist;
mit einer Gleichspannungsquelle (5),
mit einem Leistungswechselrichter (4),
mit einer Mehrzahl von Schaltelementen (Tr 1-Tr 6) und
mit den Schaltelementen parallel geschalteten Dioden (D 1-D 6), wobei jeweils ein Paar von Schaltelementen (Tr 1, Tr 4; Tr 2, Tr 5; Tr 3, Tr 6) in Serie zwischen die Gleichspannungsquelle (5) geschaltet ist und die Antriebswicklungen des Synchronmotors (1) an die Verbindungspunkte der Paare angeschlossen sind;
mit einer Schaltung zum Ausgeben eines Drehzahleinstellbefehls für den Synchronmotor (1);
mit einer Impulsbreitenmodulatorschaltung (62) zum Ausgeben von impulsbreitenmodulierten Signalen entsprechend dem Drehzahleinstellbefehl;
mit einer Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung (63) zum Ausgeben eines Vorwärts/Rückwärts-Rotationssignals entsprechend dem Drehzahleinstellbefehl;
mit einer Verteilerschaltung (61 a) zum Ausgeben von Schaltsignalen, die den Schaltzustand des Leistungswechselrichters (4) entsprechend dem Signal des Rotorwinkelsensors (2) und dem Vorwärts/Rückwärts-Rotationssignal angeben;
mit einer ersten logischen Schaltung (66), der das impulsbreitenmodulierte Signal und das Schaltsignal als Eingangssignale zugeführt werden und die das Treibersignal für die Schaltelemente (Tr 1-Tr 3) ausgibt, die an den einen Pol der Gleichspannungsquelle (5) angeschlossen sind;
mit einer zweiten logischen Schaltung (67), der das Schaltsignal, das impulsbreitenmodulierte Signal und das Vorwärts/Rückwärts-Rotationssignal als Eingangssignale zugeführt werden und die das Treibersignal für die Schaltelemente (Tr 4-Tr 6) ausgibt, die an den anderen Pol der Gleichspannungsquelle (5) angeschlossen sind;
wobei die erste logische Schaltung (66) das Treibersignal zum Einschalten der Schaltelemente nur dann ausgibt, wenn das impulsbreitenmodulierte Signal und das Schaltsignal beide EIN-Signale sind; und
wobei die zweite logische Schaltung (67) das Treibersignal nur dann ausgibt, wenn das Schaltsignal ein EIN-Signal und der Vorwärts/Rückwärts-Rotationsbefehl ein Vorwärts-Rotationssignal ist oder wenn das impulsbreitenmodulierte Signal und das Schaltsignal beide EIN-Signale sind und der Vorwärts/Rückwärts- Rotationsbefehl ein Rückwärts-Rotationssignal ist; und
wobei eine Stromdetektorschaltung (7) vorgesehen ist, die den in der Gleichspannungsquelle (5) fließenden Strom mißt, um ein EIN-Signal an die Impulsbreitenmodulatorschaltung (62) auszugeben, wenn der Strom unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, und um ein AUS-Signal an die Impulsbreitenmodulatorschaltung (62) auszugeben, wenn der Strom oberhalb des bestimmten Wertes liegt.

2. Motorsteuerung nach Anspruch 1, wobei die erste logische Schaltung (66) aus UND-Schaltungen besteht, deren Eingänge an die Ausgänge der Verteilerschaltung (61 a) und der Impulsbreitenmodulatorschaltung (62) angeschlossen sind; und wobei die zweite logische Schaltung (67) durch eine ODER-Schaltung, deren Eingänge an die Ausgänge der Vorwärts/Rückwärts-Entscheidungsschaltung (63) und der Impulsbreitenmodulatorschaltung (62) angeschlossen sind, und durch UND-Schaltungen gebildet wird, deren Eingänge an die Ausgänge der ODER-Schaltung und der Verteilerschaltung (61 a) angeschlossen sind.

3. Motorsteuerung nach Anspruch 1, wobei die Schaltelemente (Tr 1-Tr 6) des Leistungswechselrichters (4) Leistungstransistoren sind.