DE10115873A1 - Verfahren zur Steuerung eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors - Google Patents
Verfahren zur Steuerung eines elektronisch kommutierten GleichstrommotorsInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors (10) mit einer geradzahlig mehrphasigen Statorwicklung (11), deren Wicklungsphasen (111-114) in Reihe mit je einem steuerbaren Halbleiterschalter (12) zueinander parallelgeschaltet sind, angegeben, bei dem in einem unteren Leistungsbereich des Gleichstrommotors (10) die Halbleiterschalter (12) innerhalb von in den einzelnen Wicklungsphasen (111-114) aufeinanderfolgenden Bestromungszeiten mit einem drehzahlabhängig vorgebbaren Tastverhältnis getaktet werden. Zur Reduzierung der in einem bestimmten Drehzahlbereich auftretenden maximalen Verlustleistungen in den Halbleiterschaltern (12) wird ein für eine in diesem Drehzahlbereich liegende Soll-Drehzahl erforderliches Soll-Tastverhältnis dadurch eingestellt, daß ein demgegenüber größeres und kleineres Tastverhältnis wechselweise eingestellt und die Einstellung der beiden Tastverhältnisse zeitlich so variiert wird, daß an der Statorwicklung (11) im Zeitmittel eine die Soll-Drehzahl (n¶soll¶) einregelnde Spannung liegt (Fig. 1).
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung
eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einer bekannten elektronischen Steuerschaltung für einen
elektronisch kommutierten Gleichstrommotor (EC-Motor) mit
einer dreiphasigen Statorwicklung und einem
permanentmagneterregten Rotor (DE 43 10 260 C1) sind drei als
MOS-FET ausgebildete Halbleiterschalter jeweils in Reihe mit
einer Wicklungsphase der Statorwicklung geschaltet und die
drei Reihenschaltungen in Parallelschaltung angeordnet. Die
Steueranschlüsse der Halbleiterschalter sind von
rotorstellungsabhängig kommutierungssignalgetriggerten
Steuersignalen derart beaufschlagbar, daß die
Halbleiterschalter mit einem durch die Länge der
Steuersignale vorgebbaren Stromflußwinkel innerhalb des
Kommutierungswinkels betreibbar sind (Blocksteuerung). Um die
Nachteile der Blocksteuerung im unteren Drehzahlbereich
(Auftreten hoher Stromspitzen bei langsam laufenden Motor und
erhöhte Geräuschentwicklung) zu vermeiden, wird in einem
unteren Drehzahlabschnitt bei einem Stromflußwinkel mit einem
Ansteuergrad von 100% die Amplitude der Steuersignale mit
zunehmender Drehzahl bis zu einer ersten Drehzahl erhöht
(Linearsteuerung), dann mit zunehmender Drehzahl bis zu einer
zweiten Drehzahl die Amplitude der Steuersignale bis zu einem
Maximum erhöht und gleichzeitig der Ansteuergrad des
Stromflußwinkels (Blocklänge) von 100% auf einen kleineren
Wert verringert. Ab der zweiten Drehzahl wird dann mit
zunehmender Drehzahl bis zur Maximaldrehzahl bei
Maximalamplitude der Steuersignale der Ansteuergrad von dem
kleineren Wert bis auf 100% erhöht. Die reine Blocksteuerung
im oberen Drehzahlbereich vermeidet die der Linearsteuerung
anhaftenden Nachteile des schlechteren Wirkungsgrads.
Bei drehzahlverstellbaren EC-Motoren, auch bürstenlose
Gleichstrommotoren genannt, gibt es Motortopologien, bei
denen die Verlustleistung in den Halbleiterschaltern nicht
mit der Motorleistung zunimmt, sondern im Teillastbereich
höher sind als im Vollastbereich. Dies ist besonders
nachteilig für Antriebe, deren Eigenkühlung mit steigender
Leistungsabgabe des Gleichstrommotors zunimmt, wie z. B. bei
Pumpenmotoren, die sich über das zu fördernde Medium kühlen.
Solche Motortopologien finden sich z. B. bei EC-Motoren mit
einer ein- oder mehrsträngigen, geradzahligen
Mehrphasenwicklung, z. B. einer zweisträngigen
Vierphasenwicklung oder einer dreisträngigen
Sechsphasenwicklung. Diese EC-Motoren werden im Taktbetrieb
durch Pulsweiten(PW)-Modulation gesteuert. Mit zunehmenden
Tastverhältnis der Taktung, das ist die Einschaltzeit des
Halbleiterschalters bezogen auf die Taktperiode, nehmen
jedoch die Verlustleistungen der Halbleiterschalter
überproportional zu, so daß man bei solchen EC-Motoren in dem
oberen Bereich des Leistungsspektrums des Motors auf den
Taktbetrieb verzichtet und die Motorleistung mit
Blocksteuerung durch Variation der Blocklänge verändert,
wobei sich die Bestromungszeiträume der einzelnen
Wicklungsphasen zunehmend überlappen. Bei dieser Art
Steuerung hat sich jedoch gezeigt, daß die maximale
Verlustleistung der Halbleiterschalter kurz vor dem Übergang
vom Takt- auf den Blockbetrieb auftreten.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß das Einstellen von
bestimmten, für gewünschte Solldrehzahlen erforderlichen
Tastverhältnissen, die große Verlustleistung in den
Halbleiterschaltern entstehen lassen, vermieden wird und die
jeweilige Solldrehzahl mit einer zeitlichen Variation von
solchen Tastverhältnissen erreicht wird, die weniger
Verlustleistungen in den Halbleiterschaltern hervorrufen.
Dadurch werden im Teillastbereich die maximalen Verluste der
Halbleiterschalter wirksam verringert und wird der
Wirkungsgrad des Gleichstrommotors verbessert. Damit einher
geht eine Verringerung des notwendigen Kühlaufwands für die
Halbleiterschalter, für die nunmehr kleinere Kühlkörper
ausreichend sind, was wiederum zu einer Bauraum- und
Kosteneinsparung führt.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert keinen zusätzlichen
Hardwareaufwand. Alle Steuereingriffe in die
Kommutierungssignale werden bei der ohnehin vorhandenen
Hardware durch Softwaremodule realisiert. Insgesamt erbringt
somit das erfindungsgemäße Verfahren eine
Wirkungsgradverbesserung und eine Kostenersparnis bei der
Herstellung der in Rede stehenden EC-Motoren.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Anspruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens
werden das kleinere und das größere Tastverhältnis so
gewählt, daß die bei diesen Tastverhältnissen in den
Halbleiterschaltern jeweils entstehende Verlustleistung
kleiner ist als die beim Soll-Tastverhältnis entstehende
Verlustleistung. Das Soll-Tastverhältnis wird dadurch
erreicht, daß zwischen den beiden Tastverhältnissen variiert
wird, wobei die Frequenz der Variation zwischen den
Tastverhältnissen an konstruktive Eigenschaften des
Gleichstrommotors, z. B. an dessen Massenträgheitsmoment,
angepaßt wird. So können während der Bestromung jeweils einer
der Wicklungsphasen nacheinander die beiden verschiedenen
Tastverhältnisse eingestellt werden aber auch die beiden
Tastverhältnisse nach einer halben, ganzen oder einem
Vielfachen einer elektrischen Umdrehung des Motors umgestellt
werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines EC-Motors
mit elektronischer Steuervorrichtung in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines EC-Motors mit
elektronischer Steuerung,
Fig. 2 ein Diagramm der Verlustleistung der
Halbleiterschalter im EC-Motor in Abhängigkeit
von der Drehzahl des EC-Motors,
Fig. 3 ein Diagramm der Steuersignale für die
Halbleiterschalter in jeder Wicklungsphase für
drei verschiedene Steuerarten.
Bei dem in Fig. 1 im Blockschaltbild dargestellten
Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird ein elektronisch kommutierter
Gleichstrommotor, im folgenden EC-Motor 10 genannt, in
Abhängigkeit eines vorgebbaren Drehzahl-Sollwerts nsoll auf
die entsprechende Drehzahl eingestellt beziehungsweise
geregelt. Der EC-Motor 10 besitzt eine zweisträngige,
mehrphasige Statorwicklung 11 mit einer geraden Zahl m, hier
m = 4, Wicklungsphasen 111-114 und einen
permanentmagneterregten Rotor 15. Jeweils die Wicklungsphasen
111, 112 bzw. 113, 114 eines jeden Wicklungsstrangs sind
gegensinnig gewickelt und induktiv gekoppelt. Jede der
Wicklungsphasen 111-114 ist in Reihe mit einem
Halbleiterschalter 12, der hier als MOS-FET ausgeführt ist,
in Reihe geschaltet. Die vier Reihenschaltungen aus jeweils
einer Wicklungsphase 111-114 und einem Halbleiterschalter
12 sind zusammen mit einem Kondensator 13 in einer
Parallelschaltung angeordnet, die an einem
Gleichspannungsnetz 14 angeschlossen ist, wobei der
Verknüpfungspunkt der vier Wicklungsphasen 111-114 mit dem
positiven Pol des Gleichspannungsnetzes 14 und der
Verknüpfungspunkt der Halbleiterschalter 12 mit dem
Massepotential verbunden ist.
Die Wicklungsphasen 111-114 sind weiterhin mit einer
Kommutierungsvorrichtung 16 verbunden, in der die in den
Wicklungsphasen 111-114 induzierten Spannungen zu
Kommutierungssignale weiterverarbeitet werden. Weiterhin wird
in der Kommutierungsvorrichtung 16 aus den induzierten
Spannungen ein Drehzahlsignal generiert, das der Ist-Drehzahl
reist des EC-Motors 10 entspricht und als
drehzahlproportionales Gleichspannungssignal an einer z. B.
als Differenzverstärker ausgebildeten Vergleichsstelle 17
liegt, der auch der Drehzahl-Sollwert nsoll zugeführt wird. In
der Vergleichsstelle 17 werden Drehzahl-Sollwert nsoll und
Drehzahl-Istwert nist miteinander verglichen, und die
Abweichung wird einem Drehzahlregler 18 zugeführt. Das
Reglerausgangssignal liegt an dem Eingang eines
Pulsweitenmodulators 19. Der Pulsweitenmodulator 19 generiert
getrennt für jede Wicklungsphase 111-114 eine
Steuerpulsfolge, die in der Kommutierungsvorrichtung 16 mit
den Kommutierungssignalen verknüpft werden. Mit den aus den
Verknüpfungen entstehenden Steuersignalen werden die
Halbleiterschalter 12 der einzelnen Wicklungsphasen 111-114
angesteuert, so daß jeder Halbleiterschalter 12 während
seiner Bestromung mit einem drehzahlabhängigen Tastverhältnis
getaktet wird. Die Taktung der Halbleiterschalter 12 bestimmt
die Größe der am EC-Motor 10 bzw. an dessen Statorwicklung 11
anliegenden Gleichspannung, und durch deren Veränderung wird
die Drehzahl geregelt, wobei das Nenndrehmoment in allen
Drehzahlstufen voll in Anspruch genommen werden kann.
Bei einem solchermaßen gesteuerten EC-Motor 10 nimmt die
Verlustleistung der Halbleiterschalter 12 mit größer
werdendem Tastverhältnis, das ist der Quotient aus Pulsbreite
zur Pulsperiode, also mit zunehmender Pulsweitenmodulation
zu. Deswegen hat man sich darauf beschränkt, den Motor nur in
der unteren Hälfte des Leistungsspektrums im Taktbetrieb
durch Pulsweitenmodulation zu steuern und in der oberen
Hälfte die Leistung des Motors durch Blocksteuerung zu
verändern, und zwar durch Vergrößerung des Bestromungswinkels
jeder Wicklungsphase über den Kommutierungswinkel hinaus. Im
Ausführungsbeispiel des vierphasigen EC-Motors gemäß Fig. 1
beträgt der Kommutierungswinkel 90° elektrisch. Diese
Umschaltung des Steuermodus für die Halbleiterschalter 12
erfolgt bei einer weit unterhalb der Leerlaufdrehzahl
liegenden Drehzahl nb, die mit einer Pulsweitenmodulation von
100% bei einem Bestromungswinkel von 90° elektrisch erreicht
wird.
In Fig. 2 ist die Verlustleistung P der Halbleiterschalter 12
in Abhängigkeit von der Drehzahl n des EC-Motors 10
dargestellt. Deutlich ist zu sehen, daß kurz vor Erreichen
der Drehzahl nb, also kurz vor dem Übergang von der
Taktsteuerung in die Blocksteuerung, die Verlustleistung P
extrem ansteigt. Im Beispiel der Fig. 2 tritt die maximale
Verlustleistung P bei einem Tastverhältnis oder einer
Pulsweitenmodulation von 95% auf. Um diese Verlustleistung
zu reduzieren und damit den Wirkungsgrad des EC-Motors 10 zu
verbessern, wird in dem Pulsweitenmodulator 19 folgendes
Steuerverfahren zur Erzeugung der Steuersignale für die
Halbleiterschalter 12 angewendet:
In den vom Pulsweitenmodulator 19 insgesamt erstellbaren Tastverhältnissen ist ein bestimmter Einstellbereich des Tastverhältnisses ausgewählt, in dem die bei jedem Tastverhältnis in den Halbleiterschaltern 12 entstehende Verlustleistung einen Vorgabewert übersteigt. Im Beispiel der Fig. 2 ist dieser Einstellbereich beispielsweise zwischen einer Pulsweitenmodulation oder einem Tastverhältnis von 80% und einer Pulsweitenmodulation oder einem Tastverhältnis von 100% gewählt. Bei diesen beiden Pulsweitenmodulationen oder Tastverhältnissen ist die in den Halbleiterschaltern 12 entstehende Verlustleistung etwa gleich groß, während in dem dazwischenliegenden Bereich des Tastverhältnisses bzw. der Pulsweitenmodulation die Verlustleistung der Halbleiterschalter 12 immer einen größeren Wert annimmt. Ist nunmehr aufgrund einer geforderten Solldrehzahl nsoll ein Soll-Tastverhältnis erforderlich, das in diesem ausgewählten Bereich liegt, im Beispiel also zwischen einem Tastverhältnis oder einer Pulsweitenmodulation von 80% und einem Tastverhältnis oder einer Pulsweitenmodulation von 100%, so wird ein gegenüber diesem Soll-Tastverhältnis größeres und kleineres Tastverhältnis eingestellt, die beide außerhalb des ausgewählten Einstellbereichs liegen, und die beiden Tastverhältnisse werden zeitlich so variiert, daß sich an der Statorwicklung 11 im Zeitmittel eine Spannung ergibt, die einer mit dem Soll-Tastverhältnis erzeugten Spannung entspricht und die Solldrehzahl nsoll einregelt. Im Ausführungsbeispiel wird beispielsweise das kleinere Tastverhältnis mit 80% und das größere Tastverhältnis mit 100% eingestellt und die Einstellung zeitlich entsprechend variiert. Die Frequenz der Variation zwischen den beiden Tastverhältnissen ist dabei an die konstruktiven Eigenschaften des EC-Motors 10, z. B. an dessen Massenträgheitsmoment, angepaßt, und die Variation kann in verschiedener Weise vorgenommen werden.
In den vom Pulsweitenmodulator 19 insgesamt erstellbaren Tastverhältnissen ist ein bestimmter Einstellbereich des Tastverhältnisses ausgewählt, in dem die bei jedem Tastverhältnis in den Halbleiterschaltern 12 entstehende Verlustleistung einen Vorgabewert übersteigt. Im Beispiel der Fig. 2 ist dieser Einstellbereich beispielsweise zwischen einer Pulsweitenmodulation oder einem Tastverhältnis von 80% und einer Pulsweitenmodulation oder einem Tastverhältnis von 100% gewählt. Bei diesen beiden Pulsweitenmodulationen oder Tastverhältnissen ist die in den Halbleiterschaltern 12 entstehende Verlustleistung etwa gleich groß, während in dem dazwischenliegenden Bereich des Tastverhältnisses bzw. der Pulsweitenmodulation die Verlustleistung der Halbleiterschalter 12 immer einen größeren Wert annimmt. Ist nunmehr aufgrund einer geforderten Solldrehzahl nsoll ein Soll-Tastverhältnis erforderlich, das in diesem ausgewählten Bereich liegt, im Beispiel also zwischen einem Tastverhältnis oder einer Pulsweitenmodulation von 80% und einem Tastverhältnis oder einer Pulsweitenmodulation von 100%, so wird ein gegenüber diesem Soll-Tastverhältnis größeres und kleineres Tastverhältnis eingestellt, die beide außerhalb des ausgewählten Einstellbereichs liegen, und die beiden Tastverhältnisse werden zeitlich so variiert, daß sich an der Statorwicklung 11 im Zeitmittel eine Spannung ergibt, die einer mit dem Soll-Tastverhältnis erzeugten Spannung entspricht und die Solldrehzahl nsoll einregelt. Im Ausführungsbeispiel wird beispielsweise das kleinere Tastverhältnis mit 80% und das größere Tastverhältnis mit 100% eingestellt und die Einstellung zeitlich entsprechend variiert. Die Frequenz der Variation zwischen den beiden Tastverhältnissen ist dabei an die konstruktiven Eigenschaften des EC-Motors 10, z. B. an dessen Massenträgheitsmoment, angepaßt, und die Variation kann in verschiedener Weise vorgenommen werden.
Zur Erzielung einer mittleren Spannung an der Statorwicklung
11, die ein Tastverhältnis oder eine Pulsweitenmodulation von
90% erfordern würde, und die gewünschte Solldrehzahl nsoll
einregelt, sind in Fig. 3 drei verschiedene Möglichkeiten der
Variation der beiden Tastverhältnisse dargestellt. In allen
drei Beispielen beträgt das kleinere Tastverhältnis 80% und
das größere Tastverhältnis 100%. In Fig. 3a und 3b ist für
jede Wicklungsphase 111-114 jeweils eine Periode eines
Kommutierungssignals dargestellt, das während einer Umdrehung
des Rotors 15 um 360° elektrisch jeweils an dem zugeordneten
Halbleiterschalter 12 liegt. In Fig. 3c sind mehrere Perioden
der Kommutierungssignale dargestellt.
In dem Beispiel gemäß Fig. 3a wird die Einstellung der beiden
Tastverhältnisse so variiert, daß der Kehrwert der Frequenz
der Variation zwischen den beiden Tastverhältnissen der
Bestromungszeit einer Wicklungsphase 111-114 entspricht,
d. h. während der Bestromung einer Wicklungsphase 111-114
(bei einer Umdrehung des Rotors 15 um 360° elektrisch) wird
aufeinanderfolgend das Tastverhältnis 100% und das
Tastverhältnis 80% eingestellt, so daß jeder
Halbleiterschalter 12 in einer Wicklungsphase 111-114 im
Mittel mit einem fiktiven Tastverhältnis von 90% getaktet
wird, wobei lediglich eine Verlustleistung in den
Halbleiterschaltern 12 entsteht, die sich als mittlere
Verlustleistung aus der wesentlich niedriger liegenden
Verlustleistung bei einem Tastverhältnis von 80% und einem
Tastverhältnis von 100% ergibt. Die Bestromungszeit einer
Wicklungsphase 111-114 berechnet sich aus dem konstanten
Bestromungswinkel der Wicklungsphase 111-114, der für die
angenommene Vierphasenwicklung 11 360° elektrisch dividiert
durch 4, also 90° elektrisch, beträgt, unter Berücksichtigung
der Drehzahl des EC-Motors 10. Muß z. B. eine Soll-Drehzahl
nsoll eingestellt werden, die eine Spannung am EC-Motor 10
erfordert, die mit einem Tastverhältnis oder einer
Pulsweitenmodulation von 95% eingestellt werden müßte, und die
maximale Verlustleistung in den Halbleiterschaltern 12
auslösen würde, so wird innerhalb der Bestromungszeit der
einzelnen Wicklungsphase 111-114 der Zeitabschnitt, in dem
der zugeordnete Halbleiterschalter 12 mit dem kleineren
Tastverhältnis von 80% angesteuert wird, entsprechend
verkleinert, so daß sich im Mittel ein fiktives
Tastverhältnis von 95% ergibt. Wie in dem Diagramm der Fig. 2
strichliniert eingezeichnet ist, wird damit die erhöhte
Verlustleistung in dem Bereich zwischen einem Taktverhältnis
von 80% und einem Tastverhältnis von 100% erheblich reduziert
und übersteigt nicht die Verlustleistung, die bei einem
Tastverhältnis von 80% in den Halbleiterschaltern 12 erzeugt
wird.
Bei dem Beispiel gemäß Fig. 3b wird die Einstellung der
beiden Tastverhältnisse von 80% und 100% in der Weise
Variiert, daß der Kehrwert der Frequenz der Variation
zwischen den beiden Tastverhältnissen einer halben
elektrischen Umdrehung des EC-Motors 10 entspricht. So werden
die Wicklungsphasen 111 und 113 mit einem Tastverhältnis von
100% und die Wicklungsphasen 112 und 114 mit einem
Tastverhältnis von 80% angesteuert, so daß sich im Mittel ein
fiktives Tastverhältnis von 90% ergibt, somit sich - wie
beschrieben - die Verlustleistung reduziert. Ein fiktives
Tastverhältnis von 95% wird erreicht, indem beispielsweise
die Wicklungsphasen 111, 112 und 113 mit einem Tastverhältnis
von 100% und die Wicklungsphase 114 mit einem Tastverhältnis
von 80% getaktet wird. Die sich dabei ergebende
Verlustleistung entspricht im Mittel einer Verlustleistung,
die sich bei einem Tastverhältnis von 80% oder einem
Tastverhältnis von 100% ergibt und liegt damit deutlich
niedriger als die Verlustleistung, die mit einem
Tastverhältnis von 95% erzeugt würde.
Im Beispiel der Fig. 3c wird zur Erzielung eines fiktiven
Tastverhältnisses von 90% die Einstellung des
Tastverhältnisses von 80% und des Tastverhältnisses von 100%
so variiert, daß der Kehrwert der Frequenz der Variation
zwischen den beiden Tastverhältnissen einer vollen
elektrischen Umdrehung des EC-Motors 10 entspricht. Dabei
wird in aufeinanderfolgenden Umdrehungen des EC-Motors 10
jede Wicklungsphase 111-114 abwechselnd mit einem
Tastverhältnis von 100% und einem Tastverhältnis von 80%
angesteuert.
Der Kehrwert der Frequenz der Variation zwischen den beiden
Tastverhältnissen 80% und 100% kann aber auch einem
Vielfachen einer elektrischen Umdrehung des EC-Motors 10
entsprechen. So kann beispielsweise jede Wicklungsphase 111-
114 während zwei elektrischen Umdrehungen mit einem
Tastverhältnis von 100% und während einer dritten
elektrischen Umdrehung mit einem Tastverhältnis von 80%
angesteuert werden. Im Mittel würde sich dann eine
Ansteuerung mit einem fiktiven Tastverhältnis von 95%
ergeben, wobei allerdings wesentlich weniger Verlustleistung
in den Halbleiterschaltern 12 anfällt als bei einer
Ansteuerung eines jeden Halbleiterschalters 12 mit dem
tatsächlichen Tastverhältnis von 95%.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene
Ausführungsbeispiel eines zweisträngigen, vierphasigen EC-
Motors 10 beschränkt. Das gleiche Steuerverfahren kann
beispielsweise auch für einen EC-Motor mit einer
dreisträngigen, sechsphasigen Statorwicklung angewendet
werden, bei dem ebenfalls die gegensinnig gewickelten
Wicklungsphasen eines Wicklungsstrangs induktiv gekoppelt
sind, also eine gleiche Motortopologie aufweisen wie der
beschriebene EC-Motor 10.
Claims (13)
1. Verfahren zur Steuerung eines elektronisch kommutierten
Gleichstrommotors (10) mit einer mehrphasigen
Statorwicklung (11), die eine gerade Zahl m
Wicklungsphasen (111-114) aufweist, die in Reihe mit
je einem steuerbaren Halbleiterschalter (12) zueinander
parallelgeschaltet sind, bei dem in einem unteren
Leistungsbereich des Gleichstrommotors (10) die
Halbleiterschalter (12) innerhalb von in den einzelnen
Wicklungsphasen (111-114) aufeinanderfolgenden
Bestromungszeiten mit einem drehzahlabhängig vorgebbaren
Tastverhältnis getaktet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß ein für eine Soll-Drehzahl erforderliches Soll-
Tastverhältnis innerhalb eines ausgewählten
Einstellbereichs des Tastverhältnisses dadurch erreicht
wird, daß ein demgegenüber größeres Tastverhältnis und
ein demgegenüber kleineres Tastverhältnis wechselweise
eingestellt und die Einstellung der beiden
Tastverhältnisse zeitlich so variiert wird, daß an der
Statorwicklung (11) im Zeitmittel eine die Solldrehzahl
(nsoll) einregelnde Spannung liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das kleinere Tastverhältnis und das größere
Tastverhältnis so gewählt werden, daß die bei diesen
Tastverhältnissen in den Halbleiterschaltern (12)
jeweils entstehende Verlustleistung kleiner ist als die
bei dem Soll-Tastverhältnis auftretende Verlustleistung.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der ausgewählte Einstellbereich des
Tastverhältnisses derjenige Bereich ist, in dem die bei
jedem Tastverhältnis in den Halbleiterschaltern (12)
entstehende Verlustleistung einen Vorgabewert
übersteigt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
als größeres Tastverhältnis ein Tastverhältnis von 100%
gewählt wird, bei dem die Einschaltzeit der
Halbleiterschalter (12) gleich der Schaltperiode ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß als kleineres Tastverhältnis ein
Tastverhältnis von 80% gewählt wird, bei dem die
Einschaltzeit der Halbleiterschalter (12) 80% der
Schaltperiode beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Frequenz der Variation zwischen
den Tastverhältnissen an konstruktive Eigenschaften des
Gleichstrommotors (10), z. B. dessen
Massenträgheitsmoment, angepaßt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kehrwert der Frequenz der Variation zwischen den
beiden Tastverhältnissen der Bestromungszeit einer
Wicklungsphase entspricht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes Tastverhältnis während der Bestromungszeit einer
jeden Wicklungsphase (111-114) innerhalb einer
elektrischen Umdrehung des Gleichstrommotors (10)
mindestens einmal für einen entsprechend vorgegeben
Bestromungszeitabschnitt auftritt.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kehrwert der Frequenz der Variation zwischen den
beiden Tastverhältnissen einer halben elektrischen
Umdrehung des Gleichstrommotors (10) entspricht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Tastverhältnis während einer elektrischen Umdrehung
des Gleichstrommotors (10) in aufeinanderfolgenden
Wicklungsphasen (111-114) variiert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kehrwert der Frequenz der Variation zwischen den
Tastverhältnissen mindestens einer elektrischen
Umdrehung des Gleichstrommotors (10) entspricht.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes der beiden Tastverhältnisse während einer
elektrischen Umdrehung des Gleichstrommotors (10) in
allen Wicklungsphasen (111-114) unverändert gehalten
wird und in jeder n-ten elektrischen Umdrehung das
Tastverhältnis variiert wird, wobei n eine ganze Zahl
gleich oder größer 2 ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bestromungszeit der
Wicklungsphasen (111-114) unter Berücksichtigung der
Motordrehzahl von einem in jeder Wicklungsphase (111-
114) konstanten Bestromungswinkel abgeleitet ist, der
aus dem Quotienten von 360° elektrisch dividiert durch
die gerade Anzahl m der Wicklungsphasen (111-114)
berechnet wird.
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