DE4113250C2 - Steuereinheit für einen Synchronmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit für einen mehrphasigen Synchronmotor mit einem Rotor mit Magnetpolen, bestehend aus einer Mehrphasen-Rechtecksignal-Oszillator­ schaltung zur Erzeugung von ersten Rechtecksignalen für jede Phase mit einer der Solldrehzahl entsprechenden Frequenz bzw. Periode und einer Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Magnetpolposition und zur Erzeugung von zweiten Rechtecksi­ gnalen für jede Phase, wobei pro Phase die ersten Rechteckim­ pulse mit den zweiten Rechteckimpulsen verglichen werden und dementsprechend Stromimpulse den Statorwicklungen zugeführt werden.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-31 51 257 A1 be­ kannt.

Ferner ist für einen herkömmlichen Synchronmotor eine Steuer­ einheit für eine Erzielung einer gleichmäßigen Drehung von niedrigen bis hohen Drehzahlen beispielsweise in den japani­ schen Patentanmeldungen JP-A-62-114 494 und JP-A-1-303 091 entsprechend Fig. 1 beschrieben, die beide die Problematik andeuten, die bei der Anlaufsteuerung entsprechend einem bür­ stenlosen Motor und bei der automatischen Regelung mit Errei­ chen der Synchrondrehzahl des Motors auftritt. Wird ein Ma­ gnetpol eines Stators erregt, wobei sich ein (zur Dreh­ richtung entgegengesetztes) Ende des Magnetpols eines Rotors in der Position P befindet, so bewegt sich der Rotor in Pfeilrichtung und erreicht über eine Position Q eine Position R. Weil jedoch der Rotor auch noch in der Position R gleich­ mäßig erregt wird, wirkt eine Bremskraft auf den Rotor und verhindert damit eine gleichmäßige Drehung des Motors.

Es wird ein Rechtecksignal eines Erregerstroms fortgesetzt über einige Zeit dem Stator zu­ geführt, selbst wenn der Rotor gemäß Fig. 1 ausgehend von Position P die Position R erreicht hat. Weil demnach die Erregungszeit lang ist und ein starker Strom durch den Stator fließt, während die Drehbewegung des Elektromotors gering ist, wächst der Leistungsverbrauch und die Drehbewegung des Elektromotors ist nicht gleichmäßig und anfällig für das Entstehen von Schwingungen.

Aus der DE-31 57 257 A1 ist ein Synchronantrieb mit einem Synchronmotor, einer Oszillatorschaltung, Sensoren zum Er­ mitteln einer Magnetpolposition eines Rotors des Synchron­ motors und einer Steuerschaltung bekannt. Hierbei wird die Winkelstellung des Rotors durch die Sensoren erfaßt, deren Signale der Steuerschaltung zugeführt werden. Die Steuer­ schaltung vergleicht die Signale der Sensoren mit einem aus der Antriebsfrequenz der Oszillatorschaltung abgeleiteten Si­ gnal und erzeugt Steuersignale, die den Wicklungen des Syn­ chronmotors zugeführt werden. Auf diese Weise erfolgt eine synchrone Steuerung der den Wicklungen zugeführten Impulse und somit eine geeignete Drehzahlsteuerung des Synchronmo­ tors.

In der DE-25 56 014 A1 und der DE-33 41 731 A1 sind Einrich­ tungen zur Regelung der Umlaufgeschwindigkeit eines Elektro­ motors beschrieben, wobei über Sensoren die Winkelstellung des Rotors bzw. seine Umlaufgeschwindigkeit erfaßt wird und zur Steuerung der gewünschten Geschwindigkeit die einzelnen Motorwicklungen selektiv eingeschaltet werden.

Insbesondere enthält das aus der DE-25 56 014 A1 bekannte Re­ gelungssystem eine Schaltung, an die sowohl die Signale der Sensoren als auch ein Korrektursignal angelegt werden und die die Antriebsimpulse erzeugt, einen Zähler, einen Bewerter und einen Vergleicher. Der Zähler addiert von einem Oszillator ununterbrochen zugeführte Zählsignale während eines Zeitin­ tervalls, das durch die Sensorsignale begrenzt ist, und führt die Summe sowohl dem Bewerter als auch dem Vergleicher zu. Der Bewerter, in dem ein der Sollgeschwindigkeit entsprechen­ der Bezugswert gespeichert ist, bestimmt, ob die Summe gleich dem, größer oder kleiner als der Bezugswert ist, und verur­ sacht, daß ein entsprechend korrigierter Wert dem Vergleicher zugeführt wird. Der Vergleicher vergleicht die Summe mit dem korrigierten Wert und steuert eine Treiberschaltung des Mo­ tors entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs an.

Bei dem aus der DE-33 41 731 A1 bekannten kollektorlosen Mehrphasen-Gleichstrommotor ist ein Mikroprozessor als Kommu­ tierungssteuereinrichtung vorgesehen, der die Kommutierungs­ befehle für alle Motorphasen erzeugt und Zeiten messen und vorgeben kann, damit die Periode eines Stellungsgebersignals erfaßt und vorbestimmte Zeiten ausgegeben werden. Durch die Erfassung der Periode des Stellungsgebersignals wird die Zeit pro Umdrehung gemessen, dann mit einer der Solldrehzahl ent­ sprechenden Zeit verglichen und die Dauer des einer Treiber­ schaltung des Motors zugeführten Steuerimpulses als Funktion der derart ermittelten Drehzahlabweichung eingestellt.

Bei den vorstehend beschriebenen herkömmlichen Steuereinhei­ ten für Mehrphasensynchronmotoren ist jedoch eine gleich­ mäßige und schwingungsfreie Steuerung der Drehbewegung des Elektromotors von sehr niedrigen bis zu sehr hohen Drehzahlen nicht zu erreichen.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Steuereinheit derart weiterzubilden, daß die Drehbe­ wegung eines Elektromotors von niedrigen bis zu hohen Dreh­ zahlen sowie bei ungleichmäßigen Lastverhältnissen mit gerin­ gen Schwingungen gleichmäßig gesteuert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß eine Ein­ richtung jeden Impuls der ersten Rechtecksignale in eine Vielzahl von der Solldrehzahl entsprechenden Abschnitte für jede Periode aufteilt, um innerhalb jedes Abschnitts einen impulsbreitengeteilten Rechteckimpuls zu erzeugen, daß eine Einrichtung aus den zweiten Rechtecksignalen eine Vielzahl von Ermittlungsperioden für jede Phase bestimmt, und daß eine Erregerstrom-Steuereinrichtung mit einer Vergleichseinrich­ tung zum Vergleichen der Ermittlungsperiode mit dem entspre­ chenden Abschnitt und mit einer Ausgangssteuerschaltung die impulsbreitengeteilten Rechteckimpulse für jede Phase gemäß dem Vergleichsergebnis steuert, um die Stromimpulse zu erzeu­ gen.

Dadurch wird bei Änderung einer Last eine gleichmäßige An­ triebsweise erreicht, da der Motor gemäß der Anlaufkennlinie eines bürstenlosen Motors anläuft und mit Erreichen einer Synchrondrehzahl automatisch auf synchrone Arbeitsweise umge­ schaltet wird. Zudem können die Gleichmäßigkeit der Drehbewe­ gung verbessert und Abweichungen von der Synchronität bei hö­ heren Drehzahlen verhindert werden, weil darüberhinaus die Impulse eines jeden Abschnitts zur Stabilisierung der Motor­ drehung einzeln gesteuert werden können.

Zum Erzeugen der geteilten Rechteckimpulse wird jedes der Mehrphasen-Rechtecksignale zum Stator in eine Vielzahl von Abschnitten für jede Periode geteilt und ein Spannungswert oder eine Impulsdauer der geteilten Rechteckimpulse gemäß ei­ ner Differenz einer Istdrehzahl des Rotors und der Synchron­ drehzahl gesteuert. Genauer gesagt wird der Spannungswert oder die Impulsdauer der geteilten Rechteckimpulse für jede Phase verringert, wenn die Istdrehzahl des Rotors größer als die Synchrondrehzahl ist. Vorzugsweise wird eine Zeit ge­ wählt, die zum Drehen des Rotors um einen Phasenwinkel, der einem Drehphasenwinkel des geteilten Rechteckimpulses für jede Phase entspricht, benötigt wird, damit der zugehörige Rechteckimpuls die entsprechende Phase gemäß der gezählten Zeit steuert.

In den Unteransprüchen 2 bis 6 sind vorteilhafte Ausgestal­ tungen der Erfindung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Arbeitsweise eines herkömmli­ chen Synchronmotors,

Fig. 2 ein Blockschaltbild das ein typisches Ausführungsbeispiel einer Steuereinheit eines Elektromotors schematisch darstellt,

Fig. 3A bis 3H Zeitverläufe von Signalen an Abschnitten der Steuereinheit gemäß Fig. 2,

Fig. 4 ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für eine Ausgangssignal-Steuereinheit gemäß Fig. 2 darstellt,

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das die Arbeitsweise der Ausgangssignal-Steuereinheit gemäß Fig. 2 veranschaulicht, und

Fig. 6 eine Tabelle, die die Arbeitsweise einer Abschnitts-Entscheidungseinheit gemäß Fig. 2 veranschaulicht.

Fig. 2 zeigt anhand eines Blockschaltbilds ein typisches Beispiel einer Steuereinheit für einen Synchronmotor. Fig. 3A bis 3H sind Zeitverläufe, die die Kurven der Signale an Abschnitten von Fig. 2 zeigen.

In Fig. 2 bezeichnet 6 einen Mehrphasensynchronmotor, der im Ausführungsbeispiel ein Dreiphasensynchronmotor ist, auf den jedoch die Erfindung nicht beschränkt ist und der beispielsweise sowohl ein Zweiphasen- als auch ein Vierphasensynchronmotor sein könnte. Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Hochfrequenz-Oszillator­ schaltung, die ein Taktsignal CL (Fig. 3A) mit einer Takt­ frequenz von beispielsweise 4 MHz erzeugt, das wiederum einem Drei­ phasen-Rechtecksignal-Generator 4 zugeführt wird. Der Drei­ phasen-Rechtecksignal-Generator 4 wird im voraus mit einer Ausgangssignalsollfrequenz f auf Grundlage folgender Glei­ chung

Ns = (120_*f/P)_*(1-S)

gespeist, wobei Ns eine Synchrondrehzahl (U/min) des Motors, f eine Frequenz (Hz), P die Polzahl und S ein Schlupf ist.

Dementsprechend teilt der Dreiphasen-Rechtecksignal-Generator 4 die Frequenz des Taktsignals CL und erzeugt Dreiphasen-Rechtecksingale mit einer Frequenz f, wie Fig. 3B zeigt.

In der Nähe des Rotors des Mehrphasensynchronmotors 6 befinden sich Aufnehmer 8 wie beispielsweise Hallsensoren zur Erkennung einer Magnetpolposition des Rotors. Die Anzahl der Hallsesnoren ist beispielsweise drei und die Hallsensoren werden am Rande des Rotors in Abständen von 30 Grad angebracht. In der Zeichnung ist der Einfachheit halber nur ein Aufnehmer 8 dargestellt. Ausgangssignale der Aufnehmer 8 werden einer Hallsignalerzeugungsschaltung 10 zugeführt, die gemäß Fig. 3C bzw. 3D Hallrechtecksignale (entsprechend den Rechtecksignalen, die vom Dreiphasen-Rechtecksignal-Generator 4 erzeugt werden) aus Dreiphasen-Rechtecksignalen erzeugt, wie in Fig. 3C bzw. 3D gezeigt ist, die an einen Zähler 12 gegeben werden. Der Zähler 12 zählt die Taktsignale CL zwischen einer steigenden und einer fallenden Flanke eines jeden Hallrechtecksignals und führt seine Ergebnis-Zählerstände ma bis mc einem Ver­ gleicher 14 zu. Der Vergleicher 14 vergleicht die Zähler­ stände ma bis mc für das Hallrechtecksignal für jede Phase mit einem vorbestimmten Sollwert n und führt Signale 14U, 14V und 14W als Anzeige der Vergleichsergebnisse Ausgangs­ steuereinheiten 16U bis 16W zu. Die Ausgangssteuereinheiten 16U bis 16W teilen die Dreiphasen-Rechtecksignale für die jeweiligen entsprechenden Phasen in drei Abschnitte und steuern die Abschnitte auf Grund der entsprechenden Vergleichsergebnisse, um Treibersignale (Fig. 5E) den Statorwicklungen 30U bis 30W zuzuführen.

Der Zähler 12, der Vergleicher 14, die Ausgangssteuerein­ heiten 16U bis 16W und eine Abschnitts-Entscheidungseinheit 18 bilden eine Erregersignal-Erzeugungseinheit, deren Arbeitsweise nachstehend beschrieben wird. Der Zähler 12 beinhaltet Zählerschaltungen 12U, 12V und 12W, die die Hallrechtecksignale für die Phasen U, V und W auswerten. Die Zählerschaltung 12U zählt Zeiten von drei verschiedenen Abschnitten A′, B′ und C′ der zugehörigen Hallrechtecksignale (siehe a in Fig. 3C). Die Zählerschaltung 12U wird bei einer steigenden Flanke Uu des Hallrechtecksignals der Phase U (Fig. 3C) auf Null zurückgesetzt und beginnt die Taktsignale CL zu zählen, bis eine fallende Flanke Wd des Hallrechtecksignals der Phase W erscheint, so daß ihr Zählerstand ma als Zeit für den Abschnitt A′ in den Vergleicher 14 eingegeben wird. Zur gleichen Zeit wird die Zählerschaltung 12U von der fallenden Flanke Wd des Hallrechtsignals der Phase W zurückgesetzt und zählt dann die Taktsignale CL, bis eine steigende Flanke Vu des Hallrechtecksignals der Phase V erscheint, damit sein Zählerstand mb als eine Zeit des Abschnitts B′ erzeugt wird. Ähnlich zählt die Zählerschaltung 12U das Taktsignal CL von der steigenden Flanke Vu der Phase V bis zu einer fallenden Flanke Ud der Phase U zum Erzeugen seines Zählerstands mc als eine Zeit des Abschnitts C′. Der Reihe nach erzeugt die Zählerschaltung 12U die Zählerstände ma bis mc in ähnlicher Weise. Des weiteren zählen auch die Zählerschaltungen 12V und 12W den Takt und erzeugenden Zeiten entsprechende Zählerstände ma bis mc für die Abschnitte hinsichtlich der Phasen V und W in ähnlicher Weise.

Der Sollwert n, der dem Vergleicher 14 zugeführt wird, ist ein Wert, der irgendeine Zeit für die dreigeteilten Ab­ schnitte a, b und c des Rechtecksignals (Fig. 3B) dar­ stellt, das von dem Dreiphasen-Rechtecksignal-Generator 4 erzeugt wird, wobei die Zeit beispielsweise einem Zählerstand für das Taktsignal CL zwischen der steigenden Flanke Uu der Phase U und der fallenden Flanke Wd der Phase W entspricht. Der Vergleicher 14 beinhaltet Vergleichsschaltungen 14U, 14V und 14W, die die Zählerstände ma, mb und mc der Zählerschaltungen 12U, 12V und 12W mit dem Sollwert n vergleichen und die Vergleichs­ ergebnisse 14U, 14V und 14W für die entsprechenden Phasen U, V und W jeweils den Ausgangssteuereinheiten 16U bis 16W zuführen.

Jede Ausgangssteuereinheit 16U bis 16W beinhaltet eine Dreiteilesignal-Erzeugungsschaltung 16U-1 bis 16W-1 und eine Ausgangssteuerschaltung 16U-2 bis 16W-2. Fig. 4 zeigt nur eine Anordnung der Ausgangssteuereinheit 16U, die Ausgangssteuereinheiten 16V und 16W sind jedoch ähnlich aufgebaut.

Gemäß Fig. 4 erzeugt die Dreiteilesignal-Erzeugungsschaltung 16U-1 einen ersten Rechteckimpuls UA, der kurz vor einer Zeitperiode A (a in Fig. 3E) von der steigenden Flanke Uu der Phase U (a in Fig. 3B) bis zur fallenden Flanke Wd der Phase W des Rechtecksignals endet, das von dem Dreiphasen- Rechtecksignal-Generator 4 erzeugt wird, einen zweiten Rechteckimpuls UB, der kurz vor einer Zeitperiode B von der fallenden Flanke Wd bis zur steigenden Flanke Vu der Phase V endet, und einen dritten Rechteckimpuls UC, der kurz vor einer Zeitperiode C von der steigenden Flanke Vu bis zur fallenden Flanke Ud der Phase U endet. Die derart erzeugten Rechteckimpulse UA bis UC werden aufeinanderfolgend der Ausgangssteuerschaltung 16U-2 zugeführt. Deren Arbeitsweise wird anhand eines Flußdiagramms gemäß Fig. 5 beschrieben.

Als erstes wird bei einem Schritt 60 aufgrund des Ausgangssignals der Abschnitts-Entscheidungseinheit 18 eine Entscheidung getroffen, zu welchem Abschnitt der Abschnitte A bis E das vom Dreiphasen-Rechtecksignal-Generator 4 erzeugte Rechtecksignal der Phase U (a in Fig. 3B) gehört. Die Abschnitts-Entscheidungseinheit 18 bestimmt den Abschnitt der Phase U gemäß Signalwerten der Phasen U, V und W, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Genauer gesagt, wenn die Signalwerte der Phasen U, V und W beispielsweise 1 ("high"), 0 ("low") und 1 ("high") sind, so ist A der Abschnitt der Phase U und UA gilt als Ausgangsrechteckimpuls der Dreiteilesignal-Erzeugungs­ schaltung 16U-1. Wenn die Signalwerte der Phasen U, V und W (1,0,1) oder (0,1,1) sind, werden die Abschnitte B oder C gewählt, und bei (0,1,0), (0,1,1) oder (0,0,1) werden die Abschnitte D, E oder F gewählt. In ähnlicher Weise erfolgt die Wahl für die Phasen V und W und die Entscheidungsergeb­ nisse werden den Ausgangssteuerschaltungen 16U-2, 16V-2 und 16W-2 zugeführt. Wird demnach beim Schritt 60 erkannt, daß der Abschhnitt der Phase U der Abschnitt A ist, wird aufgrund des Vergleichsergebnisses der Vergleichsschaltung 14U für den Zählerstand ma ermittelt, ob n größer als ma ist oder nicht (Schritt 62). Wenn n ma gilt (d. h. Drehzahl N kleiner als die oder gleich der Synchrondrehzahl Ns) (Fig. 3D), so fährt das Verfahren mit einem Schritt 70 fort und der Rechteckimpuls UA der Dreiteilesignal-Erzeugungsschaltung 16U-1 wird unverändert der Statorwicklung 30U zugeführt. Demgegenüber fährt bei n < ma (N<Ns) das Verfahren mit einem Schritt 64 fort, bei dem eine Ausgangsspannung des Rechteckimpulses UA um einen fest vorgegebenen Wert verringert und ausgegeben wird. Anstelle der Spannungsabsenkung kann die Dauer To (Impulsbreite) des Rechteckimpulses UA um einen fest vorgegebenen Wert verkürzt oder der Zeitpunkt der fallenden Flanke vorverlegt werden (Fig. 3F). Dann wird überprüft, ob eine abgelaufene Zeit t an einem Anstiegszeitpunkt t1 des Rechtecksignals die vorgegebene Dauer To (Impulsbreite des dreigeteilten Rechtecksignals UA) erreicht oder nicht (Schritt 66). Wenn nicht, kehrt das Verfahren zum Schritt 64 zurück, wenn ja, fährt das Verfahren mit dem Schritt 70 fort, bei dem der Zähler 12U gelöscht wird. Erreicht die abgelaufene Zeit t die Zeit T1 des Abschnitts A, wird der Zähler 12U gesetzt (Schritt 72) und der Zähler 12U zählt wieder die Taktsignale CL. Auf diese Weise wird die Ausgangsspannung (oder Dauer) des Rechteckimpulses UA gemäß dem Zählerstand ma gesteuert. Die abgelaufene Zeit t kann durch Zählen des Taktsignals CL gemessen werden.

Wird der Abschnitt B der Phase U des Dreiphasenrechtecksi­ gnals erkannt (Schritt 74), so wird in gleicher Weise wie bei den Schritten 62 bis 72 der Rechteckimpuls UB auf Grund­ lage des Vergleichsergebnises der Vergleichsschaltung 14U für den Zählerstand mb geregelt. Der Rechteckimpuls UC der Phase U wird in gleicher Weise geregelt (Schritte 78 bis 80). Der Rechteckimpuls wird nicht für die Abschnitte D, E und F des Dreiphasenrechtecksignals der Phase U erzeugt.

Dementsprechend wird das Verfahren erneut vom Schritt 60 an durchgeführt, wenn ein nächster Rechteckimpuls UA des Drei­ phasenrechtecksignals der Phase U angelegt wird.

Die gleiche Überprüfung wird für die Phasen V und W von den Ausgangssteuereinheiten 16V und 16W durchgeführt.

Da nach dem Anlaufen n ma, mb und mc gilt, werden demnach die Dreihphasen-Rechteckimpulse UA, UB und UC unverändert ausgegeben und die Ausgangssteuerschaltungen 16U-2, 16V-2 und 16W-2 geben die Rechteckimpulse UA, UB und UC unverändert aus, bis die Drehzahl N die Synchrondrehzahl NS erreicht. Gilt nach Erreichen der Synchrondrehzahl NS aufgrund einer Änderung der Last N < Ns, so wird die Ausgangsspannung des Rechteckimpulses UA, UB und UC heruntergeregelt (oder die Impulsbreite verkürzt). Auf diese Weise wird der Mehrphasensynchronmotor 6 bei Änderung der Last automatisch gleichmäßig geregelt, ohne das Erregersignal des Stators von Anlauf- auf Synchronarbeitsweise umschalten zu müssen.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Auflösung der Regelung verbessert, weil der Dreiphasen-Rechteckimpuls in drei Rechteckimpulse UA, UB und UC geteilt und die Regelung auf Grund des Vergleichsergebnisses für jeden Rechteckimpuls UA, UB und UC ausgeführt wird, und weil das dem Stator zugeführte Erregersignal einer Sinuswelle verglichen mit der Steuerung durch einen Rechteckimpuls aufweist, so daß die Drehbewegung mit weniger Schwingungen gleichmäßig gemacht werden kann, besonders bei niedriger Drehzahl.

Die drei Rechteckimpulse UA, UB und UC sind derart aufgeteilt, daß der Rechteckimpuls UA des Abschnitts A der Drehung des Motors, der Rechteckimpuls UB des Abschnitts B dem sofortigen Abstoppen des Rotors und der Rechteckimpuls UC des Abschnitts C der Unterdrückung der Überdrehung des Rotors dient. Die Rechteckimpulse UA, UB und UC jedes Abschnitts A, B und C können zur Stabilisierung der Motordrehung geregelt werden. Folglich können, verglichen mit dem Stand der Technik die Gleichmäßigkeit der Drehbewegung verbessert und Abweichungen von der Synchronität bei höheren Drehzahlen verhindert werden.

Beim Ausführungsbeispiel wird die Spannung oder die Impulsbreite des Rechteckimpulses UA, UB und UC geregelt, während gemäß Fig. 3H und 3G eine Impulsbreiten- bzw. PWM-Regelung vorgenommen und das PWM-geregelte Signal dem Stator als Erregersignal zugeführt werden kann. Im einzelnen können Impulssignale mit der gleichen Periode Ts wie die Phasen der Dreiphasen-Rechteckimpulse UA, UB und UC erzeugt und die Tastverhätlnisse für die geteilten Abschnitte A, B und C für jede der Phasen gemäß entsprechenden Vergleichsergebnissen des Vergleichers 14 geregelt werden.

Vorzugsweise wird zur Stromersparnis ein Wert zur Impuls­ breitenmodulation in Proportionalregelung berechnet und das Tastverhältnis der geteilten Abschnitte A, B und C ist im Synchronzustand 50% oder mehr. Die Abweichung von der Syn­ chrondrehzahl NS wird so (besonders bei hohen Drehzahlen) sehr stark verringert und eine Schwingungserzeugung beim Wie­ dereintritt in die Synchronarbeitsweise abgeschwächt.

Beim Ausführungsbeispiel hat der Zähler 12 drei Zählschaltungen 12U, 12V und 12W, während die gleiche Funktion von einer oder zwei Zählschaltungen erreicht werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel werden die Zählerstände ma, mb und mc für die Phasen zum Regeln der Rechteckimpulse UA, UB und UC für die entsprechende Phase ermittelt, während ein Zählerstand für mindestens eine Phase ermittelt und die ermittelten Zählerstände ma bis mc zum Regeln der Rechteckimpulse UA, UB und UC aller Phasen genutzt werden können.

Weiterhin werden Zeiten für die dreigeteilten Abschnitte A′, B′ und C′ des Hallrechtecksignals als Zählerstände ma, mb und mc gezählt, während zum entsprechenden Regeln der dreigeteilten Rechteckimpulse UA, UB und UC die Periode des Hallrechtecksignals gezählt werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel wird ein Rechtecksignal in drei Abschnitte A, B und C geteilt, während es auch in zwei oder mehr Abschnitte aufgeteilt werdne kann. Weiterhin werden die dreigeteilten Rechteckimpulse UA, UB und UC gemäß den dazugehörigen Zählerständen ma, mb und mc geregelt, während die Rechteckimpulse UA, UB und UC durch irgendeinen der Zählerstände ma, mb und mc geregelt werden können.

Zusätzlich kann die Erfindung bei irgendeinem Kommutatormo­ tor oder bürstenlosen Motor angewendet werden und auch bei dem Synchronmotor, der eine andere Phasenzahl als drei hat.

Claims (6)

1. Steuereinheit für einen mehrphasigen Synchronmotor mit einem Rotor mit Magnetpolen, bestehend aus einer Mehrphasen-Rechtecksignal-Oszillatorschaltung zur Erzeugung von ersten Rechtecksignalen für jede Phase mit einer der Solldrehzahl entsprechenden Frequenz f bzw. Periode Ts und
einer Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Ma­ gnetpolposition und zur Erzeugung von zweiten Rechteck­ signalen für jede Phase, wobei pro Phase die ersten Rechteckimpulse mit den zweiten Rechteckimpulsen vergli­ chen werden und dementsprechend Stromimpulse den Stator­ wicklungen zugeführt werden,
gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (16U-1, 16V-1, 16W-1), die jeden Impuls der ersten Rechtecksignale in eine Vielzahl von der Soll­ drehzahl (n) entsprechenden Abschnitte (A, B, C) für jede Periode Ts aufteilt, um innerhalb jedes Abschnitts (A, B, C) einen impulsbreitengeteilten Rechteckimpuls (UA, UB, UC) zu erzeugen,
eine Einrichtung (12U, 12V, 12W), die aus den zwei­ ten Rechtecksignalen eine Vielzahl von Ermittlungsperi­ oden (m_A, m_B, m_C) für jede Phase bestimmt, und eine Erregerstrom-Steuereinrichtung (14; 16U-2, 16V- 2, 16W-2) mit einer Vergleichseinrichtung (14) zum Ver­ gleichen der Ermittlungsperiode (m_a, m_b, m_c) mit dem ent­ sprechenden Abschnitt (A, B, C) und mit einer Ausgangs­ steuerschaltung (16U-2, 16V-2, 16W-2), die die impuls­ breitengeteilten Rechteckimpulse (U_A, U_B, U_C) für jede Phase gemäß dem Vergleichsergebnis steuert, um die Strom­ impulse zu erzeugen.

2. Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssteuerschaltung (16U-2, 16V-2, 16W-2) ei­ nen Spannungswert des impulsbreitengeteilten Rechteckim­ pulses (UA, UB, UC) für jede Phase (U, V, W) verringert, wenn die Vergleichseinrichtung (14) entscheidet, daß die Ermittlungsperiode (m_a, m_b, m_c) kürzer als der entspre­ chende Abschnitt (A, B, C) ist.

3. Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssteuerschaltung (16U-2, 16V-2, 16W-2) eine Einrichtung aufweist, die eine Impulsbreite des im­ pulsbreitengeteilten Rechteckimpulses (UA, UB, UC) für jede Phase (U, V, W) verringert, wenn die Vergleichsein­ richtung (14) entscheidet, daß die Ermittlungsperiode (m_a, m_b, m_c) kürzer als der entsprechende Abschnitt (A, B, C) ist.

4. Steuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12) zum Be­ rechnen der Ermittlungsperiode (m_a, m_b, m_c) eine Einrich­ tung zum Zählen der einer Ermittlungsperiode (m_A, m_B, m_C) entsprechenden Zeit aufweist, wobei diese zum Steuern des impulsbreitengeteilten Rechteckimpulses (UA, UB, UC) mit einer der Solldrehzahl (n) entsprechenden Zeit verglichen wird.

5. Steuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16-1) zum Erzeugen des impulsbreitengeteilten Rechteckimpulses (UA, UB, UC) eine Einrichtung zur Impulsbreitenmodulation des impulsbreitengeteilten Rechteckimpulses (UA, UB, UC) auf­ weist.

6. Steuereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16-1) den impulsbreitengeteilten Rechteckimpuls (UA, UB, UC) mit­ tels steigender Flanken (Uu, Vu, Wu) und fallender Flan­ ken (Ud, Vd, Wd) der jeweiligen Phasen (U, V, W) erzeugt.