PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69612146T2 16.08.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0753933
Titel VERFAHREN ZUM STARTEN EINES PERMANENT-MAGNET-SYNCHRONMOTORS MIT ROTIERENDEM POSITIONSDETEKTOR UND MOTORREGLER
Anmelder Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki, Kitakyushu, Fukuoka, JP
Erfinder SAWA, Toshihiro, Kitakyushu-shi, Fukuoka 806, JP;
SONODA, Sumitoshi, Kitakyushu-shi, Fukuoka 806, JP;
FUJII, Syuuichi, Kitakyushu-shi, Fukuoka 806, JP;
YAMAMOTO, Eiji, Kitakyushu-shi, Fukuoka 806kuoka 806, JP
Vertreter Luderschmidt, Schüler & Partner GbR, 65189 Wiesbaden
DE-Aktenzeichen 69612146
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.01.1996
EP-Aktenzeichen 969011196
WO-Anmeldetag 26.01.1996
PCT-Aktenzeichen JP9600144
WO-Veröffentlichungsnummer 9623348
WO-Veröffentlichungsdatum 01.08.1996
EP-Offenlegungsdatum 15.01.1997
EP date of grant 21.03.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.08.2001
IPC-Hauptklasse H02P 6/00
IPC-Nebenklasse H02P 6/16   H02P 6/20   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines mit einem Winkelverschiebungsdetektor ausgestatteten Permanentmagnet-Synchronmotors, welcher einen Rotor mit Permanentmagneten als magnetische Pole für den Rotorantrieb und einen an einer drehbaren Welle des Permanentmagnet- Synchronmotors angebrachten Detektor für die Winkelstellung mit einer Einrichtung zum Erzeugen von entsprechenden, um 90º untereinander phasenverschobene elektrische Winkel aufweisenden Impulsfolgen mit A- und B-Phasenimpulsen pro Umdrehung sowie einer Einrichtung zum Erzeugen einer Impulsfolge mit C-Phase zur Erzeugung eines C-Phasenimpulses pro Umdrehung umfasst.

STAND DER TECHNIK

Bislang wird bei Permanentmagnet-Synchronmotoren zur Verwendung als Wechselstromservomotoren ein Rotor durch Versorgung einer Statorwicklung mit einem Antriebsstrom bewegt, welcher ein bestimmtes Phasenverhältnis zu durch auf dem Rotor angebrachte Permanentmagnete erzeugten Magnetflüssen je nach ihrer Stellung aufweist. Bevor der Rotor rotiert, ist es notwendig, die Stellung der Permanentmagnete zu ermitteln. Um dieses Erfordernis zu erfüllen, sind an den Permanentmagnet-Synchronmotoren ein Magnetpoldetektor und ein Encoder angebracht, der als Detektor für die Winkelstellung dient.

Fig. 1 ist eine Aufrißansicht eines Permanentmagnet-Synchronmotors mit einem Encoder und einem magnetischen Stellungsdetektor, und Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Motorsteuervorrichtung zur Steuerung des Permanentmagnet-Synchronmotors.

Ein Encoder (Detektor für die Winkelstellung) 300 und ein Magnetpoldetektor 400 sind auf einem Permanentmagnet-Synchronmotor 200 angebracht. Der Encoder 300, der Magnetpoldetektor 400, der Permanentmagnet-Synchronmotor 200 und eine Motorsteuervorrichtung 100A bilden zusammen ein Permanentmagnet-Synchronmotor-System. Der Encoder 300 ist an der drehbaren Welle des Permanentmagnet-Synchronmotors 200 befestigt und erzeugt pro Umdrehung A- und B-Phasenimpulse, welche gegeneinander um 90º verschoben sind, und einen C-Phasenimpuls pro Umdrehung.

Die Motorsteuervorrichtung 100A umfasst einen Hauptschaltkreis 110 und einen Steuerschaltkreis 120A.

Der Hauptschaltkreis 110 umfasst einen Konverter 111 zur Umwandlung eines Wechselstroms in einen Gleichstrom und zur Abgabe des Gleichstroms, einen Abgleichkondensator 112 zum Abgleichen des vom Konverter 111 abgegebenen Gleichstroms und einen Inverter 113 zur Erregung des Permanentmagnets-Synchronmotors 200 auf Basis eines Steuersignals vom Steuerschaltkreis 120A.

Der Steuerschaltkreis 120A umfasst einen Geschwindigkeitsdetektor 121 zur Umwandlung eines Signals vom Encoder 300 in ein Gechwindigkeitssignal, eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung 122 zur Steuerung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Permanentmagnet-Synchronmotors 200 auf Grundlage eines Abgabesignals SR vom Geschwindigkeitsdetektor 121 und ein Geschwindigkeitskommando SS, einen Winkelsignaldetektor 123A zur Erkennung der Signale vom Encoder 300 und dem Mangetpoldetektor 400 zur Erzeugung eines Winkelsignals für ein Stromkommando, einen Stromkommandoerzeuger 124 zur Erzeugung eines Stromkommandos von einem Abgabesignal der Geschwindigkeitssteuereinrichtung 122 und einem Abgabesignal von dem Winkelsignaldetektor 123A, einen Stromdetektor 125 sowie eine Stromsteuereinrichtung 126 zur Steuerung eines Stroms des Inverters 113 auf Basis des Stromkommandos und eines erkannten Signals vom Stromdetektor 125.

Wenn der Permanentmagnet-Synchronmotor in ein Spindelantriebsaggregat einer Werkzeugmaschine oder eines Elektrofahrzeugs eingebaut ist, ist es erforderlich, die Größe des Detektors der Winkelstellung infolge von Begrenzungen, welche dem Ort, wo der Motor installiert wird, auferlegt sind, zu verringern. Jedoch erfordert das herkömmliche System zwei Einrichtungen zum Erkennen der Stellung, d. h., den Encoder und den Magnetpoldetektor, und viele Signalleitungen, um den Inverter mit dem Encoder und auch den Inverter mit dem Magnetpoldetektor zu verbinden, was zu einer komplizierten Anordnung führt.

Es wurden Anstrengungen unternommen, auf den Magnetpoldetektor zu verzichten. Das offen gelegte Japanische Patent 197586/1994 offenbart eine Motorsteuervorrichtung, bei der ein Magnetpodetektor weggelassen ist. Jedoch sind die Kosten der offenbarten Motorsteuervorrichtung durch die Messung des Unterschieds und die Speicherung erhöht, weil der Unterschied zwischen dem Ursprung des Encoders und des Magnetpolbezugs des Rotors gemessen und gespeichert werden muss. Ferner zeigt die zuvor genannte Veröffentlichung keine spezifischen Einzelheiten über die Notwendigkeit für eine Umdrehung des Rotors auf irgend einem Weg bis der Encoderursprung nach Einschalten der Motorsteuervorrichtung erreicht ist.

Ferner beschreibt die EP-A-0 133 580 ein Permanentmagnet- Synchronmotor-Steuersystem, umfassend einen Drehmelder, der zur Erkennung des Drehungswinkels des gesteuerten Motors durch Umwandlung des Drehungswinkels in ein Phasensignal angebracht ist. Das Phasensignal, dessen Phase dem Umdrehungswinkel des Rotors entspricht, wird als Rückkopplungssignal des Steuersystems verwendet. Ein digitaler Wandler, welcher in das Steuersystem gemäß dem Stand der Technik einbezogen ist, ist weggelassen, so dass das System eine Vereinfachung der strukturellen Anordnung sowie eine Verbesserung des Ansprechens ermöglicht.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel vorliegender Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Starten eines Permanentmagnets-Synchronmotors und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Permanentmagnet-Synchronmotors mit kleineren und einfacheren Detektoren für den Permanentmagnet-Synchronmotor und einer verringerten Anzahl von Signalleitungen, ohne die Notwendigkeit der Messung des Unterschieds zwischen dem Ursprung eines Encoders und dem Magnetpolbezug eines Rotors zur Erkennung magnetischer Pole und auch ohne Notwendigkeit der Speicherung eines Winkelunterschieds zwischen dem Magnetpolbezug und dem Ursprung eines Winkelstellungsdetektors für einzelne Motoren, zur Umdrehung des Rotors ohne einen Magnetpoldetektor.

Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Verfahren zum Starten eines Permanentmagnet-Synchronmotors in einem Permanentmagnet-Synchronmotor- System zur Verfügung gestellt, welches den Permanentmagnet-Synchronmotor umfasst, der einen Rotor mit Permanentmagneten als magnetische Pole zum Antrieb des Rotors aufweist sowie einen auf drehbaren Welle des Permanentmagnet-Synchronmotors angebrachten Detektor der Winkelstellung mit einer Einrichtung zur Erzeugung von entsprechenden, um 90º gegeneinander phasenverschobene elektrische Winkel aufweisenden Impulsfolgen mit A- und B- Phase pro Umdrehung und einer Einrichtung zur Erzeugung einer Impulsfolge mit C-Phase zur Erzeugung eines C-Phasenimpulses pro Umdrehung sowie eine Motorsteuervorrichtung mit einem Regelkreis für die Geschwindigkeit und einem Regelkreis für den Strom zur Erregung des Permanentmagnet-Synchronmotors, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

Installieren des Detektors für die Winkelstellung mit der Einrichtung zur Erzeugung der C-Phasenimpulsfolge derart, dass der Magnetpol-Refernzwert der Permanentmagnete des Rotors und die Stellung, wo der C-Phasenimpuls erzeugt wird, miteinander übereinstimmen;

Betreiben des Stromregelkreises mit einem Wechselstromkommando konstanter Amplitude und niederer Frequenz nach Anlegen einer Energiezufuhr- Spannung und im Anfangsstadium vor normalem Betrieb des Permanentmagnet- Synchronmotors, um den Permanentmagnet-Synchronmotor mit einem niederfrequenten Wechselstrom zu versorgen und dadurch den Rotor des Permanentmagnet-Synchronmotors aus der Ruhelage mit geringer Geschwindigkeit rotieren zu lassen; und

Ermitteln des Eingangs des Magnetpol-Referenzwerts, wenn der C- Phasenimpuls erkannt ist sowie Ermitteln einer Winkelabweichung der Magnetpole des Rotors unter Verwendung der Anzahl der A- und B-Phasenimpulse, welche nach Erkennen des C-Phasenimpulses synchron zu Rotorumdrehung gezählt wurden.

Da der Detektor für die Winkelabweichung derart auf dem Permanentmagnet-Synchronmotor angebracht ist, dass die Einrichtung zur C- Phasenimpulsfolge einen C-Phasenimpuls abgibt, wenn der zuvor eingestellte Magnetpol-Referenzwert des Rotors einen vorbestimmten Winkel des Stators erreicht, ist es nicht erforderlich, den Unterschied zwischen dem Ursprung des Detektors für die Winkelabweichung und den Magnetpol-Referenzwert des Rotors nach dem Zusammenbau zu messen. Auf Grundlage des durch die Motorsteuervörrichtung erzeugten Stromkommandos dreht sich der mit dem Detektor für die Winkelabweichung ausgestattete Permanentmagnet- Synchronmotor, und der Permanentmagnet-Synchronmotor wird auf Basis eines korrekten Magnetpol-Referenzwertes gesteuert, nachdem ein C-Phasenimpuis erkannt ist. Infolgedessen sind, da ein Unterschiedsspeicher für den C- Phasenimpuls-Magnetpol-Referenzwert und ein Detektor für den Magnetpol nicht erforderlich sind, die Kosten aufgrund der Abwesenheit eines derartigen Differenzspeichers und Detektors für den Magnetpol verringert.

Vorzugsweise beginnt sich der Rotor im Anfangsstadium in Reaktion auf die Anwendung einer Wechselstrom-Energiezufuhr oder eines äußeren Kommandosignals zu drehen. Vorzugsweise beginnt der Rotor ferner sich im Anfangsstadium in einer Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen hin und her zu drehen, wobei der C-Phasenimpuls zu einer Vielzahl von Zeiten erkannt wird, wodurch die Genauigkeit des Erkennens der Lage des Ursprungs für das Erkennen der Lage der Magnetpole erhöht werden kann, oder ein C-Phasenimpuls wird vorzugsweise erkannt, um die Lage des Magnetpol-Referenzwertes zu erkennen und hierdurch die Winkelabweichung der Magnetpole des Rotors zu korrigieren, auch während der normalen Drehung des Rotors, nachdem die Lage des Ursprungs erkannt ist.

Gemäß vorliegender Erfindung umfasst ein anderes Verfahren zum Starten eines Permanentmagnet-Synchronmotors in einem Permanentmagnet-Synchronmotor-System, das seinerseits den Permanentmagnet-Synchronmotor mit einem Rotor mit Permanentmagneten als Magnetpole für den Rotorantrieb und einen auf der drehbaren Welle des Permanentmagnet-Synchronmotors angebrachten Detektor für die Winkelstellung umfasst, und mit einer Einrichtung zum Erzeugen von entsprechenden, um 90º zueinander phasenverschobene elektrische Winkel aufweisenden Impulsfolgen mit A- und B-Phasenimpulsen pro Umdrehung sowie mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Impulsfolge mit C-Phase zur Erzeugung eines C-Phasenimpulses pro Umdrehung und eine Motorsteuervorrichtung mit einem Geschwindigkeitsregelkreis und einem Stromregelkreis zur Erregung des Permanentmagnet-Synchronmotors, wobei das Verfahren folgende Stufen umfasst:

Anbringen des Detektors für die Winkelstellung mit der Einrichtung zum Erzeugen der C-Phasenimpulsfolge derart, dass der Magnetpol-Referenzwert der Permanentmagneten des Rotors und die Stellung, wo der C-Phasenimpuls erzeugt wird, miteinander übereinstimmen;

Senden eines Winkelabweichungs-Signals für ein Stromkommando zur Stromkommandoschleife bei einem vorgegebenen Winkel in jeder zuvor eingestellten Zeiteinheit beim Anlegen einer Energiezufuhr-Spannung und im Anfangsstadium vor dem Normalbetrieb des Permanenmagnet-Synchronmotors zwecks Betriebsbeginn des Permanentmagnet-Synchronmotors, Betreiben des Geschwindigkeits-Regelkreises mit einem Geschwindigkeitssignal, das in jeder zuvor eingestellten Zeiteinheit eine Winkelveränderung als ein Kommando für einen Geschwindigkeitsregler darstellt, um hierdurch die Amplitude des Stromkommandos zu steuern, was bewirkt, dass die Vorrichtung zur Motorsteuerung einen niederfrequenten Wechselstrom an den Permanentmagnet-Synchronmotor abgibt, um dadurch den Rotor des Permanentmagnet-Synchronmotors aus einer Ruhestellung bis zu einer geringen Geschwindigkeit in Drehung zu versetzen; und

Erkennen des Eingangs des Magnetpol-Referenzwerts bei Erkennen des C- Phasenimpulses, Umschalten des Winkelabweichungs-Signals für das Stromkommando auf ein Winkelabweichungs-Signal für ein Stromkommando, welches unter Verwendung der Anzahl der A- und B-Phasenimpulse erzeugt wird, welche synchron zur Umdrehung des Rotors mit der Stellung des als Ursprung benutzten C-Phasenimpulses gezählt werden, und Umschalten des Kommandos für den Geschwindigkeitsregler auf ein zuvor festgelegtes Geschwindigkeitskommando, um dadurch den Permanentmagnet-Synchronmotor zu betreiben Vorzugsweise beginnt der Rotor sich im Anfangsstadium in Reaktion auf das Anlegen einer Wechselstrom-Energiequelle oder ein äußeres Kommandosignal zu drehen. Auch wenn die Stellung der Magnetpole nicht erkannt wird, dreht sich der Motor in einer offenen Schleife, und ein C-Phasenimpuls des Detektors für die Winkelabweichung wird erkannt, um den Magnetpol-Referenzwert zu bestimmen. Infolgedessen ist es möglich, den Motor ohne einen Magnetpoldetektor stabil zu starten.

Ein Gleichstrom kann für einen gegebenen Zeitraum bei einem wahlweisen Winkel zum Startzeitpunkt zugeführt werden, um den Magentpol-Referenzwert zu erkennen, wonach ein niederfrequenter Wechselstrom dem Permanentmagnet- Synchronmotor zugeführt werden kann, und zwar auf Basis des Winkelabweichungs-Signals, nachdem ein Winkelsignal im Permanentmagnet-Synchronmotor erzeugt ist, und der Permanentmagnet-Synchronmotor kann sich stabil drehen, bis vom Detektor für die Winkelabweichung der C-Phasenimpuls erkannt wird.

Gemäß vorliegender Erfindung umfasst eine Vorrichtung mit einem Geschwindigkeits-Regelkreis und einem Strom-Regelkreis zur Steuerung eines Permanentmagnet-Synchronmotors mit einem Rotor mit Permanenmagneten als Magnetpole zum Rotorantrieb und einem Detektor für die Winkelstellung, der auf einer drehbaren Welle des Permanentmagnet-Synchronmotors angebracht ist, und einer Einrichtung zum Erzeugen einer Anzahl von um 90º gegeneinander phasenverschobene, entsprechende elektrische Winkel aufweisenden A- und B- Phasenimpulsen pro Umdrehung und einer Einrichtung zur Erzeugung von C- Phasenimpulsen zum Erzeugen eines C-Phasenimpulses pro Umdrehung, wobei der Detektor der Winkelstellung derart angeordnet ist, dass er einen C- Phasenimpuls abgibt, wenn der Magnetpol-Referenzwert des Rotors einen vorgegebenen Winkel eines Stators erreicht:

einen Hauptschaltkreis und einen Steuerschaltkreis;

wobei der Hauptschaltkreis einen Konverter zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und zur Abgabe des Gleichstroms, einen Abgleichkondensator zum Abgleichen des vom Konvektor abgegebenen Gleichstroms sowie einen Inverter zur Erregung des Permanentmagnet- Synchronmotors umfasst;

und der Steuerschaltkreis folgende Einrichtungen umfasst: eine Einrichtung zum Erkennen der Geschwindigkeit zur Umwandlung eines Signals von dem Detektor für die Winkelstellung in ein Geschwindigkeitssignal und zur Abgabe des Geschwindigkeitssignals, eine Einrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung zur Regulierung der Geschwindigkeit des Permanentmagnet-Synchronmotors mittels des Geschwindigkeitssignals und des Geschwindigkeitskommandos, eine Einrichtung zum Erkennen des Winkelsignals zur Erzeugung eines Wmkelabweichung-Signals für ein Stromkommando, welches erzeugt wird, indem die Anzahl der A- und B-Phasenimpulse verwendet wird, die im Gleichlauf mit der Rotorumdrehung gezählt werden, wobei die Lage des C-Phasenimpulses aus dem Detektor für die Winkelstellung als Magnetpol-Referenzwert des Rotors verwendet wird, wenn der C-Phasenimpuls abgegeben wird, eine erste Einrichtung zur Erzeugung eines Stromkomrnandos auf Basis eines von der Geschwindigkeitssteuereinrichtung zugeführten Abgabesignals und eines von der Einrichtung zum Erkennen des Winkelsignals zugeführten Abgabesignals, zum Erkennen einer Winkelabweichung der Magnetpole des Rotors des Permanentmagnet-Synchronmotors unter Verwendung der Anzahl der A- und B-Phasenimpulse, die danach im Gleichlauf mit der Rotorumdrehung gezählt werden, wenn der C-Phasenimpuls sodann während der Umdrehung des Permanentmagnet-Synchronmotors erkannt wird, und danach zur Abgabe eines Signals über das vollständige Erkennen des Magnetpol-Referenzwerts, eine zweite Einrichtung zur Erzeugung eines Stromkomrnandos zur Abgabe eines Wechselstromkommandos mit einer konstanten Amplitude und einer niederen Frequenz, eine Umschalteinrichtung für das Stromkommando zum Umschalten zwischen der Abgabe des von der ersten Einrichtung zur Erzeugung des Stromkomrnandos abgegebenen Stromkomrnandos und der Abgabe des von der zweiten Einrichtung zur Erzeugung des Stromkomrnandos abgegebenen Stromkommandos, eine Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetpol-Erkennungskommandos zum Starten der zweiten Einrichtung zur Erzeugung eines Stromkomrnandos und Umschalten der Stromkommando-Umschalteinrichtung auf die Einrichtung zur Erzeugung des Stromkomrnandos in einem Anfangsstadium, bevor das Kommando für den Normalbetrieb an den Permanentmagnet-Synchronmotor abgegeben wurde, nachdem an den Permanentmagnet-Synchronmotor eine Energiequelle-Spannung angelegt wurde, und Umschalten der Schalteinrichtung für das Stromkommando auf die erste Einrichtung zur Erzeugung des Stromkomrnandos, wenn das Signal für das vollständige Erkennen des Magentpol-Referenzwerts abgegeben wird, eine Stromerkennungseinrichtung zum Erkennen eines vom Inverter an den Permanentmagnet-Synchronmotor abgegebenen Stroms sowie eine Stromsteuereinrichtung zum Steuern eines Stroms des Inverters mit dem Stromkommando, welches von der Schalteinrichtung für das Stromkommando zugeführt wurde, und dem erkannten Signal von der Einrichtung für die Stromerkennung.

Gemäß vorliegender Erfindung umfasst eine andere Vorrichtung mit einem Geschwindigkeits-Regelkreis und einem Strom-Regelkreis zur Steuerung eines Permanentmagnet-Synchronmotors mit einem Rotor mit Permanentmagneten als Magnetpole zum Rotorantrieb und einem auf einer drehbaren Welle des Permanentmagnet-Synchronmotors angebrachten Detektor für die Winkelstellung mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Anzahl von um 90º gegeneinander phasenverschobener, entsprechenden elektrische Winkel aufweisender A- und B- Phasenimpulsfolgen zur Erzeugung einer Anzahl von α- und β-Phase-Impulsen pro Umdrehung und mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer C-Phasenimpulsfolge zur Erzeugung eines C-Phasenimpulses pro Umdrehung, wobei der Detektor der Winkelstellung so ausgebildet ist, dass er einen C-Phasenimpuls abgibt, wenn der Magnetpols-Referenzwert des Rotors den vorgegebenen Statorwinkel erreicht:

Einen Hauptschaltkreis und einen Steuerschaltkreis;

wobei der Hauptschaltkreis einen Konverter zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und zur Abgabe des Gleichstroms, einen Abgleichkondensator zum Abgleichen des vom Konvektor abgegebenen Gleichstroms sowie einen Inverter zur Erregung des Permanentmagnet-Synchronmotors umfasst;

und der Steuerschaltkreis folgende Einrichtungen umfasst: eine Einrichtung zum Erkennen der Geschwindigkeit zur Umwandlung eines Signals von dem Detektor für die Winkelstellung in ein Geschwindigkeitssignal und zur Abgabe des Geschwindigkeitssignals, eine Einrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung zur Regulierung der Geschwindigkeit des Permanentmagnet-Synchronmotors mittels des Geschwindigkeitssignals und des Geschwindigkeitskommandos, eine Einrichtung zum Erkennen des Winkelsignals zur Erzeugung eines Winkelabweichung- Signals für ein Stromkommando, welches erzeugt wird, indem die Anzahl der A- und B-Phasenimpulse verwendet wird, die im Gleichlauf mit der Rotorumdrehung gezählt werden, wobei die Lage des C-Phasenimpulses aus dem Detektor für die Winkelstellung als Magnetpol-Referenzwert des Rotors verwendet wird, wenn der C-Phasenimpuls abgegeben wird, eine ein Winkelkommando erzeugende Einrichtung zur Erzeugung eines Winkelabweichung-Signals bei niederer Frequenz und eines Geschwindigkeits-Signals, das in der jeweils zuvor eingestellten Zeiteinheit die Winkelabweichung für das Winkelabweichungs-Signal wiedergibt, eine Winkelkommando-Umschalteinrichtung zum Umschalten zwischen der Abgabe des von der Einrichtung zum Erkennen des Winkelsignals abgegebenen Winkelabweichung-Signals und der Abgabe des von der das Winkelkommando erzeugenden Einrichtung abgegebenen Winkelabweichungs-Signals, eine Geschwindigkeitskommando-Schaltvorrichtung zum Umschalten zwischen der Abgabe des der Vorrichtung zugeführten Geschwindigkeitskommandos und der Abgabe des von der Winkelkommando erzeugenden Einrichtung abgegebenen Geschwindigkeitskommandos, eine Einrichtung zum Erkennen des Magnetpol- Referenzwerts zur Abgabe eines Signals über die vollständige Erkennung des Magnetpol-Referenzwertes und zur Abgabe eines Rückstellsignals an die Einrichtung zur Winkelsignalerkennung zur Rückstellung des Winkelabweichungs- Signals auf Null, wenn vom Detektor für die Winkelstellung ein C-Phasenimpuls erkannt wird, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetpols- Erkennungskommandos zum Umschalten der Umschalteinrichtung für das Winkelkommando und eine Umschalteinrichtung für das Geschwindigkeitskommando auf die Einrichtung zur Erzeugung des Winkelkommandos in einer Anfangsstufe, bevor ein Kommando für Normalbetrieb an den Permanentmagnet-Synchronmotor ausgegeben ist, nachdem eine Energiequellen-Spannung an den Permanentmagnet-Synchronmotor angelegt ist, und Umschalten der Schalteinrichtung für das Winkelkommando und der Schalteinrichtung für das Geschwindigkeitskommando auf die Einrichtung zur Winkelsignalerkennung bzw. das der Vorrichtung zugeführte Geschindigkeitskommando, wenn das Signal einer vollständigen Erkennung des Magnetpol-Referenzwerts abgegeben wird, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Stromkommandos von einem von der Geschwindigkeitssteuereinrichtung zugeführten Stromamplitudensignal und dem von der Schalteinrichtung für das Winkelkommando zugeführten Winkelabweichung-Signal, Stromerkennungseinrichtung zum Erkennen eines von dem Inverter an den Permanentmagnet-Synchronmotor abgegebenen Stroms, sowie eine Stromsteuereinrichtung zum Steuern eines Stroms des Inverters mit dem von der das Stromkommando erzeugenden Einrichtung zugeführten Stromkommando und einem erkannten Signal von der Einrichtung zur Stromerkennung.

KURZE BESCHREIBUNGEN DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Aufrissansicht eines Permanentmagnet-Synchronmotors mit einem Encoder und einem daran angebrachten Mangetpoldetektor;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Motorsteuervorrichtung zum Steuern des Permanentmagnet-Synchronmotors;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines Permanentmagnet-Synchronmotor- Systems gemäß einer ersten Ausführungsform vorliegender Erfindung;

Fig. 4 ist ein Zeitablaufdiagramm, das den Betrieb des Permanentmagnet- Synchronmotors-Systems gemäß der ersten Ausführungsform zeigt,

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines Permanentmagnet-Synchronmotor- Systems gemäß einer zweiten Ausführungsform vorliegender Erfindung; und

Fig. 6 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches den Betrieb des Permanentmagnet-Synchronmotor-Systems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.

BESTE ART UND WEISE DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN

Im folgenden wird unter Bezug auf Fig. 3 und 4 eine erste Ausführungsform vorliegender Erfindung beschrieben.

Wie in Fig. 3 gezeigt, bilden ein Permanentmagnet-Synchronmotor 200, ein Encoder 300 und eine Motorsteuervorrichtung 100B zusammen ein Permanentmagnet-Synchronmotor-System.

Die Motorsteuervorrichtung 100B umfasst einen Hauptschaltkreis 110 und einen Steuerschaltkreis 120 zur Erregung des Permanentmagnet-Synchronmotors 200. Der Encoder 300 erzeugt A- und B-Phasenimpulse, welche gegeneinander um 90º phasenverschoben sind sowie einen C-Phasenimpuls pro Umdrehung, abhängig von der Winkelabweichung des Permanenmagnet-Synchronmotors 200, wie herkömmlich. Der Encoder 300 ist derart angebracht, dass er einen C- Phasenimpuls abgibt, wenn der festgelegte magnetische Magnetpol-Referenzwert des Rotors einen vorbestimmten Winkel des Stators erreicht.

Der Steuerschaltkreis 120B der Motorsteuervorrichtng 100B unterscheidet sich vom Steuerschaltkreis 120A der in Fig. 2 gezeigten herkömmlichen Motorsteuervorrichtung 100A. Im speziellen hat der Steuerschaltkreis 120B anstelle des Winkelsignaldetektors 123A einen Winkelsignalgenerator 123B zur Erzeugung eines Winkelabweichungsignals für ein unter Verwendung der synchron mit der Rotorumdrehung gezählten Anzahl von A- und B-Phasen gebildetes Stromkommando, wenn ein C-Phasenimpuls vom Encoder 300 abgegeben wird, wobei die Stellung des C-Phasenimpulses als Magnetpol-Referenzwert benutzt wird. Der Steuerschaltkeis 120B umfasst ferner einen Stromkommandogenerator 128 zur Erzeugung eines Wechselstromkommandos mit niederer Frequenz und konstanter Amplitude, einen Stromkommandoschalter 129 zur Abgabe eines Stromkommandosignals von einem Stromkommandogenerator 124B oder eines Stromkommandosignals von einer ein Stromkommando erzeugenden Einrichtung 128, einen Energiezufuhr-Spannungsdetektor 140 zum Erkennen der Anlegung einer Energiezufuhrspannung an die Motorsteuervorrichtung 100B und Abgabe eines Spannungs-Aniegungssignals, und einen Generator 127 zum Erkennen eines Magnetpol-Referenzwert-Kommandos zum Empfang des Spannungsanlegungssignals von dem Detektor 140 für die Energiezufuhr-Spannung und eines Betriebskommandos in einer Anfangstufe bevor der Permanentmagnet- Synchronmotor 200 normal zu laufen beginnt, unter Starten, um den Stromkommando-Generator 128 in Betrieb zu setzen, unter Umschalten des Stromkommando-Schalters 129 auf den Stromkommando-Generator 128 gemäß einem der Signale, das durch einen vorab eingestellten Selektionsparameter ausgewählt wird, und unter Umschalten des Stromkommando-Schalters 129 auf den Stromkommando-Generator 124B, wenn das Signal über die vollständige Erkennung des Magnetpol-Referenzwerts vom Stromkommando-Generator 124 B ausgegeben wird. Während der Stromkommando-Generator 128 ein Stromkommando erzeugt, das eine konstante Amplitude aufweist, besitzt er eine Verzögerungsfunktion, um das Stromkommando zu verzögern und die Amplitude des Stromkommandos bis zur kontanten Amplitude bei einer die Stromamplitude erhöhenden Rate zu erhöhen, welche pro Zeiteinheit bestimmt wird, wenn die Motorsteuervorrichtung zur Magnetpolerkennung erregt zu werden beginnt.

Der Betrieb der ersten Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben.

Nachdem die Energiezufuhr-Spannung an die Motorsteuervorrichtung 100B zur Zeit t1 angelegt ist, erkennt der Energiezufuhr-Spannungsdetektor 140 das Anlegen der Energiezufuhr-Spannung an die Motorsteuervorrichtung 100B und gibt ein Spannungsanlegungssignal ab. In einer Anfangsstufe vor dem Normalbetrieb des Permanentmagnet-Synchronmotors 200 empfängt der Generator 127 zur Erkennung des Magnetpolkommandos entweder das Spannungsanlegungssignal vom Energiezufuhr-Spannungsdetektor 140 oder das Betriebskommando, welches gemäß einem zuvor festgelegten Selektionsparameter ausgewählt wird, gibt zur Zeit t2 ein Magnetpol-Erkennungskommando ab, und schaltet den Stromkommandoschalter 129 auf den Stromkommandogenerator 128 um, unter Eingabe einer Betriebsart der Erkennung der Magnetpolstellung. Infolgedessen ist das Stromkommando von der Geschwindigkeitssteuerschleife, welche den Stromkommandogenerator 124 umfasst, getrennt, und das Wechselstromkommando, welches eine niedere Frequenz und konstante Amplitude besitzt und durch den Stromkommandogenerator 128 erzeugt wird, wird an die Stromsteuereinrichtung 126 geliefert. Die Stromsteuereinrichtung 126 verwendet eine Stromsteuerschleife bis zum Permanentmagnet-Synchronmotor 200 zur Steuerung des Inverters 113, um einen Wechselstrom niederer Frequenz an den Permanentmagnet-Synchronmotor 200 zur Steuerung des Inverters 113, um einen Wechselstrom niederer Frequenz an den Permanenmagnet-Synchronmotor 200 zu liefern, und dadurch den Permanentmagnet-Synchronmotor 200 in Umdrehung zu versetzen. Wenn ein Detektor 130 zur Erkennung des Magnetpol-Referenzwerts einen C-Phasenimpuls vom Encoder 300 zur Zeit t3 während des Betriebs der Erfassung des Magnetpol-Referenzwerts auf die Umdrehung des Permanentmagnet-Synchronmotors 200 hin erkennt, dann sendet der Detektor 130 für den Magnetpol-Referenzwert ein Signal der vollständigen Erkennung des Magnetpol- Referenzwerts zum Generator 127 des Magnetpol-Erkennungskommandos. Gleichzeitig sendet der Detektor 130 des Magnetpol-Referenzwerts ein Rückstellungssignal, um das Winkelabweichungssignal auf Null zurückzustellen, an den Winkelsignalgenerator 123B. Wenn der Generatur 127 des Magnetpol- Erkennungskommandos das Signal der vollständigen Erkennung des Magnetpol- Referenzwerts vom Detektor 130 für den Magnetpol-Referenzwert empfängt, schaltet der Generator 127 des Magnetpol-Erkennungskommandos den Stromkommandoschalter 129 auf den Stromkommandogenerator 124 um. Nun schaltet die Motorsteuervorrichtung 100B von der Betriebsweise der Erkennung des Magentpol-Referenzwertes auf die Betriebsweise einer normalen Geschwindigkeitskontrolle um, wobei der Permanentmagnet-Synchronmotor 200 unter normaler Geschwindigkeitssteuerung betrieben wird.

Zur Erhöhung der Genauigkeit der Erkennung des Magnetpol-Referenzwerts ist es wirksam, die Umdrehungsrichtung des Wechselstromkommandos niederer Frequenz vom Stromkommando-Generator 128 umzuschalten oder eine Vielzahl von C-Phasenimpulsen zu erkennen. Ebenfalls ist es wirksam, auch während die Motorsteuervorrichtung 100B einen Wechselstrom zur Erregung des Permanentmagnet-Synchronmotors 200 liefert, den C-Phasenimpuls vom Encoder 300 zur Zeit t5 zu erkennen, um die Stellung des Magnetpol-Referenzwerts zur Erhöhung der Genauigkeit der Erkennung des Magnetpol-Referenzwerts zu erhöhen.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 eine zweite Ausführungsform vorliegender Erfindung beschrieben.

Wie in Fig. 5 gezeigt, bilden ein Permanentmagnet-Synchronmotor 200, ein Encoder 300 und eine Motorsteuervorrichtung 100C zusammen ein Permanentmagnet-Synchronmotor-System.

Die Motorsteuervorrichtung 100C umfasst einen Hauptschaltkreis 100 und einen Steuerschaltkreis 120C zur Erregung des Permanentmagnet- Synchronmotors 200. Der Encoder 300 erzeugt A- und B-Phasenimpulse, welche gegeneinander um 90º verschoben sind, und einen C-Phasenimpuls pro Umdrehung, in Abhängigkeit von der Winkelabweichung des Permanentmagnet- Synchronmotors 200 auf herkömmliche Weise. Wie bei der ersten Ausführungsform ist der Encoder 300 derart angeordnet, dass er ein C-Phasen-Signal abgibt, wenn der festgestellte Magnetpol-Referenzwert eines Rotors einen zuvor festgelegten Winkel eines Stators erreicht.

Der Steuerschaltkreis 120C der Motorsteuervorrichtung 100C unterscheidet sich von dem Steuerschaltkreis 120A der in Fig. 2 gezeigten herkömmlichen Motorsteuervorrichtung 100A. Im speziellen hat der Kontrollschaltkreis 120C anstelle des Winkelsignaldetektors 120A einen Winkelsignalgenerator 123B zur Erzeugung eines Winkelabweichungssignals für ein unter Verwendung der Anzahl synchron mit der Motorumdrehung gezählten A- und B-Phasen gebildetes Stromkommando, wenn ein C-Phasenimpuls vom Encoder 300 abgegeben wird, wobei die Stellung des C-Phasenimpulses als Magnetpols-Referenzwert benutzt wird. Der Kontrollschaltkreis 120C umfasst ferner einen Detektor 140 für die Endergiezufuhr-Spannung zum Erkennen des Anlegens einer Energiezufuhr- Spannung an die Motorsteuervorrichtung 100C und zum Abgeben eines Signals des Spannungsanlegens, ein Generator 131 des Magnetpol-Erkennungskommandos zum Empfang des Spannungsanlegungs-Signals vom Detektor 140 der Energiezufuhr-Spannung und eines Betriebskommandos in einem Anfangsstadium bevor der Permanentmagnet-Synchronmotor 200 normal zu laufen beginnt und zur Abgabe eines Umschaltsignals, um zwischen einem Winkelkommando und einem Geschwindigkeitskommando gemäß einem der Signale umzuschalten, welches durch einen zuvor eingestellten Auswahlparameter ausgewählt ist, einen Winkelkommando-Generator 132 zum Erzeugen eines Winkelabweichung-Signals AI einer niederen Frequenz und eines Geschwindigkeitssignals SI, welches die Winkelveränderung pro Zeiteinheit des Winkelabweichung-Signals AI wiedergibt, einen WinkelkommandoschaJter 134 zum Umschalten zwischen einem Winkelabweichungssignal von dem Winkelsignalgenerator 123B und einem Winkelabweichungssignal AI von dem Winkelkommando-Generator 132 auf Grundlage eines Abgabesignals von dem Generator 131 des Magnetpol- Erkennungskommandos, einen Geschwindigkeitskommando-Urnschalter 133 zum Umschalten zwischen einem Geschwindigkeitskommando SS und dem Geschwindigkeitssignal SI auf Basis des Abgabesighals vom Generator 131 des Magnetpol-Erkennungssignals, und einen Detektor 130 für den Magnetpolursprung zur Erkennung eines C-Phasenimpuls-Signals vom Encoder 300.

Im folgenden wird der Betrieb der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben.

Nach Anlegen der Energiezufuhr-Spannung an die Motorsteuervorrichtung 100C zur Zeit t1 erkennt der Detektor 140 der Energiezufuhr-Spannung das Anlegen der Energiezufuhr-Spannung an die Motorsteuervorrichtung 100C und gibt ein Spannurigsanlegungs-Signal ab. In einem Anfangsstadium, bevor der Permanentmagnet-Synchronmotor 200 normal zu laufen beginnt, empfängt der Generator 131 für das Magnetpol-Erkennungskommando entweder das Spannungsanlegungssignal vom Energiezufuhr-Spannungsdetektor 140 oder das Betriebskommando, welches gemäß einem zuvor festgelegten Auswahlparameter ausgewählt ist, und gibt Kommandos zur Zeit t2 an den Winkelkommandoschalter 134 und den Geschwindigkeitskommandoschalter 133 ab. Als Ergebnis werden das Winkelabweichungs-Signal AI niederer Frequenz und das Geschwindigkeitssignal SI, welche durch den Winkelkommandogenerator 132 erzeugt werden, ausgewählt. Die Motorsteuervorrichtung 100C betreibt die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 122 und die Stromsteuereinrichtung 126 synchron mit dem Abgabesignal aus dem Generator 131 für das Magnetpol-Erkennungskommando. Die Stromsteuereinrichtung 126 liefert ein Antriebssignal zu einer Energievorrichtung wie einem IGBT [bipolarer ransistor mit isoliertem Gate (Insulated Gate Bipolar Transistor)] des Inverters 113, wobei der Inverter 113 betrieben wird, um durch ihn elektrische Energie zum Permanent-Synchronmotor 200 zu liefern.

Da die Stellung des Magnetpol-Referenzwertes des Rotors zur Zeit des Starts des Permanentmagnet-Synchronmotors 200 nicht erkannt wird, wird der Permanentmagnet-Synchronmotor 200 unter Benutzung des Winkelabweichungs- Signals AI niederer Frequenz und des Geschwindigkeitsignals SI gestartet, welche durch den Winkelkommando-Generator 132 erzeugt werden. Im speziellen ist eine Frequenzkomponente des an den Stromkommando-Generator 124C angelegten Stromkömmandos das Winkelabweichungs-Signal AI niederer Frequenz, das durch den Winkelkommandogenerator 132 erzeugt wird, und eine Amplituden- Komponente des Stromkömmandos ist ein Abgabesignal der Geschwindigkeitssteuereinrichtung 122, die mit dem Abgabesignal SR Geschwindigkeitsdektor 121 und dem Geschwindigkeitskommando SS gespeist wird. Auf Basis eines Wechselstromkommandos niederer Frequenz, das durch den Stromkommando- Generator 124C erzeugt wird, betreibt die Stromsteuereinrichtung 126 eine Stromsteuerschleife für den Inverter 113, um einen Wechselstrom niederer Frequenz dem Permanentmagnet-Synchronmotor 200 zuzuführen, um den Encoder 300 in Drehung zu versetzen.

Wenn der Detektor 130 für den Magnetpol-Referenzwert einen C- Phasenimpuls vom Encoder 300 zur Zeit t3 während der Umdrehung des Permanentmagnet-Synchronmotors 200 erkennt, dann sendet der Detektor 130 für den Magnetpol-Referenzwert ein Signal der vollständigen Erkennung des Magnetpol-Referenzwerts zum Generator 131 des Magnetpol-Erkennungskommandos. Gleichzeitig sendet der Detektor 130 des Magnetpol-Referenzwerts ein Rückstellungssignal, um das Winkelabweichungs-Signal auf Null zurückzustellen, an den Winkelsignal-Generator 123B. In Reaktion auf das Signal der vollständigen Erkennung des Magnetpol-Referenzwerts gibt der Generator 131 des Magentpol-Erkennungskommandos unmittelbar Kommandos an den Winkelkommando-Umschalter 134 und den Geschwindigkeitskommando-Umschalter 133 ab, um hierdurch das Abgabesignal vom Winkelsignaldetektor 123B und das Geschwindigkeitskommando SS auszuwählen. Nach der Zeit t3 wird ein Winkelabweichungs-Signal für ein Stromkommando, das durch den Winkelsignalgenerator 123B unter Verwendung der synchron mit der Rotorumdrehung gezählten Anzahl von A- und B-Phasen gebildet wird, zur Umschaltung des Kommandos der Geschwindigkeitssteuereinrichtung 122 auf das Geschwindigkeitskommando SS benutzt, wobei der Permanentmagnet-Synchronmotor 200 in einer Betriebsweise der Geschwindigkeitssteuerung auf Basis eines Magnetpol-Erkennungssignals gestaltet wird.

Zur Erhöhung der Genauigkeit der Erkennung des Magnetpol-Referenzwerts ist es wirksam, zur Zeit des Starts einen Gleichstrom bei einem wahlweisen Winkel für einen bestimmten Zeitraum zuzuführen, um den Permanentmagnet- Synchronmotor 200 zu betreiben, und danach den Permanentmagnet- Synchronmotor 200 auf Basis des Winkelsignals von dem Winkelkommando- Generator 132 zu starten, oder zu den jeweiligen Zeiten t3, t4, t5 eine Vielzahl von C-Phasenimpulsen, wie in Fig. 6 gezeigt, zu erkennen. Auch während die Motorsteuervorrichtung 100C einen Wechselstom zur Erregung des Permanentmagnet-Synchronmotors 200 liefert, ist es ebenfalls für den Magnetpol- Detektor 130 wirksam, einen C-Phasenimpuls vom Encoder 300 zu erkennen, um den Magentpol-Referenzwert zu erkennen, um die Stellung des Ursprungs des an den Winkelsignal-Detektor 123B angelegten Winkelkommandos zwecks Erhöhung der Genauigkeit der Erkennung des Magnetpol-Referenzwerts zu korrigieren.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Starten eines Permanentmagnet-Synchronmotors in einem Permanentmagnet-Synchronmotor-System, in welchem der Permanentmagnet-Synchronmotor enthalten ist, der einen Rotor mit Permanentmagneten als magnetische Pole zum Antrieb des Motors auf weist, sowie ein auf der drehbaren Welle des Permanentmagnet-Synchronmotors angebrachtes Winkelmeßgerät mit einem Mittel zum Erzeugen von entsprechenden, um 90º zueinander phasenyerschobene elektrische Winkel aufweisenden Impulsfolgen mit A- und B- Phase pro Umdrehung, und mit einem Mittel zum Erzeugen einer Impulsfolge mit C-Phase, und ein Motorsteuerungsgerät mit einem Regelkreis für die Geschwindigkeit und einem Regelkreis für den Strom zum Erregen des Permanentmagnet-Synchronmotors, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Installieren des Winkelmeßgeräts mit dem Mittel zum Erzeugen der C-Phasen- Impulsfolge derart, daß der Magnetpol-Referenzwert des Permanentmagneten des Rotors und die Position, wo der C-Phasen-Impuls erzeugt wird, miteinander übereinstimmen;

Betreiben des Strom-Regelkreises mit einer niederfrequenten Wechselstromführungsgröße konstanter Amplitude nach Anlegen einer Spannung und im Anfangsstadium vor dem Normalbetrieb des Permanentmagnet-Synchronmotors, um den Permanentmagnet-Synchronmotor mit einem Wechselstrom niederer Frequenz zu versorgen und dadurch den Rotor des Permanentmagnet-Synchronmotors mit geringer Geschwindigkeit aus der Ruhelage in Drehung zu versetzen; und

Ermitteln des Eingangs des Magnetpol-Referenzwertes, sobald der C-Phasen-Impuls nachgewiesen ist und Ermitteln der Winkelabweichung der Magnetpole des Rotors unter Verwendung der Anzahl der A- und B-Phasen-Impulse, welche nach dem Nachweis des C- Phasen-Impulses synchron zur Drehung des Rotors gezählt wurden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der Rotor startet, indem er im Anfangsstadium in Reaktion auf das Anlegen eines Wechselstroms in Drehung versetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der Rotor startet, indem er im Anfangsstadium in Reaktion auf ein externes Steuersignal in Drehung versetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der Rotor startet, indem er im Anfangsstadium in eine Richtung oder umsteuerbar in entgegengesetzte Richtungen in Drehung versetzt wird, wobei der C-Phasen-Impuls mehrmals ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der C-Phasen-Impuls nachgewiesen wird, um die Lage des Refernzwertes für den Magnetpol zu ermitteln und um selbst während der normalen Umdrehung des Rotors nach Ermittlung der Anfangsposition die Winkelverschiebung der Magnetpole des Rotors zu korrigieren.

6. Verfahren zum Starten eines Permanentmagnet-Synchronmotors in einem Permanentmagnet-Synchronmotor-System, in welchem der Permanentmagnet-Synchronmotor enthalten ist, der einen Rotor mit Permanentmagneten als magnetische Pole zum Antrieb des Motors aufweist, sowie ein auf der drehbaren Welle des Permanentmagnet-Synchronmotors angebrachtes Winkelmeßgerät mit einem Mittel zum Erzeugen von entsprechenden, um 90º zueinander phasenverschobene elektrische Winkel auf weisenden Impulsfolgen mit A- und B- Phase pro Umdrehung, und mit einem Mittel zum Erzeugen einer Impulsfolge mit C-Phase, und ein Motorsteuerungsgerät mit einem Regelkreis für die Geschwindigkeit und einem Regelkreis für den Strom zum Erregen des Permanentmagnet-Synchronmotors, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

Installieren des Winkelmeßgeräts mit dem Mittel zum Erzeugen der C-Phasen- Impulsfolge derart, daß der Magnetpol-Referenzwert des Permanentmagneten des Rotors und die Position, wo der C-Phasen-Impuls erzeugt wird, miteinander übereinstimmen;

Senden eines Winkelabweichungs-Signals beim Anlegen einer Spannung und im Anfangsstadium vor dem Normalbetrieb des Permanentmagnet-Synchronmotors zur Stromsteuerung an die Stromsteuerungsschleife bei vorgegebenem Winkel in der vorher eingestellten Einheitszeit, um mit dem Betrieb des Permanentmagnet-Synchronmotors zu beginnen, Betreiben des Geschwindigkeits-Regelkreises mit einem Geschwindigkeitssignal, welches für eine Winkeländerung in der jeweils vorher eingestellten Einheitszeit als Führungsgröße für einen Geschwindigkeitsregler steht, um dadurch die Amplitude der Stromsteuerung zu überwachen, Bewirken, daß das Motorkontrollgerät niederfrequenten Wechselstrom an den Permanentmagnet-Synchronmotor liefert, um damit den Rotor des Permanentmagnet-Synchronraotors aus der Ruhestellung bis zu einer niedrigen Geschwindigkeit in Drehung zu versetzen; und

Nachweisen des Eingangs des Magnetpol-Referenzwertes bei Aufnahme des C- Phasen-Impulses, Umschalten des Winkelabweichungs-Signals für die Stromsteuerung auf ein Winkelabweichungs-Signal für Stromsteuerung, das erzeugt wird, indem die Anzahl der A- und B-Phasen-Impulse verwendet wird, welche synchron zur Rotation des Rotors mit der Lage des als Anfang verwendeten C-Phasen-Impulses gezählt werden, und Umstellen der Richtgröße für den Geschwindigkeitsregler auf eine vorgegebene Richtgröße für die Geschwindigkeit, um dadurch den Permanentmagnet-Synchronmotor zu betreiben.

7. Verfahren nach Anspruch 6, in welchem der Rotor startet, indem er im Anfangsstadium in Reaktion auf das Anlegen eines Wechselstroms in Drehung versetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, in welchem der Rotor startet, indem er im Anfangsstadium in Reaktion auf ein externes Steuersignal in Drehung versetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, in welchem zum Startzeitpunkt mit einem Winkel nach Wahl über einen vorgegebenen Zeitraum zur Aufnahme des Magnetpol-Referenzwertes ein Gleichstrom angelegt wird, wonach dann auf Grundlage des vom Winkelabweichungsgenerator im Pennanent-Synchronmotor stammenden Winkelabweichungs-Signals ein niederfrequenter Wechselstrom an den Permanent- Synchronmotor geliefert wird und der Permanent-Synchrohmotor in gleichbleibende Drehung versetzt wird, bis vom Detektor für die Winkelabweichung der C-Phasen-Impuls empfangen wird.

10. Gerät mit einem Geschwindigkeits-Regelkreis und einem Strom-Regelkreis zur Steuerung eines Permanentmagnet-Synchronmotors (200) mit einem Rotor mit Permanentmagneten als Magnetpole zum Antrieb des Rotors, sowie ein auf der drehbaren Welle des Permanentmagnet-Synchronmotors angebrachtes Winkelmeßgerät mit einem Mittel (300) zum Erzeugen einer Anzahl von um 90º zueinander phasenverschobener, entsprechende elektrische Winkel aufweisender Impulse mit A- und B-Phase pro Umdrehung, und mit einem Mittel (300) zum Erzeugen eines C-Phasen-Impulses pro Umdrehung, wobei das Winkelmessgerät so gebaut ist, daß es einen C-Phasen-Impuls ausgibt, wenn der Magnetpol- Referenzwert des Rotors den vorgegebenen Statorwinkel erreicht, wobei das Gerät einen Hauptkreis (HO) und einen Kontrollkreis (120B) aufweist;

wobei der Hauptkreis (110) einen Konverter (111) zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und zur Ausgabe des Gleichstroms, einen Abgleichkondensator (112) zum Abgleichen des vom Konverter ausgegebenen Gleichstroms sowie einen Inverter (113) zur Erregung des Permanentmagnet-Synchronmotors umfaßt,

und der Kontrollkreis (120B) folgende Mittel umfaßt: ein Mittel zur Geschwindigkeitsmessung (121) zur Umwandlung eines vom Winkelmessgerät kommenden Signals in ein Geschwindigkeitssignal und zur Ausgabe des Geschwindigkeitssignals, ein Geschwindigkeitskontrollmittel (122) zur Überwachung der Geschwindigkeit des Permanentmagnet-Synchronmotors mittels des Geschwindigkeitssignals sowie einer Richtgröße für die Geschwindigkeit (SS), ein Winkelsignal-Messmittel (123B) zur Erzeugung eines Winkelabweichungs-Signals für eine Strom-Richtgröße, das erzeugt wird, indem die Anzahl für die A- und B-Phasen-Impulse verwendet wird, die im Gleichlauf mit der Umdrehung des Rotors gezählt werden, wobei die Lage des C-Phasenimpulses aus dem Winkelmessgerät als Magnetpol-Referenzwert des Rotors verwendet wird, wenn der C- Phasen-Impuls ausgegeben wird, ein erstes Strom-Richtgrößenerzeugungsmittel (124B) zum Erzeugen einer Strom-Richtgröße auf Grundlage eines vom Geschwindigkeitskontrollmittel (122) gelieferten Output-Signals sowie eines vom Winkelsignal-Messmittel (123B) gelieferten Output-Signals zum Nachweisen einer Winkelabweichung für die Magnetpole des Rotors des Permanentmagnet-Synchronmotors unter Verwendung der Anzahl für die A- und B-Phasen- Impulse, die daraufhin im Gleichlauf mit der Umdrehung des Rotors gezählt wurden, wenn der C-Phasen-Impuls dann während der Rotation des Permanentmagnet-Synchronmotors ermittelt wurde und sodann zum Ausgeben eines Signals über die vollständige Erfassung des Magnetpol-Referenzwerts, ein Stromnachweismittel (125) zum Nachweis eines vom Inverter an den Permanentmagnet-Synchronmotor ausgegebenen Stromes, und ein Stromüberwachungsmittel (126) zum Überwachen des Inverterstromes mittels der Strom- Richtgröße und eines aufgenommenen Signals, das vom Stromnachweismittel stammt, dadurch gekennzeichnet, daß

der Kontrollkreis (120B) zusätzlich folgende Mittel umfaßt: ein zweites Strom-Richtgrößenerzeugungsmittel (128) zur Ausgabe einer Richtgröße für Wechselstrom mit konstanter Amplitude und niedriger Frequenz, ein Strom-Richtgrößen- Umschaltmittel (129) zum Umschalten zwischen der Ausgabe der vom ersten Strom- Richtgrößen-Erzeugungsmittel ausgegebenen Strom-Richtgröße und der Ausgabe der vom zweiten Strom-Richtgrößen-Erzeugungsmittel ausgegebenen Strom-Richtgröße, ein Richtgrößenerzeugungsmittel für die Magnetpolerfassung (127) zum Starten des zweiten Strom-Richtgrößen-Erzeugungsmittels und Umschalten des Strom-Richtgrößen- Umschaltmittels auf das zweite Strom-Richtgrößen-Erzeugungsmittel im Anfangsstadium bevor das Kommando für Normalbetrieb an den Permanentmagnet-Synchronmotor ausgegeben wurde, nachdem eine Spannung an den Permanentmagnet-Synchronmotor angelegt worden ist, und zum Umschalten des Strom-Richtgrößen-Umschaltmittels auf das erste Strom-Richtgrößen-Erzeugungsmittel, wenn das Signal über die vollständige Erfassung des Magnetpol-Referenzwerts ausgegeben wird, wobei das Stromüberwachungsmittel (126) mit der vom Strom-Richtgrößen-Umschaltmittel gelieferten Richtgröße und dem aufgenommenen, vom Stromerfassungsmittel stammenden Signal den Strom des Inverters überwacht.

11. Gerät mit einem Geschwindigkeits-Regelkreis und einem Strom-Regelkreis zur Steuerung eines Permanentmagnet-Synchronmotors (200) mit einem Rotor mit Permanentmagneten als Magnetpole zum Antrieb des Rotors, sowie ein auf der drehbaren Welle des Permanentmagnet-Synchronmotors angebrachtes Winkelmeßgerät mit einem Mittel (300) zum Erzeugen einer Anzahl von um 90º zueinander phasenverschobener, entsprechende elektrische Winkel aufweisender Impulse mit A- und B-Phase pro Umdrehung, und mit einem Mittel (300) zum Erzeugen eines C-Phasen-Impulses pro Umdrehung, wobei das Winkelmessgerät so gebaut ist, daß es einen C-Phasen-Impuls ausgibt, wenn der Magnetpol- Referenzwert des Rotors den vorgegebenen Statorwinkel erreicht, wobei das Gerät einen Hauptkreis (110) und einen Kontrollkreis (120B) aufweist; wobei der Hauptkreis (110) einen Konverter (111) zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und zur Ausgabe des Gleichstroms, einen Abgleichkondensator (112) zum Abgleichen des vom Konverter ausgegebenen Gleichstroms sowie einen Inverter (113) zur Erregung des Permanentmagnet- Synehronmotors umfaßt, und der Kontrallkreis (120B) folgende Mittel umfaßt: ein Mittel zur Geschwindigkeitsmessung (121) zur Umwandlung eines vom Winkelmessgerät kommenden Signals in ein Geschwindigkeitssignal und zur Ausgabe des Geschwindigkeitssignals, ein GeschwindigkeitskontroUmittel zur Überwachung der Geschwindigkeit des Permanentmagnet-Synchronmotors mittels des Geschwindigkeitssignals sowie einer Richtgröße für die Geschwindigkeit (SS), ein Winkelsignal-Messmittel (123B) zur Erzeugung eines Winkelabweichungs-Signals für eine Strom-Richtgröße, das erzeugt wird, indem die Anzahl für die A- und B-Phasen-Impulse verwendet wird, die im Gleichlauf mit der Umdrehung des Rotors gezählt wurden, wobei die Lage des C-Phasenimpulses aus dem Winkelmessgerät als Magnetpol-Referenzwert des Rotors verwendet wird, wenn der C- Phasen-Impuls ausgegeben wird, ein Strom-Richtgrößen-Erzeugungsmittel (124C) zum Erzeugen einer Strom-Richtgröße, ein Stromnachweismittel (125) zum Erfassen eines vom Inverter an den Permanentmagnet-Synchronmotor ausgegebenen Stromes, und ein Stromüberwachungsmittel (126) zum Überwachen des Inverterstromes mittels der vom Strom-Richtgrößen-Erzeugungsmittel gelieferten Strom-Richtgröße und eines aufgenommenen Signals, das vom Stromnachweismittel stammt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrollkreis (120B) zusätzlich folgende Mittel umfaßt: ein Winkel-Richtgrößen-Erzeugungsmittel (132) zum Erzeugen eines niederfequenten Winkelabweichungs-Signals sowie eines Geschwindigkeits-Signals, das in der jeweils voreingestellten Einheitszeit für das Winkelabweichungs-Signal die Winkelabweichung wiedergibt, ein Umschaltmittel für die Winkel-Richtgröße (134) zum Umschalten zwischen der Ausgabe des vom Winkelsignal-Messmittel ausgegebenen Signals für die Winkelabweichung und der Ausgabe des vom Winkel-Richtgrößen-Erzeugungsmittel ausgegebenen Signals für die Winkelabweichung, ein Geschwindigkeits-Richtgrößen- Umschaltmittel (133) zum Umschalten zwischen der Ausgabe der an das Gerät gelieferten Richtgröße für die Geschwindigkeit und der Ausgabe der vom Winkel-Richtgrößen- Erzeugungsmittel ausgegebenen Richtgröße für die Geschwindigkeit, ein Erfassungsmittel für den Magnetpol-Referenzwert (130) zur Ausgabe eines Signals über die vollständige Erfassung des Magnetpol-Referenzwerts sowie zur Ausgabe eines Rückstellsignals an das Winkelsignal- Erfassungsmittel zum Rückstellen des Winkelabweichungs-Signal auf den Wert Null, wenn vom Winkelmessgerät ein C-Phasen-Impuls erfasst wird, ein Richtgrößenerzeugungsmittel für die Magnetpolerfassung (131) zum Umschalten des Umschaltmittels für die Winkel- Richtgröße und des Umschaltmittels für die Geschwindigkeits-Richtgröße auf das Erzeugungsmittel für die Winkelrichtgröße im Anfangsstadium, bevor das Kommando für Normalbetrieb an den Permanentmagnet-Synchronmotor ausgegeben wurde, nachdem eine Spannung an den Permanentmagnet-Synchronmotor angelegt worden ist, und zum Umschalten des Umschaltmittels für die Winkel-Richtgröße und des Umschaltmittels für die Geschwindigkeits-Richtgröße auf das Erfassungsmittel für das Winkelsignal bzw. die an das Gerät gelieferte Geschwindigkeitsrichtgröße, wenn das Signal über die vollständige Erfassung des Magnetpol-Referenzwerts ausgegeben wird, wobei das Strom-Richtgrößen- Erzeugungsmittel (124C) eine Strom-Richtgröße aus einem Stromamplituden-Signal erzeugt, welches vom Geschwindigkeits-Überwachungsmittel und dem vom Umschaltmittel für die Winkelrichtgröße gelieferten Signal über die Winkelabweichung geliefert wird.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com