DE19539567A1

DE19539567A1 - Verfahren zum wiederholten Betrieb eines frequenzumrichtergespeisten Motors

Info

Publication number: DE19539567A1
Application number: DE19539567A
Authority: DE
Inventors: Andreas Goett; Ulrich Gessat
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2015-10-26
Also published as: DE19539567C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern von Hochlaufvorgängen eines fre quenzumrichtergespeisten Motors zur Bewegung einer unbekannten Last, insbeson dere zum Reversieren der Trommel einer Trommelwaschmaschine, mit einer gere gelten Betriebsphase, in der Amplitude und Frequenz der Speisespannung unter Auswertung eines von einem Tachogenerator erzeugten Ist-Drehzahlsignals einge stellt werden.

Beim Reversieren der Trommel einer Trommelwaschmaschine erfolgt eine häufige Drehzahländerung vom Drehzahlwert Null in der Reversierpause bis zur Waschdreh zahl, die in der Regel zwischen 30 und 60 Umdrehungen pro Minute liegt. In der An fangsphase eines solchen Hochlaufs ist aufgrund der niedrigen Drehzahl die vom Tachogenerator erzeugte drehzahlproportionale Spannung nur sehr schwach. Dies führt zu Schwierigkeiten bei der Ausführung eines geregelten Betriebs.

Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Verfahren zum Steuern eines Hoch laufvorgangs bei einem eingangs erwähnten Motor zu offenbaren, bei dem Schwie rigkeiten aufgrund eines fehlenden Tachogeneratorsignals vermieden werden. Erfin dungsgemäß wird dies durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.

Dabei ergibt sich die Schwierigkeit, daß das Lastmoment der zu bewegenden Last in der Regel unbekannt ist, da eine Stromsensierung aus Kostengründen nicht vorge nommen wird. Bei großen Lasten kann es daher zu Anlaufproblemen kommen; bei kleinen Lasten ist durch den zu hohen Anfangsstrom eine erhöhte Motorerwärmung und ein zu schneller Anlauf die Folge.

Eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher dadurch gekennzeichnet, daß in der gestellten Betriebsphase eine treppen- oder rampenför mige Erhöhung von Amplitude und/oder Frequenz der Speisespannung erfolgt. Hier bei wird ein zu hoher Anlaufstrom durch einen sanften Anstieg der Spannung ver mieden.

Alternativ hierzu ist eine andere vorteilhafte Ausführung dadurch gekennzeichnet, daß ab einem vorherbestimmbaren Hochlauf während der gestellten Betriebsphase der Sollwert in Abhängigkeit vom gemessenen Schlupf während der geregelten Be triebsphase eines vorhergehenden Hochlaufs eingestellt wird. Auch durch dieses Verfahren werden zu hohe Sprünge der Speisespannung vermieden, was zu einer Strombegrenzung führen würde.

Die Durchführung der vorgenannten erfindungsgemäßen Verfahrens ist im folgenden bei einem Asynchronmotor beschrieben, der über einen Frequenzumrichter eine in der Frequenz und der Amplitude veränderliche Spannung erhält. Die Änderung die ser beiden Stellgrößen erfolgt mit Hilfe eines Steuerrechners, der auch eine Regler einheit beinhaltet. Zum Abgriff der Motordrehzahl dient ein Tachogenerator, der ein von der Ist-Drehzahl abhängiges Spannungssignal an den Steuerrechner weitergibt.

Der Hochlauf des Motors erfolgt zuerst in einer gestellten Betriebsphase. In dieser Phase liegt noch kein für den Steuerrechner auswertbares Signal des Tachogene rators vor. Der Übergang von der gestellten in eine geregelte Betriebsphase ereignet sich beim Überschreiten eines Mindestwertes des vom Tachogenerator abgegriffenen Ist-Drehzahl-Signals. Im geregelten Betrieb erfolgt eine Regelung auf die gewünsch ten Waschdrehzahl durch Vorgabe der hierzu notwendigen Spannung in Amplitude und Frequenz gemäß der Lastkennlinie des Motors. Die erfindungsgemäßen Verfah ren zur Durchführung des gestellten Betriebs arbeiten folgendermaßen:

Alternative I

Im gestellten Betrieb wird die Frequenz der Spannung von einem Startwert f_min rampen- oder treppenförmig ansteigend erhöht. Der Startwert sollte dabei niedriger als der maximale Schlupf beim größten Drehmoment des Motors sein, damit dieser ein ausreichendes Drehmoment beim Anlauf erreicht. Der Anstieg der Frequenz Δf ist derart gewählt, daß einerseits die Anlaufzeit nicht unnötig verlängert wird und an dererseits der Rotor dem Ständerfeld ohne Schlupffehler folgen kann. Die Amplitude der Spannung setzt mit einem Startwert U_min ein und folgt der Frequenz ebenfalls rampen- oder treppenförmig. U_min wird so groß gewählt, daß einerseits ein sicheres Anlaufen des Motors gewährleistet ist und andererseits ein zu hoher An fangsmotorstrom vermieden wird. Der Anstieg der Amplitude ΔU muß derart be messen sein, daß das Drehmoment während des Hochlaufs nicht absinkt (=< Rotor stillstand) und daß der Strom-Grenzwert des Frequenzumrichters nicht erreicht wird.

Sowohl der Anstieg der Frequenz als auch der Anstieg der Amplitude wird auf einen Maximalwert f_max bzw U_max begrenzt, um eine Überlastung der Motorwicklungen zu verhindern, wenn der Rotor blockiert.

Alternative II

Im gestellten Betrieb wird eine Spannung mit einer gestellten Speisefrequenz und einer variablen Spannungamplitude U_ST eingestellt. Die Spannungsamplitude ist zunächst auf einen Mittelwert U_Stmittel festgesetzt. Während des geregelten Be triebs erfolgt eine Überwachung des Schlupfs, d. h. der Differenz zwischen der Soll- Drehzahl und der lst-Drehzahl. Wird hierbei ein Maximalwert überschritten, so ist dies ein Indiz für ein hohes Lastenmoment. In diesem Fall wird im nächsten Drehzahl hochlauf die Spannungsamplitude U_St um einen vorgegebenen Betrag dU erhöht. Wird der Maximalwert für den Schlupf nicht überschritten, so wird die Stellspannung beim nächsten Drehzahlhochlauf um den vorgenannten Betrag dU vermindert. In bei den Fällen erfolgt eine zusätzliche Kontrolle, ob der neu berechnete Wert innerhalb einer durch einen Mindestwert U_STmin und einen Maximalwert U_STmax charakteri sierten Grenze liegt. Sollte diese Grenze durch den neu berechneten Wert über schritten werden, so wird der jeweilige Spannungswert auf den Mindestwert bzw. Maximalwert festgesetzt. Hierdurch werden Fehlberechnungen bei leerer Trommel, abgesprungenen Antriebsriemen oder blockierter Trommel verhindert.

Die vorbeschriebenen Verfahren sind sowohl bei periodischen Drehzahlhochläufen als auch bei nichtperiodischen, aber wiederholten Drehzahlhochläufen einsetzbar. Außerdem kann das Verfahren auch beim Schleuderanlauf genutzt werden.

Claims

1. Verfahren zum Steuern von Hochlaufvorgängen eines frequenzumrichterge speisten Motors zur Bewegung einer unbekannten Last, insbesondere zum Rever sieren der Trommel einer Trommelwaschmaschine, mit einer geregelten Betriebs phase, in der Amplitude und Frequenz der Speisespannung unter Auswertung eines von einem Tachogenerator erzeugten Ist-Drehzahl-signals eingestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochlauf zu Beginn in einer gestellten Betriebsphase erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der gestellten Betriebsphase eine treppen- oder rampenförmige Erhöhung der Amplitude der Speisespannung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der gestellten Betriebsphase eine treppen- oder rampenförmige Erhöhung der Frequenz der Speisespannung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die treppen- oder rampenförmige Erhöhung der Amplitude oder der Frequenz ausgehend von einem Grundwert U_min bzw. f_min erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der Amplitude und/oder Frequenz auf einen Grenzwert U_max bzw. f_max beschränkt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundwert der Frequenz f_min kleiner als der größte Schlupf bei maximalem Drehmoment des Motors ist.

7. Verfahren zum Steuern sich wiederholender Hochlaufvorgänge nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ab einem vorherbestimmbaren Hochlauf während der gestellten Betriebsphase der Sollwert in Abhängigkeit vom gemessenen Schlupf während der geregelten Be triebsphase eines vorhergehenden Hochlaufs eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert in der gestellten Betriebsphase die Motorspeisespannung U_St ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Motorspeisespannung zwischen einem Maximalwert U_Stmax und einem Minimalwert U_Stmin erfolgt.