DE19539567C2 - Verfahren zum wiederholten Betrieb eines frequenzumrichtergespeisten Motors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern sich wiederholender, gleichartiger Hochlaufvorgänge eines frequenzumrichtergespeisten Motors zur Bewegung einer unbekannten Last, insbesondere zum Reversieren der Trommel einer Trommel­ waschmaschine, wobei der Hochlaufteilweise in einer gestellten Betriebsphase und teilweise in einer geregelten Betriebsphase unter Auswertung eines von einem Tacho­ generator erzeugten Ist-Drehzahlsignals erfolgt.

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.

Es ist ein Verfahren zum Steuern eines frequenzumrichtergespeisten Motors bekannt ("Hentschel, Menke: für Drehstromantriebe bis 45 kVA: . . ." in DE-Z Energie + Auto­ mation, 1989, H. 1, S. 8-11), bei dem in einer Option die Frequenz vorgegeben wird. Die Spannung wird dann linear mit der Frequenz verändert. Der Frequenz-Sollwert wird analog oder digital rampenförmig mit einstellbarer Hochlaufzeit vorgegeben. Eine maximale und minimale Frequenz ist dabei einstellbar.

Als Alternative zu diesem gesteuerten Betrieb ist noch die Option "Drehzahlregelung" gegeben, sofern ein Drehzahl-Istsignal zur Verfügung steht.

Der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrundeliegende Firmenprospekt der Fa. Telefunken electronic, Nr. T.1.6./70.0585 D, Halbleiter- Informationsdienst zeigt in einer Fig. 2 mit Beschreibung-die Steuerung eines Univer­ salmotors. Eine Drehzahlregelung mit Regelverstärker wirkt auf die Phasenanschnitt­ steuerung (geregelte Betriebsphase). Der Hochlauf erfolgt gesteuert durch die Sanft­ anlaufsteuerung, die während dieser Zeit den Regelverstärker der Drehzahlregelung übersteuert. Auch diese Sanftanlaufsteuerung erhöht in üblicher Weise die Spannung rampenförmig (Anlauf-Steuerkondensator).

Aus der US 52 41 257 PS ist ein umrichtergespeister Waschmaschinenantrieb mit Drehzahl- und Anlaufsteuerung für periodischen Anlauf bekannt.

Der Erfindung stellt sich somit 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.

Durch dieses Verfahren werden zu hohe Sprünge der Speisespannung vermieden, was zu einer Strombegrenzung führen würde.

Die Durchführung des 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 dieser beiden Stellgrößen erfolgt mit Hilfe eines Steuerrechners, der auch eine Reglereinheit 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. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung des gestellten Betriebs arbeiten folgendermaßen:

Im gestellten Betrieb wird eine Spannung mit einer gestellten Speisefrequenz und einer variablen Spannungsamplitude U_ST eingestellt. Die Spannungsamplitude ist zunächst auf einen Mittelwert U_Stmittel festgesetzt. Während des geregelten Betriebs erfolgt eine Überwachung des Schlupfs, d. h. der Differenz zwischen der Soll- Drehzahl und der Ist-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. Außer­ dem kann das Verfahren auch beim Schleuderanlauf genutzt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Steuern sich wiederholender, gleichartiger Hochlaufvorgänge eines frequenzumrichtergespeisten Motors zur Bewegung einer unbekannten Last, insbesondere zum Reversieren der Trommel einer Trommelwaschmaschine, wobei der Hochlauf teilweise in einer gestellten Betriebsphase und teilweise in einer gere­ gelten Betriebsphase unter Auswertung eines von einem Tachogenerator erzeugten Ist-Drehzahlsignals erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ab einem vorherbestimmbaren Drehzahlhochlauf während der gestellten Be­ triebsphase der Sollwert in Abhängigkeit vom gemessenen Schlupf während der geregelten Betriebsphase eines vorhergehenden Drehzahlhochlaufs eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert in der gestellten Betriebsphase die Motorspeisespannung U_St ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Motorspeisespannung zwischen einem Maximalwert U_Stmax und einem Minimalwert U_Stmin erfolgt.