Funktionserweiterung für bürstenlose DC-Motoren von Oriental Motor

Treiber für neue Funktionen

Die BLH-Serie ist eine kompakte bürstenlose Motor-Treiberkombination zum Betrieb an einer Gleichspannungsquelle. Jetzt hat der Anbieter Oriental Motor durch die Implementierung einer dedizierten Vektorregelung die Geschwindigkeitsnachführung und die Geräuschentwicklung verbessert.
 Die bürstenlosen DC-Motoren der BLH-Serie können durch den neuen BLH2D-Treiber jetzt auch mit digitaler Einstellung und mit RS-485-Kommunikation betrieben werden.
Die bürstenlosen DC-Motoren der BLH-Serie können durch den neuen BLH2D-Treiber jetzt auch mit digitaler Einstellung und mit RS-485-Kommunikation betrieben werden.Bild: Oriental Motor GmbH

Die BLH-Motoren von Oriental Motor eignen sich für Anwendungen, die eine präzise Drehzahlregelung und leisen Betrieb erfordern. Der neue Treiber BLH2D für analoge Einstellung, digitale Einstellung und RS-485-Kommunikation ermöglicht bessere Performance, hohe Drehzahlstabilität bei hohem Drehmoment und geringe Geräuschentwicklung.

 Im neuen BLH2D-Treiber für die bürstenlosen DC-Motoren der BLH-Serie von Oriental Motor wurde eine dedizierte Vektorregelung implementiert.
Im neuen BLH2D-Treiber für die bürstenlosen DC-Motoren der BLH-Serie von Oriental Motor wurde eine dedizierte Vektorregelung implementiert. Bild: Oriental Motor GmbH

Drei Ausführungen lieferbar

Bei der analogen Version ist wie beim Vorgängermodell für die Einstellung der Drehzahl nur eine analoge Einstellung mit Potentiometer oder externer DC-Spannung möglich, Strom-, I/O- und Motorzuleitung sind mit dem Vorgängermodell kompatibel. Die Abbrems- und Stoppbewegung ist jeweils freilaufend oder wahlweise rekuperierend konfigurierbar. In der digitalen Version erfolgt die Einstellung der gewünschten Fahrprofile mit Hilfe der Parametriersoftware Mexe02 via USB-Verbindung vom PC aus. Es stehen verschiedene Funktionen wie Drehzahl, Drehmomentbegrenzung, Beschleunigungs- und Verzögerungszeit zur Verfügung. Die Benutzerfreundlichkeit wurde durch zusätzliche Ein- und Ausgänge und stufenlose Drehzahlregelung mit PWM-Eingang (Pulsweitenmodulation) erhöht. Eine analoge Einstellung der Drehzahl ist aber weiterhin möglich. Die RS-485-Ausführung ist vor allem für Anwendungen gedacht, bei denen der Status des Antriebs ständig überwacht oder der Inbetriebnahmeaufwand geringgehalten werden soll.

Digitale Steuerung als Vektorregelung

Der Treiber regelt die Phasenströme durch eine Vektorregelung im Motorsteuersystem. Dadurch konnten Energierückspeisung und Drehmomentbegrenzung realisiert werden. Das Antriebssystem wurde von der konventionellen Blockkommutierung zur Sinuskommutierung geändert. Bei diesem Regelungskonzept werden die dreiphasigen Größen des Motors in ein zweidimensionales Koordinatensystem überführt. Das Ergebnis ist nicht nur ein hocheffizienter Antrieb, es lässt sich auch der Motorstrom in Abhängigkeit von der Rotorposition regeln. Um die genaue Position zu erfassen, wurde eine Interpolationsfunktion implementiert, um mit den serienmäßigen Hall-Sensoren der BLH-Serie eine ausreichende Auflösung zu realisieren. Im Gegensatz zum Vorgängermodell kann der neue BLH2D-Treiber den Motor deshalb in allen vier Quadranten betreiben, so dass auch kontrolliertes Abbremsen möglich ist. Die Vorteile sind eine verbesserte Drehzahlregulierung während des Verzögerungsvorganges und eine verbesserte Drehzahlstabilität bei Laständerungen. Der BLH2D-Treiber verfügt außerdem über eine Lastfaktor-Anzeigefunktion zur Überwachung des erzeugten Drehmoments. Der errechnete Lastfaktor kann mit der Statusmonitor-Funktion der Parametriersoftware dargestellt und überprüft werden. Damit lassen sich Unregelmäßigkeiten in der Anwendung leicht erkennen und falls notwendig rechtzeitig Gegenmaßnahmen einleiten.

Regenerative Energie beim Bremsen

Wenn gebremst wird, arbeitet der Motor regenerativ als Generator. Ein typisches Schaltnetzteil ist nicht für eine Energierückspeisung ausgelegt und die rückgespeiste Leistung führt zu einer Erhöhung der Spannung außerhalb des spezifizierten Bereiches. Das kann zu einem Überspannungsalarm führen. Als Gegenmaßnahme kann der Motor durch den BLH2D-Treiber regenerativen Strom unmittelbar wieder in Bewegungsenergie umwandeln, anstatt ihn an das Schaltnetzteil zurückzugeben. Um den neuen Treiber nicht größer als das Vorgängermodell werden zu lassen, nutzt der BLH2D mit digitaler Einstellung außerdem eine aktive Regelung zur Unterdrückung der Rückspeisespannung, bei der die regenerative Energie im Bedarfsfall unmittelbar wieder an den Motor zurückgeführt wird. So muss sie nicht über einen Widerstand in Wärme umgesetzt werden. Regenerativer Strom kann auch für Zwecke wie das Laden von Batterien verwendet werden. In solchen Fällen ist es notwendig, regenerative Energie in die Stromversorgung zurück zu speisen, ohne dass sie vom Treiber an den Motor zurückgeführt wird. Zum Handling der jeweiligen Betriebszustände ist im Hardware-Layout ein Feldeffekttransistor (FET) zur bedarfsweisen Unterbrechung der Spannungsversorgung integriert.

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