Eine souche Motorsteuerung fur Elektromotoren ist allgemein bekannt und besteht normalerweise aus einer Anordnung von Gleichrichtern, insbesondere Feldeffekt- transistoren, die sich annähernd leistungslos steuern lassen und vom Dreh- stromnetz gespeist werden. Mit den Feldeffekttransistoren werden die Sinuswellen in ihren Pulsweiten moduliert, so dass damit die Leistung des Elektromotors, d. h. seine lastabhängige Drehzahl, gesteuert werden kann. Wird nun ein solcher Elek- tromotor vom Netz getrennt, was beispielsweise durch ein Netzausfall oder durch eine Notbremsung verursacht werden kann, so muss die durch den nun als Gene- rator wirkenden Elektromotor erzeugte Energie vernichtet werden. Dies geschieht üblicherweise mittels grosser Widerstände und einer Steuerung aus elektrischen Schützen. Diese Art der Energievernichtung nimmt ziemlich viel Platz in Anspruch und muss wegen der grossen Wärmeableitung auf genügendem Abstand vom Elektromotor angeordnet sein. Insbesondere für Elektromotoren fOr die elektri- schen Eisenbahnen, welche nicht fur den Antrieb vorgesehen sind, musse die entsprechenden Vorschriften genauestens eingehalten werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Motorsteuerung der vorgenannten Art derart zu verbessern, dass eine platzspa- rende und kostengünstige Anordung erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine elektronische Motorsteuerung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemässe elektronische Motorsteuerung mit elektrischer Bremsvor- richtung fur einen Elektromotor weist eine Anordnung mit mindestens einem Feld- effekttransistor als Leistungssteuerelement auf, welche von einem Operationsver- stärker derart ansteuerbar ist, dass die Anordnung als elektrische Bremse wirkt.

Die Anordnung kann einerseits Graetz-geschaltete Gleichrichter aufweisen, die dem Feldeffekftransistor vorgeschaltet sind, andererseits aber auch zwei komple- mentir geschaltete Feldeffekttransistoren aufweisen, wodurch die Anordnung for eine wesentlich höhere Bremsleistung ausgelegt ist.

Es besonders vorteilhaft, wenn der Feldeffekttransistor als MOSFET, insbeson- dere als n-Kanal-MOSFET, ausgebildet ist.

In der Praxis hat es sich bewährt, wenn zusatzlich als Temperaturuberwachung ein zweiter Operationsverstärker dem ersten Operationsverstärker vorgeschaitet ist. Ferner hat es sich als besonders zweckmässig erwiesen, wenn dem zweiten Operationsverstärker ein dritter Operationsverstarker als Unterspannungsuberwa- chung vorgeschaltet ist. Die Betriebsbereitschaft der elektronischen Motorsteue- rung wird mit Vorteil von einem Optokoppler erbracht, der am dritten Operations- verstärker angeschiossen ist. Mittels eines weiteren Optokopplers kann die Aus- 16sung einer Notbremsung erfolgen, der zweckmässigerweise ebenfalls am dritten Operationsverstärker angeschlossen ist.

Es hat sich in der Praxis besonders sinnvoll erwiesen, wenn die Operationsver- starker uber einen Kondensator mit der elektrischen Energieversorgung versehen sind. Die Operationsverstärker sind mit Vorteil als integrierte Schaltungen aus Transistoren in CMOS-Logik aufgebaut, damit der Strombedarf möglichst niedrig gehalten werden kann.

Weitere Vorteile der Erfindung folgen aus den abhängigen Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher die Erfindung anhand eines in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispieles naher er- lautert wird. Es zeigt Fig. 1 ein Schema einer ersten elektronischen Motorsteuerung, und Fig. 2 ein Schema einer zweiten elektronischen Motorsteuerung.

In Figur 1 ist ein Schema einer elektronischen Motorsteuerung 1 fur einen Elek- tromotor 2, insbesondere einen Servomotor fur Anwendungen der elektrischen Eisenbahnen, dargestellt. Die elektronische Steuerung 1 weist eine Anordnung 3 aus Gleichrichter-Dioden 4 auf, die in einer sogenannten Graetz-Schaltung mit dem Drehstromnetz 5 verbunden sind. Dadurch kann der bürstenlose Elektro- motor 2 bei einem Bremsvorgang als Generator betrieben werden. Um die an den Elektromotor 2 angelegte Belastung zu regeln ist parallel zur Gleichrichter-Anor- dung 3 ein Feldeffekttransistor 6 vom sogenannten MOS-Typ angelegt, deren Source S mittels eines zur Strommessung vorgesehenen Widerstandes 7 auf der Betriebsspannung gehalten ist. Dieser MOSFET 6 ist ferner vom n-Kanal-Typ. Zur Steuerung der am Drain D anliegenden Spannung, die die Betriebsleistung des Elektromotors 2 bestimmt, ist am Gate G ein ester als Treiberstufe dienender Operationsverstärker 8 angeschlossen, welcher tuber den Source S und mittels eines am Drain D des Feldeffekttransistors 6 angeschlossenen Multiplizierers 30 rückgekoppelt ist. Vorrangig zum ersten Operationsverstärker 8 sind ein zweiter Operationsverstärker 9 zur Temperaturüberwachtung und ein drifter Operations- verstärker 10 zur Spannungsüberwachung vorgesehen. Der Eingang 11 des dritten Operationsverstärkers 10 ist tuber einen Kondensator 12 mit Erde 13 ver- bunden, wodurch die Operationsverstärker 8,9 und 10 bei Wegfall der elektri- schen Speisung auf der richtigen Betriebsspannung gehalten werden. Diese Operationsverstärker 8,9 und 10 sind ferner mit Transistoren in CMOS-Logik als integrierte Schaltungen ausgebildet. Am dritten Operationsverstärker 10 sind ein erster Optokoppler 14 und ein zweiter Optokoppler 15 als Steuerelemente ange- schlossen. Die Optokoppler 14 und 15 bestehen je aus einer Leuchtdiode 16, bzw. 16'und einem Phototransistor 17, bzw. 17', die aufeinander abgestimmt in einem gemeinsamen Gehäuse 18 untergebracht sind. Der Optokoppler 14 ist so mit dem dritten Operationsverstärker 10 geschaltet, dass damit die Betriebs- bereitschaft gegeben ist. In diesem Fall kann mittels des zweiten Optokopplers 15, der tuber einen Widerstand 19 an der Eingangsklemme 20, die auf der positiven Betriebsspannung V+ liegt, angeschlossen ist, ein Signal an den dritten Operati- onsverstärker 10 abgegeben werden, um eine Bremsung bei Wegfall der elektri-

schen Speisung einzuleiten. Die Betriebsspannung V+ und V-liegen dabei um etwa 40 Volt.

Der Emitter e des Phototransistors 17 des ersten Optokopplers 14 ist ferner an einer Ausgangsklemme 21 angeschlossen, die auf der negativen Betriebsspan- nung V-liegt. Die Kathode k der Leuchtdiode 18'des zweiten Optokopplers 15 ist an einer weiteren Anschlussklemme 22 angeschlossen, die auf Nullpotential liegt.

Die Steuercharakteristike 23 und 24 der Operationsverstärker 9 und 10 sind rein schematisch im jeweiligen viereckigen Symbol dargestellt. Die Charakteristik 21 stellt die von der Temperatur T abhängige Steuerung des Steuerstromes I dar, d. h. oberhalb einer Grenztemperatur wird der Strom I abgeschaltet, um eine Zer- störung der Leistungselektronik zu verhindern. Die Charakteristik 24 stellt die von dem Strom I abhängige Steuerung der Spannung U dar, d. h. dass die Spannung U oberhalb eines Grenzstromes I abgeschaltet wird.

Die Funktionsweise der oben beschriebenen, als elektrische Bremse wirkenden elektronischen Motorsteuerung 1 ist nun folgendermassen : Im Normalbetrieb wird der Servomotor 2 tuber eine separate elektronische Motor- steuerung (hier nicht dargestellt) betrieben. Wenn die elektrische Speisung weg- fallut, wird der nun als Generator wirkende Servomotor 2 durch den ersten Operati- onsverstärker 8 mittels des MOSFET's 6 auf einer konstanten Belastung gehalten, d. h. dass der Laststrom bei tieferen Drehzahlen des Servomotors 2 bei kleineren Motorspannungen erhöht wird. Der MOSFET 6 ist im Linearbetrieb eingesetzt und wirkt somit direkt als Bremswiderstand, d. h. die freigesetzte elektrische Energie des Servomotors 2, der bei einer Bremsung als Generator wirkt, wird tuber den MOSFET 6 vernichtet. Damit keine Überlastung der elektronischen Motorsteue- rung 2 erfolgen kann, ist eine Temperaturüberwachung durch den zweiten Opera- tionsverstärker 9 vorgesehen. Das Signal fOr die Einleitung der Notbremsung wird tuber die Anschlussklemme 22 und den Optokoppler 15 an den dritten Operations- verstärker 10 abgeben. Da die Elektronik der Operationsverstärker 8,9 und 10 in

CMOS-Technik ausgelegt ist, wird der Stromverbrauch fur die elektronische Steuerung miminiert.

Wegen der besonders einfachen und platzsparenden Ausbildung der vorliegen- den elektronischen Motorsteuerung 1 ais elektrische Bremse lässt sich diese un- problematisch im-hier nicht weiter dargestellten-Gehause des Elektromotors 2 unterbringen. Da eine Temperaturüberwachung mittels des Operationsverstärkers 9 vorgesehen ist, können auch die bahnbetrieblichen Vorschriften ohne weiteres eingehalten werden. In der Praxis hat sich die vorliegende elektronische Motor- steuerung 1 als besonders kostengünstige und einfache Lösung bewährt. Die elektrischen Verbindungen mit dem Elektromotor 2 sind auch besonders kurz ge- staltet, was ebenfalls den bahnbetrieblichen Vorschriften entspricht.

Die beschriebene elektronische Motorsteuerung 1 fur Servomotoren 2 kann auch fOr andere Anwendungen als fur elektrische Eisenbahnen eingesetzt werden, wie beispielsweise bei Servomotoren fur elektrische Aufzüge oder fur Autobussen oder elektrische Trolleybussen.

In Figur 2 ist in einer Variante eine zweite elektronische Motorsteuerung 30 darge- stellt, die elektrisch mit den drei Phasen Mu, Mv und Mw eines bürstenlosen Syn- chronmotors 31 verbunden ist, der von den drei Phasen U, V und W eines Ser- voreglers 32 gespeist wird. Fur jede Phase U, V, W ist eine Anordnung 33 mit ei- nem Shuntwiderstand 34 und zwei antiseriell geschalteteten Feldeffekttransistoren 35 und 36 als Leistungssteuerelement vorgesehen, das mittels einer Treiberstufe 37 und eines vorgeschalteten Gleichspannungswandlers 38 tuber einen Opto- koppler 39 angesteuert wird. Die beiden Feldeffekttransistoren 35 und 36 sind an ihren beiden Gates G und an ihren beiden Sources S parallel geschaltet und wir- ken somit als Wechselspannungs-Relais, so dass die Anordnung 33 fur wesent- lich höhere Leistungen des Synchronmotors 31 von tuber 500 W ausgelegt ist. Die beiden Feldeffekttransistoren 35 und 36 sind vom Typ n-Kanal-MOSFET. Da diese Schaltung wesentlich robuster ausbildet ist als die elektronische Motor- steuerung 1 der Figur 1 kann auf die Unterspannungs-und Temperaturüber- wachung verzichtet werden. Die Funktionsweise der vorliegenden Motorsteuerung 30 ist ähnlich wie diejenige der Motorsteuerung 1 der Figur 1.