DE102008016814A1

DE102008016814A1 - Steuerung einer geschalteten Reluktanz-Maschine mit einer Vorrichtung zur Bereitstellung von Signalen der Rotorposition

Info

Publication number: DE102008016814A1
Application number: DE102008016814A
Authority: DE
Inventors: Karsten Dr. Zeiske
Original assignee: Panasonic Electronic Devices Europe GmbH
Current assignee: Panasonic Industrial Devices Europe GmbH
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2009-10-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerung einer geschalteten Reluktanz-Maschine, mit der einerseits der Wicklungsstrom zur Reduzierung von Geräuschen modelliert werden kann, andererseits Signale zur Verfügung gestellt werden, anhand derer die Rotorposition ohne zusätzliche Sensoren erkannt werden kann, ohne dass auf eine Modellierung des Phasenstroms verzichtet werden muss. Dazu wird entweder bei einer Zerhack-Modus-Stromsteuerung die Ein- und Ausschaltdauer diskriminiert oder bei Verwendung eines Stromreglers mit pulsweitenmodulierter Stellgröße die Einschaltdauer der Pulsweitenmodulation mit ermittelt. Die zeitliche Ableitung dieser Signale kann als Maß zur Korrektur der Ein- und Ausschaltwinkel benutzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung einer geschalteten Reluktanz-Maschine, mit der einerseits der Wicklungsstrom zur Reduzierung von Geräuschen modelliert werden kann, andererseits Signale zur Verfügung gestellt werden, anhand derer die Rotorposition ohne zusätzliche Sensoren erkannt werden kann, ohne dass auf eine Modellierung des Phasenstroms verzichtet werden muss.
1 zeigt beispielhaft eine typische geschaltete Reluktanz-Maschine mit einem Stator 10, der vier vorstehende Statorpole 11 bis 14 aufweist. Ein Rotor 16 befindet sich koaxial auf einer frei drehbaren Welle im Zentrum der Statorpole. Der Rotor verfügt über zwei vorstehende Rotorpole. Mit jedem Statorpol ist eine gewickelte Drahtspule 15 verbunden, wobei jeweils die beiden gegenüberliegenden Drahtspulen miteinander zu einer Phase gekoppelt sind. Wird eine der beiden Phasen durch einen Strom erregt, bildet sich ein nach innen weisender Elektromagnet, der eine Zugkraft zwischen den Stator- und Rotorpolen und somit ein Drehmoment erzeugt.
Zum Zwecke der Darstellung wird eine einfache Form einer Maschine gewählt, welche vier Statorpole und zwei Rotorpole aufweist. Fachleuten ist klar, dass auch andere Kombinationen möglich sind. Die vorliegende Erfindung gilt in gleicher Weise auch für solche Maschinen.
Im Betrieb kann das Drehmoment (und andere Maschinenparameter) einer geschalteten Reluktanz-Maschine durch Erfassung der Rotorposition und der Erregung einer oder mehrerer Phasenwicklungen gesteuert werden, wenn sich der Rotor im entsprechenden Winkelbereich der Phasen befindet, indem der Strom in den erregten Phasen über die Periode, die durch die Einschalt- und Ausschaltwinkel gebildet wird, verändert wird. Eine solche Steuerung kann z. B. durch Zerhacken des Stroms unter Verwendung eines Referenzstroms mit Phasenstromrückkopplung erreicht werden. Alternativ kann eine Pulsweitenmodulations-Spannungssteuerung verwendet werden.
2 zeigt eine Leistungsschaltung, die verwendet werden kann, um die Erregung in den beiden Phasenwicklungen aus 1 sowohl im Zerhack-Stromsteuer-Modus als auch Pulsweitenmodulations-Spannungssteuerung zu steuern. Jeweils eine Phasenwicklung 26A/B ist mit einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle, die durch einen Gleichstrombus mit positiver 20 und negativer Schiene 21 angebunden ist, durch eine obere Schaltvorrichtung 22A/B und eine untere Schaltvorrichtung 23A/B gekoppelt. Rückführdioden 24A/B, 25A/B bilden einen Strompfad von dem Gleichstrombus durch Phasenwicklungen 26A/B, wenn die Schaltvorrichtungen 22A/B und 23A/B geöffnet sind. Erregt werden die Phasenwicklungen durch Schließen der Schaltvorrichtungen 22A/B und 23A/B, wobei ein elektrischer Strom durch die Wicklungsstrommessvorrichtung 27 in den Gleichstrombus zustande kommt.
Beim Betrieb einer Reluktanz-Maschine nimmt der magnetische Fluss in verschiedenen Teilen der Maschine kontinuierlich zu und ab. Der wechselnde magnetische Fluss führt zu schwankenden magnetischen Kräften, die den Stator entlang eines bestimmten Durchmessers in eine ovale Form ziehen. Das kontinuierliche Zu- und Abnehmen des Flusses führt zum Annehmen einer ovalen Form und zum Zurückspringen des Stators, wodurch unerwünschte Geräusche und Vibrationen erzeugt werden können.
Zusätzlich zu den Verzerrungen des Stators durch die ovalisierenden magnetischen Kräfte können akustische Geräusche und Vibrationen auch durch plötzliche Veränderungen der magnetischen Kräfte im Motor erzeugt werden, die den Stator in einer oder mehreren seiner Eigenfrequenzen zum Schwingen anregen. Die Mehrzahl dieser abrupten Änderungen, die durch schlagartige Veränderung des magnetischen Flusses hervorgerufen werden, tritt auf, wenn der Strom in einer Phasenwicklung von seiner Größe im aktiven Zyklus abnimmt zu nahezu Null, und wenn der Strom in einer Phasenwicklung von nahezu Null in den aktiven Zyklus auf seinen Spitzenwert ansteigt.
DE 697 30 954 T2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer geschalteten Reluktanz Maschine, die die Maschinenleistung durch Reduktion abrupter Änderungen in dem Phasenstrom und dem Magnetfluss, der mit der Phase oder mit einer oder mehreren benachbarten erregten Phasen zusammenhängt, verbessert, indem die durchschnittliche Spannung gesteuert wird, die an eine Phasenwicklung während einer Periode das Stromanstiegs und einer Periode des Stromabfalls angelegt wird. Die Spannungssteuerung erfolgt durch Erzeugen von unipolaren oder bipolaren Spannungsimpulsen (Soft- oder Hard-Chopping) mit einer festen Frequenz und in bestimmten Bereichen im Drehwinkel des Rotors.
DE 697 26 485 T2 beschreibt eine Stromsteuerschaltung für eine geschaltete Reluktanz Maschine, die in einem Zyklus, der eine aktive Periode, in der eine Speisespannung an der Phasenwicklung anliegt, um einen Phasenstrom aufrechtzuerhalten, eine Rampenperiode, in der der Strom auf Null reduziert wird, und eine inaktive Periode beinhaltet, in der die Phasenwicklung nicht gespeist wird, den Strom in der Wicklung gemäß einer durch die Steuereinrichtung bestimmten Kurve vor der Rampenperiode reduziert. Die Schaltung enthält Steuereinrichtungen, um den Strom in der Phasenwicklung zu steuern, einen Modulator, der auf ein Strompegelsignal von den Steuereinrichtungen anspricht, um ein moduliertes Ausgangssignal zu erzeugen, und Stromformungseinrichtungen, um die Modulation des Ausgangssignals zu variieren. Die Steuereinrichtungen können das Ende der aktiven Periode bestimmen und ermöglichen es den Stromformungseinrichtungen, die Modulation des Ausgangssignals in einer Eckperiode im Anschluss an die aktive Periode zu variieren.
Ein Nachteil dieser bekannten Systeme ist die Notwendigkeit eines Sensors, der die aktuelle Rotorposition ermittelt und den Steuerungen bereitstellt.
Es sind Systeme bekannt, die die elektrischen Merkmale der Phasenwicklung erfassen und ein Signal erzeugen, das für die Winkelposition des Rotors aussagefähig ist, ohne dass Positionssensoren verwendet werden. EP 0 470 685 A1 beschreibt eine Vorrichtung, die mittels eines differentiellen Detektors die Änderung im Phasenstrom synchron zur Ansteuerung der Phasen analysiert und derart die Ansteuerung der Phasen verstellt, dass die Änderung im Phasenstrom im beobachteten Intervall minimal ist.
Die Bestimmung der Rotorposition in dieser Art ist in Kombination mit der Modulation des Phasenstroms zur Geräuschunterdrückung aber nicht anwendbar, da das zur Modulation des Phasenstroms benötigte Positionssignal aus eben dem Phasenstrom generiert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Signale zur Verfügung zu stellen, anhand derer die Rotorposition ohne zusätzliche Sensoren erkannt werden kann, ohne dass auf eine Modellierung des Phasenstroms zur Reduzierung von Geräuschen verzichtet werden muss.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des 1. Patentanspruchs und ein Verfahren mit den Merkmalen des 15. Patentanspruchs gelöst, indem die Choppingfrequenz diskriminiert wird.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass Positionssensoren für den Rotor entfallen können, ohne dass auf eine Modulation des Stroms zur Geräuschminimierung verzichtet werden muss.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren beschrieben:
1 zeigt eine Reluktanz-Maschine gemäß Stand der Technik.
In 2 ist eine Leistungsschaltung dargestellt, die verwendet werden kann, um die Erregung in den beiden Phasenwicklungen aus 1 sowohl im Zerhack-Stromsteuer-Modus als auch bei Pulsweitenmodulations-Spannungssteuerung zu steuern.
3 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt einen Satz von idealisierten Kurven für Rotorposition, Induktivität, Schalterfrequenz und Aktivierung einer der beiden Phasen für eine Umdrehung des Rotors, wenn die Phasenwicklung zu früh erregt wird.
5 zeigt den Satz von idealisierten Kurven gemäß 4, wenn die Phasenwicklung zu spät erregt wird.
6 zeigt schematisch eine Variante der Erfindung.
7 zeigt einen Satz von idealisierten Kurven für Rotorposition, Induktivität, Einschaltdauer der Pulsweitenmodulation und Aktivierung einer der beiden Phasen für eine Umdrehung des Rotors, wenn die Phasenwicklung zu früh erregt wird.
8 zeigt den Satz von idealisierten Kurven gemäß 7, wenn die Phasenwicklung zu spät erregt wird.
Die in 2 dargestellte Schaltung kann wie folgt verwendet werden, um eine Zerhack-Modus-Stromsteuerung zu implementieren: Wenn der Rotor eine Winkelposition erreicht, die z. B. für die Phase A dem Einschaltwinkel entspricht, werden die Schaltvorrichtungen 22A und 23A geschlossen. Die Phasenwicklung 26A ist dann mit dem Gleichstrombus verbunden, wodurch in dem Motor ein ansteigender Magnetfluss erzeugt wird. Der durch die Phasenwicklung 26A fließende Strom wird durch die Wicklungsstrommessvorrichtung 27 erfasst, die ein Signal zur Verfügung stellt, das der Höhe des Phasenstroms entspricht. Dieses Signal wird mit einem Referenzsignal verglichen. Wenn der Strom in der Phasenwicklung den dem Referenzsignal entsprechenden Referenzstrom überschreitet, wird die Phasenwicklung 26 durch Öffnen eines oder beider Schaltvorrichtungen 22, 23 nicht weiter erregt. Wenn beide Schaltvorrichtungen 22, 23 geöffnet sind, fließt der Strom in der Phasenwicklung 26 durch die Dioden 24 und 25. Die Dioden 24 und 25 leiten dann die Gleichspannung, die am Gleichspannungsbus erscheint, in die entgegengesetzte Richtung, so dass sich der Phasenstrom und folglich der Magnetfluss durch die Maschine vermindert. Wenn der Strom um einen vorbestimmten Wert unter dem Referenzstrom absinkt, werden die Schaltvorrichtungen 22, 23 wieder geschlossen und der Strom beginnt wieder anzusteigen.
3 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung. Aus der Leistungsschaltung 2 gemäß 2 sind der Übersicht halber nur die zum Verständnis notwendigen Komponenten wie z. B. die Wicklungsstrommessvorrichtung 27 dargestellt. Die Wicklungsstrommessvorrichtung 27 ist mit dem negativen Eingang eines Komparators 34 verbunden. Dieser vergleicht das dem Wicklungsstrom entsprechende Signal mit dem am Ausgang 31 der Motorsteuerung 30 anliegenden Referenzsignal. Der Ausgang 31 der Motorsteuerung 30 ist über den Widerstand 35 an den Eingang des Komparators 34 angeschlossen. Der Widerstand 36 verbindet als Mitkopplung den Ausgang des Komparators 34 mit seinem positiven Eingang. Der Ausgang des Komparators 34 ist ebenfalls mit dem Eingang 32 der Motorsteuerung 30 gekoppelt. Diese verfügt über vier Ausgänge, die mit den Steuereingängen 22A/B und 23A/B der Schaltvorrichtungen in der Leistungsschaltung 2 verbunden sind. Eine weitere Verbindung führt vom Ausgang des Komparators 34 zu dem Eingang des FM-Diskriminators 37. Der Ausgang des FM-Diskriminators 37 ist wiederum an den Eingang 33 der Motorsteuerung 30 angeschlossen.
Überschreitet das der Höhe des Phasenstroms entsprechende Signal am negativen Eingang des Komparators 34 das Signal am positiven Eingang, so geht der Ausgang des Komparators 34 auf Null. Durch den Widerstand 36 fließt nun Strom vom positiven Eingang zum Ausgang. Das Signal am positiven Eingang wird entsprechend reduziert. Die Motorsteue rung 30 öffnet je nachdem ob Hard- oder Softchopping verwendet wird entweder das Schaltelement 23 oder beide Schaltelemente 22 und 23 der aktiven Phase A oder B, solange der Ausgang des Komparators 34 Null ist. Der Phasenstrom nimmt so lange ab, bis das der Höhe des Phasenstroms entsprechende Signal am negativen Eingang des Komparators 34 das Signal am positiven Eingang wieder unterschreitet. Der Komparator, und damit die zuvor geöffneten Schaltelemente, schaltet wieder ein und der Prozess beginnt erneut. Mit dem FM-Diskriminator 37 wird die Frequenz des Ein- und Abschaltens gemessen. Der Einsatz eines Zähldiskriminators, der die Impulse je Zeiteinheit zählt und eine Spannung erzeugt, die der sich ändernden Pulsfrequenz proportional ist, ist ebenso möglich.
4 zeigt einen Satz von idealisierten Kurven für die Rotorposition, die Wicklungsinduktivität, die Schalterfrequenz und die Aktivierung einer der beiden Phasen für eine Umdrehung des Rotors. In der obersten Zeile ist die Rotorposition dargestellt. Anfangs ist der Rotor zum Stator nicht ausgerichtet. Der Rotor bewegt sich weiter, so dass die Pole vom Stator und Rotor sich gegenüber liegen. Nach einer Drehung um weitere 90° haben die Pole von Stator und Rotor wieder die maximale Entfernung, um nach einer weiteren Vierteldrehung wieder übereinander zu liegen. Die Induktivität der entsprechenden Phasenwicklung ist als durchgezogene Linie in der zweiten Zeile eingezeichnet. Die Induktivität der anderen Phase ist gestrichelt dargestellt. Im nicht ausgerichteten Fall ist die Phaseninduktivität minimal, um mit zunehmender Ausrichtung der Pole anzusteigen. In ausgerichteter Position ist die Phaseninduktivität maximal. In der dritten Zeile ist die Schalterfrequenz bei Zerhack-Modus-Stromsteuerung unter Beachtung von nur einer Phase idealisiert dargestellt. Entsprechend der in der vierten Zeile gezeigten Aktivierung der Phase steigt die Schaltfrequenz erst steil an, um daraufhin abzuflachen und nach der Überwindung eines Maximalwertes einem konstanten Wert zuzustreben. Mit der Deaktivierung der Phase geht die Schaltfrequenz wieder auf Null zurück. Die hier dargestellte Kurvenform tritt auf, wenn die Phase aktiviert wird, bevor sich der Rotor in der nicht ausgerichteten Position befindet. Wird die Phase hingegen aktiviert, nachdem sich der Rotor in der nicht ausgerichteten Position befindet, so ergeben sich Kurvenformen wie in 5 gezeigt. Die Schaltfrequenz steigt ab der Aktivierung der Phase durchgehend an, bis die Phase wieder deaktiviert wird, um dann wieder auf Null zurückzugehen. Somit ist der Verlauf der Schaltfrequenz charakteristisch für den Punkt der Aktivierung der Phase. Am Ausgang des FM-Diskriminators steht ein Signal zur Verfügung, anhand dessen die Rotorposition erkannt werden kann.
Ein einfaches Kriterium, ob die Phasenwicklung zu früh oder zu spät erregt wird, stellt die Steigung der Schaltfrequenz in der zweiten Hälfte der aktiven Periode dar. Wie man in 4 bzw. 5 sieht, verringert sich die Schaltfrequenz in dem entsprechenden Bereich, wenn die Erregung der Phasenwicklung zu früh begonnen wurde. Erfolgt die Erregung der Phasenwicklung zu spät, so steigt die Schaltfrequenz in dem betrachteten Bereich. Differenziert man also das Ausgangssignal des FM-Diskriminators unter Maskierung der ersten Hälfte der aktiven Periode, so erhält man ein Signal, das direkt zur Regelung des Ein- und Ausschaltwinkels benutzt werden kann.
Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors zunimmt, kann das negative Drehmoment, das durch den Strom erzeugt wird, der in einer erregten Phasenwicklung nach Erreichen der ausgerichteten Position verbleibt, zu einer ineffizienten Motorleistung führen. Daher kann es wünschenswert sein, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors zuzunehmen beginnt, die aktive Periode einer gegebenen Phasenwicklung vorzeitig zu beenden. Die oben beschriebe Methode kann dann nicht zur Regelung des Ein- und Ausschaltwinkels benutzt werden.
Alternativ zur Bestimmung des Ein- und Ausschaltwinkels kann der Scheitelpunkt der Schaltfrequenz ausgenutzt werden, der bei Erregung der Phasenwicklung vor dem eigentlichen Einschaltwinkel entsteht. Aus der Frequenz des Auftretens dieses Scheitelpunktes kann mittels der Anzahl der Stator- und Rotorpole auf die Drehgeschwindigkeit geschlossen werden, anhand derer unter Einbeziehung der Verzögerung zwischen dem Start der Erregung der Phasenwicklung und dem Scheitelpunkt der Schaltfrequenz die korrekten Ein- und Ausschaltwinkel bestimmt werden können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Motorsteuerung 30 in einem Mikrocontroller nachgebildet. Der FM-Diskriminator wird als Zähldiskriminator mit einem Zähler des Mikrocontrollers realisiert. Entsprechend liegt das die Rotorposition spezifizierende Signal digital vor und kann in der Recheneinheit des Mikrocontrollers verarbeitet werden.
Im Gegensatz zur Zerhack-Modus-Stromsteuerung wird bei der Pulsweitenmodulations-Spannungssteuerung die Einschaltdauer der Schaltelemente 22, 23 in 2 variiert. Analog zum Hard- und Softchopping kann hier mittels eines Stromreglers, der die Einschaltdauer der Pulsweitenmodulation beeinflusst, der Strom modelliert werden. 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung eines Stromreglers. Aus der Leistungsschaltung 2 gemäß 2 sind der Übersicht halber nur die zum Verständnis notwendigen Komponenten wie z. B. die Wicklungsstrommessvorrichtung 27 dargestellt. Die Wicklungsstrommessvorrichtung 27 ist mit dem Eingang eines Reglers 64 verbunden. Dieser vergleicht das dem Wicklungsstrom entsprechende Signal mit dem am Ausgang 61 der Motorsteuerung 60 anliegenden Referenzsignal, das die Strommodellierung vorgibt. Der Ausgang des Reglers 64 ist einerseits mit dem Eingang 62 der Motorsteuerung 60 verbunden, um die Pulsweitenmodulation entsprechend einzustellen. Andererseits ist der Ausgang des Reglers 64 mit dem Eingang des Tiefpasses 65 verbunden, dessen Ausgang wiederum an den Eingang 63 der Motorsteuerung 60 angeschlossen ist.
7 zeigt gemäß 4 einen Satz von idealisierten Kurven für die Rotorposition, die Wicklungsinduktivität, die Einschaltdauer der Pulsweitenmodulation und die Aktivierung einer der beiden Phasen für eine Umdrehung des Rotors. In der dritten Zeile ist die Einschaltdauer der Pulsweitenmodulation unter Beachtung von nur einer Phase idealisiert dargestellt. Entsprechend der in der vierten Zeile gezeigten Aktivierung der Phase fällt die Einschaltdauer erst steil ab, um daraufhin abzuflachen und nach der Überwindung eines Minimalwertes einem konstanten Wert zuzustreben. Mit der Deaktivierung der Phase geht die Einschaltdauer wieder auf Null zurück. Die hier dargestellte Kurvenform tritt auf, wenn die Phase aktiviert wird, bevor sich der Rotor in der nicht ausgerichteten Position befindet. Wird die Phase hingegen aktiviert, nachdem sich der Rotor in der nicht ausgerichteten Position befindet, so ergeben sich Kurvenformen wie in 8 gezeigt. Die Einschaltdauer fällt ab der Aktivierung der Phase durchgehend ab, bis die Phase wieder deaktiviert wird, um dann wieder auf Null zurückzugehen. Somit ist der Verlauf der Einschaltdauer charakteristisch für den Punkt der Aktivierung der Phase. Am Ausgang des Tiefpasses steht ein Signal zur Verfügung, anhand dessen die Rotorposition erkannt werden kann.
Die Einstellung von Ein- und Ausschaltwinkel kann in dieser Ausführungsform ähnlich der beiden oben beschriebenen Verfahren erfolgen. Zu beachten ist, dass die differenzierten Signale nun eine umgekehrte Steigung aufweisen. Entsprechend müssen die Signale invertiert werden. Vorteilhaft ist auch hier die Verwendung eines Mikrocontrollers in der Motorsteuerung 60.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 69730954 T2 [0008]
- DE 69726485 T2 [0009]
- EP 0470685 A1 [0011]

Claims

Steuerung für eine geschaltete Reluktanz-Maschine, die aus einem Rotor und einem Stator besteht, wobei der Stator über mehrere Pole verfügt, die jeweils mit einer Drahtspule umgeben sind, die wiederum elektrisch gekoppelt eine Mehrzahl von Phasenwicklungen bilden mit mindestens einer ersten Phasenwicklung und einer zweiten Phasenwicklung, die mit einer Leistungsschaltung zur Erregung der Phasenwicklungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Komparator, eine logische Einheit, die zum Einen mit dem Ausgang des Komparators und zum Anderen mit den Eingängen der Leistungsschaltung gekoppelt ist, mindestens eine Wicklungsstrommessvorrichtung, die mit den Phasenwicklungen verbunden ist, um ein der Höhe des Phasenwicklungsstroms entsprechendes Signal zu generieren, das an dem einen Eingang eines Komparators angeschlossen ist, an dessen anderem Eingang ein Referenzsignal anliegt, so dass der Komparator sein Ausgangssignal zum Einen wechselt, wenn das Referenzsignal überschritten wird, und zum Anderen, wenn das Referenzsignal um einen vorbestimmten Wert unterschritten wird, und ein Diskriminator, dessen Eingang mit dem Ausgang des Komparators verbunden ist und dessen Ausgang ein Signal zur Verfügung stellt, das Informationen über die aktuelle Rotorposition beinhaltet, ohne dass zusätzliche Sensoren verwendet werden müssen, vorhanden sind.
Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des Diskriminators der Eingang eines Differenzierers angeschlossen ist, dessen Ausgang wiederum mit einem Eingang der logischen Einheit verbunden ist, die diesen Eingang derart konfigurieren kann, dass das Signal an diesem Eingang für die erste Hälfte der aktiven Periode jeder Phasenwicklung maskiert ist.
Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Diskriminator aus einem Schmitt-Trigger, einer Ladungspumpe und einem Tiefpass realisiert ist, derart, dass der Eingang des Schmitt-Triggers den Eingang des Diskriminators bildet, der Ausgang des Schmitt-Triggers an den Takt-Eingang der Ladungspumpe angeschlossen ist, so dass er das Rechtecksignal für die Ladungspumpe zur Verfügung stellt, und der Ausgang des Tiefpasses, dessen Widerstand als Last an den Ausgang der Ladungspumpe angeschlossen ist, den Ausgang des Diskriminators darstellt, wobei der Kondensator des Tiefpasses parallel zum Widerstand geschaltet ist, um die Welligkeit das Ausgangssignals zu reduzieren.
Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Diskriminator als Ratiodiskriminator realisiert ist.
Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Diskriminator als Zähldiskriminator realisiert ist.
Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Diskriminator als Zähler realisiert ist, der die Impulse eines Oszillators zwischen zwei Zustandswechsel des Eingangssignals des Diskriminators zählt und als digitales Signal dem Eingang der logischen Einheit zur Verfügung stellt.
Steuerung für eine geschaltete Reluktanz-Maschine, die aus einem Rotor und einem Stator besteht, wobei der Stator über mehrere Pole verfügt, die jeweils mit einer Drahtspule umgeben sind, die wiederum elektrisch gekoppelt eine Mehrzahl von Phasenwicklungen bilden mit mindestens einer ersten Phasenwicklung und einer zweiten Phasenwicklung, die mit einer Leistungsschaltung zur Erregung der Phasenwicklungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromregler, eine logische Einheit, die zum Einen mit dem Ausgang des Stromreglers und zum Anderen mit den Eingängen der Leistungsschaltung gekoppelt ist, um die Leistungsschaltung mit einem pulsweitenmodulierten Signal anzusteuern, mindestens eine Wicklungsstrommessvorrichtung, die mit den Phasenwicklungen verbunden ist, um ein der Höhe des Phasenwicklungsstroms entsprechendes Signal zu generieren, das an dem einen Istwerteingang eines Stromreglers angeschlossen ist, an dessen Sollwerteingang ein Referenzsignal anliegt, so dass der Stromregler entsprechend der Regelabweichung eine Stellgröße an seinem Ausgang ausgibt, und ein Tiefpass, dessen Eingang mit dem Ausgang des Stromreglers verbunden ist und dessen Ausgang ein Signal zur Verfügung stellt, das Informationen über die aktuelle Rotorposition beinhaltet, ohne dass zusätzliche Sensoren verwendet werden müssen, vorhanden sind.
Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des Tiefpasses der Eingang eines Differenzierers angeschlossen ist, dessen Ausgang wiederum mit einem Eingang der logischen Einheit verbunden ist, die diesen Eingang derart konfigurieren kann, dass das Signal an diesem Eingang für die erste Hälfte der aktiven Periode jeder Phasenwicklung maskiert ist.
Steuerung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt des Tiefpasses ein Zähler verwendet wird, der die Impulse eines Oszillators zwischen dem Einschalten und dem Ausschalten des Ausgangssignals der Wicklungsstrommessvorrichtung zählt und als digitales Signal dem Eingang der logischen Einheit zur Verfügung stellt.
Steuerung nach Anspruch 1, 2, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsstrommessvorrichtung aus einem Shuntwiderstand besteht.
Steuerung nach Anspruch 1, 2, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsstrommessvorrichtung ein magneto-resistiver Stromsensor ist.
Steuerung nach Anspruch 1, 2, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsstrommessvorrichtung aus einer Spule und einem Differenzverstärker besteht, derart, dass die Spule die Strom führende Leitung umgibt und mit dem einen Anschluss an den negativen und mit dem anderen Anschluss an dem positiven Eingang des Differenzverstärkers angeschlossen ist.
Steuerung nach Anspruch 1, 2, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsstrommessvorrichtung aus einem Eisen- oder Ferritkern, einem Hallsensor und einem Verstärker besteht, derart, dass der Eisen- oder Ferritkern die Strom führende Leitung umgibt, der Hallsensor sich in einem Luftspalt im Eisen- oder Ferritkern befindet und mit dem Eingang des Verstärkers verbunden ist.
Steuerung nach Anspruch 1, 2, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die logische Einheit als Mikrocontroller realisiert ist.
Verfahren zur Steuerung einer geschalteten Reluktanz-Maschine, die aus einem Rotor und einem Stator besteht, wobei der Stator über mehrere Pole verfügt, die jeweils mit einer Drahtspule umgeben sind, die wiederum elektrisch gekoppelt eine Mehrzahl von Phasenwicklungen bilden mit mindestens einer ersten Phasenwicklung und einer zweiten Phasenwicklung, die mit einer Leistungsschaltung zur Erregung der Phasenwicklungen und mindestens einer Wicklungsstrommessvorrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Phasenwicklungen fließende Strom durch die Wicklungsstrommessvorrichtung erfasst und in ein der Höhe des Phasenwicklungsstroms entsprechendes Signal konvertiert wird, das dann mit einem Referenzsignal verglichen wird, um zum Einen die Phasenwicklung von der Energieversorgung abzuschalten, wenn das Referenzsignal überschritten wird, und zum Anderen die Phasenwicklung an die Energieversorgung anzuschließen, wenn das Referenzsignal um einen vorbestimmten Wert unterschritten wird, und dass die Frequenz des Ein- und Abschaltens der Phasenwicklung mit einem Diskriminator in ein der Schaltfrequenz entsprechendes Signal konvertiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das der Schaltfrequenz entsprechende Signal differenziert und in der ersten Hälfte der aktiven Periode jeder Phase maskiert wird, und dass dieses differenzierte und maskierte Signal den Ein- und Ausschaltwinkel entsprechend seiner Größe und seinem Vorzeichen vor oder zurück verlegt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das der Schaltfrequenz entsprechende Signal differenziert und die zeitliche Voreilung des Einschaltwinkels zum Nulldurchgang des differenzierten Signals in einer Regelschleife auf einen definierten Grenzwert minimiert wird.
Verfahren zur Steuerung einer geschalteten Reluktanz-Maschine, die aus einem Rotor und einem Stator besteht, wobei der Stator über mehrere Pole verfügt, die jeweils mit einer Drahtspule umgeben sind, die wiederum elektrisch gekoppelt eine Mehrzahl von Phasenwicklungen bilden mit mindestens einer ersten Phasenwicklung und einer zweiten Phasenwicklung, die mit einer Leistungsschaltung zur Erregung der Phasenwicklungen und mindestens einer Wicklungsstrommessvorrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Phasenwicklungen fließende Strom durch die Wicklungsstrommessvorrichtung erfasst und in ein der Höhe des Phasenwicklungsstroms entsprechendes Signal konvertiert wird, das dann mit einem als Sollwert fungierenden Referenzsignal verglichen wird, um die Einschaltdauer der Leistungsschalter gemäß einer Pulsweitenmodulation als Stellgröße einzustellen, und dass die Pulsweitenmodulation der Phasenwicklung mit einem Tiefpass in ein der Einschaltdauer entsprechendes Signal konvertiert wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das der Einschaltdauer entsprechende Signal differenziert und in der ersten Hälfte der aktiven Periode jeder Phase maskiert wird, und dass dieses differenzierte und maskierte Signal den Ein- und Ausschaltwinkel entsprechend seiner Größe und seinem Vorzeichen vor oder zurück verlegt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das der Einschaltdauer entsprechende Signal differenziert und die zeitliche Voreilung des Einschaltwinkels zum Nulldurchgang des differenzierten Signals in einer Regelschleife auf einen definierten Grenzwert minimiert wird.