DE102008052144B4 - Synchronous machine and method for operating a synchronous machine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems mit einer Synchronmaschine,die von einer elektronischen Schaltung gespeist wird,wobei die elektronische Schaltung eine Kommutierungseinheit (3) umfasst, die aus einem Leistungsstellglied (2) versorgt wird, welches aus einer unipolaren Spannungsquelle versorgt wird,wobei die Kommutierungseinheit (3) blockkommutiert betrieben wird, also derart, dass die Frequenz der blockförmigen Ausgangsspannung der Kommutierungseinheit (3) der elektrischen Statorfrequenz entspricht, und derart, dass der Effektivwert der Ausgangsspannung direkt proportional zur Zwischenkreisspannung, also der die Kommutierungseinheit (3) versorgenden Spannung, ist,wobei der Effektivwert eines Motorphasenstroms erfasst oder bestimmt wirdund die Phase der ersten Harmonischen des Motorstromzeitverlaufs relativ zur elektrischen Rotorwinkellage bestimmt und auf Null hin geregelt wird,wobei auf einen motorverlustoptimalen Betrieb hin geregelt wird, indem als Stellgröße des zugehörigen Reglers die Schaltzeitpunkte für die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit (3) verwendet werden, wobei die Schaltzeitpunkte relativ zur elektrischen Motorwinkellage in Abhängigkeit des Motorstroms verschoben werden.Method for operating a drive system with a synchronous machine which is powered by an electronic circuit, the electronic circuit comprising a commutation unit (3) which is supplied from a power actuator (2) which is supplied from a unipolar voltage source, the commutation unit ( 3) is operated in a block-commutated manner, i.e. in such a way that the frequency of the block-shaped output voltage of the commutation unit (3) corresponds to the electrical stator frequency, and in such a way that the effective value of the output voltage is directly proportional to the intermediate circuit voltage, i.e. the voltage supplying the commutation unit (3), wherein the effective value of a motor phase current is recorded or determined and the phase of the first harmonic of the motor current time curve is determined relative to the electrical rotor angular position and regulated to zero, whereby operation is regulated towards optimal motor loss operation by using the switching times for the semiconductor switches of the commutation unit as the manipulated variable of the associated controller (3) can be used, with the switching times being shifted relative to the electrical motor angular position depending on the motor current.

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Synchronmaschine.The invention relates to a synchronous machine and a method for operating a synchronous machine.

Als Synchronmaschinen sind Synchronmotoren bekannt, die auf ihrem Rotor Dauermagnete tragen, insbesondere in Umfangsrichtung abwechselnd orientiert radial magnetisierte Dauermagnete. Der Stator ist zur Erzeugung eines Drehfeldes vorgesehen.Synchronous motors are known as synchronous machines that carry permanent magnets on their rotor, in particular radially magnetized permanent magnets alternately oriented in the circumferential direction. The stator is intended to generate a rotating field.

Aus der EP 1 598 930 A2 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Motorantriebseinheit bekannt.From the EP 1 598 930 A2 The closest prior art is a motor drive unit.

Aus der EP 1 300 936 A2 ist eine Antriebseinheit bekannt.From the EP 1 300 936 A2 a drive unit is known.

Aus der DE 10 2004 002 414 A1 ist eine Motorsteuerung bekannt.From the DE 10 2004 002 414 A1 a motor control is known.

Aus der DE 10 127 670 A1 ist eine Steuerung eines dreiphasigen bürstenlosen Elektromotors bekannt.From the DE 10 127 670 A1 a control of a three-phase brushless electric motor is known.

Aus der DE 10 2004 030 326 A1 ist ein elektronisch kommutierter Elektromotor bekannt.From the DE 10 2004 030 326 A1 an electronically commutated electric motor is known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, verbesserte Regeleigenschaften zu ermöglichen bei einer Synchronmaschine.The invention is therefore based on the object of enabling improved control properties in a synchronous machine.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Synchronmaschine nach den in Anspruch 6 und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved in the synchronous machine according to the features specified in claim 6 and in the method according to the features specified in claim 1.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antriebssystem sind, dass es eine elektrische Synchronmaschine und eine diese speisende elektronische Schaltung umfasst,
wobei die elektronische Schaltung eine Kommutierungseinheit umfasst, die aus einem Leistungsstellglied versorgt ist, welches aus einer unipolaren Spannungsquelle versorgt ist.
Important features of the invention in the drive system are that it includes an electric synchronous machine and an electronic circuit that feeds it,
wherein the electronic circuit comprises a commutation unit powered by a power actuator powered by a unipolar voltage source.

Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Drehzahl und eine sehr dynamische Veränderung des Drehmoments ermöglicht sind. Denn mittels des Leistungsstellgliedes wird die Leistung direkt regelbar, wobei der Drehmomentistwert den Sollwertvorgaben sehr schnell folgt. Weiterhin stellen sich Motorstrom und Motorspannung ein und es ist somit auch keine Messung dieser Größen notwendig ist. Ausnahme hiervon ist gegebenenfalls ein Verzicht auf den Winkelsensor. In diesem Fall ist die Erfassung von Motorstrom und Motorspannung notwendig. Außerdem ist Regelung robust und einfach.The advantage here is that a high speed and a very dynamic change in torque are possible. The power can be regulated directly using the power actuator, with the actual torque value following the setpoint specifications very quickly. Furthermore, the motor current and motor voltage are adjusted and no measurement of these variables is necessary. The exception to this may be if the angle sensor is not used. In this case, it is necessary to record the motor current and motor voltage. In addition, control is robust and simple.

Weiter ist vorteilig, dass die Leistung des Motors oder bei bekannter Drehzahl das Drehmoment durch das Leistungsstellglied einstellbar ist - nicht aber durch die Kommutierungseinheit, also den eigentlichen Umrichter. Somit ist die Regelung der Leistung entkoppelt von der Motoransteuerung und besonders einfach und robust schnell und direkt ausführbar.It is also advantageous that the power of the motor or, if the speed is known, the torque can be adjusted by the power actuator - but not by the commutation unit, i.e. the actual converter. This means that the power control is decoupled from the motor control and can be carried out quickly and directly in a particularly simple and robust manner.

Die Motoransteuerung ist robust und einfach, da eine einfache Kommutierungsschaltung verwendet wird. Der Motorumrichter hat eine geringe Schaltfrequenz, da diese Schaltfrequenz der elektrischen Statorfrequenz entspricht, und somit treten niedrige Schaltverluste der Leistungshalbleiterschalter auf.The motor control is robust and simple as a simple commutation circuit is used. The motor inverter has a low switching frequency because this switching frequency corresponds to the electrical stator frequency, and thus low switching losses of the power semiconductor switches occur.

Die Schaltfrequenz des Leistungsstellgliedes ist unabhängig von der Polwechselfrequenz der Maschine.The switching frequency of the power actuator is independent of the pole change frequency of the machine.

Vorteilig ist auch, dass sehr hohe Drehzahlen bis 20 000 oder gar 100 000 Umdrehungen pro Minute ermöglicht sind, insbesondere bei begrenzter Versorgungsspannung.It is also advantageous that very high speeds of up to 20,000 or even 100,000 revolutions per minute are possible, especially with a limited supply voltage.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Leistungsstellglied als Vierpol ausgeführt, an dessen Eingang eine unipolare Spannungsquelle, insbesondere Batteriespannung, und aus dessen Ausgang die Kommutierungseinheit versorgt ist,
wobei der Eingangsstrom des Vierpols über eine Induktivität dem Verbindungsknoten zweier in Reihe geschalteten steuerbaren Halbleiterschalter, insbesondere also in Reihe geschalteter oberer und unterer Halbleiterschalter, zugeführt wird, insbesondere wobei die Halbleiterschalter von einer Signalelektronik pulsweitenmoduliert ansteuerbar ausgeführt sind und/oder angesteuert werden. Von Vorteil ist dabei, dass ausgangsseitig am Vierpol eine höhere Spannung zur Verfügung stellbar ist als am Eingang.
In an advantageous embodiment, the power actuator is designed as a four-pole, at the input of which a unipolar voltage source, in particular battery voltage, and from the output of which the commutation unit is supplied,
wherein the input current of the four-pole is supplied via an inductance to the connection node of two series-connected controllable semiconductor switches, in particular upper and lower semiconductor switches connected in series, in particular wherein the semiconductor switches are designed and / or are designed to be controllable in a pulse-width modulated manner by signal electronics. The advantage here is that a higher voltage can be available on the four-pole output side than at the input.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ansteuersignale, insbesondere pulsweitenmodulierte Ansteuersignale, für die Halbleiterschalter derart erzeugt, dass der mittels Stromerfassungsmittel erfasste Eingangsstrom auf einen Sollwert hin geregelt wird, insbesondere wobei der Regeleinheit die mit Spannungserfassungsmitteln erfasste Eingangsspannung und Ausgangsspannung des Leistungsstellglieds und/oder des Vierpols zugeführt werden. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfach aufgebauter Regler verwendbar ist.In an advantageous embodiment, the control signals, in particular pulse width modulated control signals, are generated for the semiconductor switches in such a way that the input current detected by means of current detection means is regulated to a desired value, in particular the control unit being supplied with the input voltage and output voltage of the power actuator and/or the four-pole detected by voltage detection means become. The advantage here is that a simple controller can be used.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sollwert für Eingangsstrom als Stellgröße eines Reglers vorgesehen, der aus dem erfassten Eingangsstromwert und aus dem erfassten Eingangsspannungswert einen Istwert für Momentanleistung bestimmt und diesen auf einen vorgebbaren Sollwert für Leistung hin regelt, insbesondere wobei die Stellgröße eine lineare Funktion oder ein lineares Funktional der Soll-Ist-Abweichung der Leistung ist. Von Vorteil ist dabei, dass diese Regelung einem einfach und direkt arbeitenden Drehmomentregler ähnlich wirkend ist.In an advantageous embodiment, the setpoint for input current is provided as a manipulated variable of a controller, which determines an actual value for instantaneous power from the detected input current value and from the detected input voltage value and regulates this to a predeterminable setpoint for power, in particular where the control size is a linear function or a linear functional of the target-actual deviation of the performance. The advantage is that this control has a similar effect to a simple and direct torque controller.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Regler und/oder die Regeleinheit als linearer Regler ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und kostengünstig realisierbare Struktur genügt.In an advantageous embodiment, the controller and/or the control unit is designed as a linear controller. The advantage here is that a simple and cost-effective structure is sufficient.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Sensor zur Erfassung der Winkellage des Rotors vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass die Regeldynamik und Regelgenauigkeit verbesserbar ist.In an advantageous embodiment, a sensor is provided for detecting the angular position of the rotor. The advantage here is that the control dynamics and control accuracy can be improved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen der Rotor der Synchronmaschine und die mit ihm verbundenen angetriebenen und/oder antreibenden drehbar gelagerten Teile ein derart hohes Trägheitsmoment auf, dass das Drehmoment schneller als die Drehzahl veränderbar ist, insbesondere mindestens mit einer zehnmal schnelleren Änderungsgeschwindigkeit. Von Vorteil ist dabei, dass die Beeinflussung des Drehmoments in etwa direkt und unmittelbar erfolgt und somit das Drehmoment dem vorgegebenen Sollwert schnell und genau folgt.In an advantageous embodiment, the rotor of the synchronous machine and the driven and/or driving rotatably mounted parts connected to it have such a high moment of inertia that the torque can be changed faster than the speed, in particular at least at a rate of change ten times faster. The advantage here is that the torque is influenced approximately directly and immediately and the torque therefore follows the specified target value quickly and precisely.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Sensor zur Erfassung der Winkellage des Rotors und/oder ein Sensor zur Erfassung der Rotortemperatur auf dem Rotor vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass eine Regelung verbessert ausführbar ist und insbesondere bei Berücksichtigung der Rotortemperatur sogar Änderungen von Streckengrößenwerten berücksichtigbar sind. Somit sind Regelschwankungen weiter verringerbar und die Regelgüte weiter verbesserbar.In an advantageous embodiment, a sensor for detecting the angular position of the rotor and/or a sensor for detecting the rotor temperature is provided on the rotor. The advantage here is that control can be implemented in an improved manner and, particularly when the rotor temperature is taken into account, even changes in route size values can be taken into account. This means that control fluctuations can be further reduced and the control quality can be further improved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen der Rotor der Synchronmaschine und die mit ihm verbundenen angetriebenen und/oder antreibenden drehbar gelagerten Teile ein derart hohes Trägheitsmoment auf, dass das Drehmoment schneller als die Drehzahl veränderbar ist, insbesondere mindestens mit einer zehnmal schnelleren Änderungsgeschwindigkeit. Von Vorteil ist dabei, dass das Drehmoment sehr schnell veränderbar ist und somit ein beispielsweise von der Synchronmaschine erzeugtes Drehmoment auf das Abtriebsmoment einer Verbrennungskraftmaschine aufaddierbar ist, wobei die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine eine hohe Trägheit aufweist und somit auf der Zeitskala der Drehmomentänderung konstant erscheint. Statt einer Verbrennungskraftmaschine ist auch eine andere Vorrichtung mit großem Trägheitsmoment, wie beispielsweise Schwungmasse, verwendbar.In an advantageous embodiment, the rotor of the synchronous machine and the driven and/or driving rotatably mounted parts connected to it have such a high moment of inertia that the torque can be changed faster than the speed, in particular at least at a rate of change ten times faster. The advantage here is that the torque can be changed very quickly and thus a torque generated, for example, by the synchronous machine can be added to the output torque of an internal combustion engine, with the speed of the internal combustion engine having a high inertia and thus appearing constant on the time scale of the torque change. Instead of an internal combustion engine, another device with a large moment of inertia, such as a flywheel, can also be used.

Wichtige Merkmale bei dem Verfahren sind, dass das Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems mit einer Synchronmaschine vorgesehen ist, die von einer elektronischen Schaltung gespeist wird,
wobei die elektronische Schaltung eine Kommutierungseinheit umfasst, die aus einem Leistungsstellglied versorgt wird, welches aus einer unipolaren Spannungsquelle versorgt wird,
wobei die Kommutierungseinheit blockkommutiert betrieben wird, insbesondere also derart, dass die Frequenz der blockförmigen Ausgangsspannung der Kommutierungseinheit der elektrischen Statorfrequenz entspricht, und/oder derart, dass der Effektivwert der Ausgangsspannung direkt proportional zur Zwischenkreisspannung, also der die Kommutierungseinheit versorgenden Spannung, ist.
Important features of the method are that the method is intended to operate a drive system with a synchronous machine that is fed by an electronic circuit,
wherein the electronic circuit comprises a commutation unit which is powered by a power actuator which is powered by a unipolar voltage source,
wherein the commutation unit is operated in a block-commutated manner, in particular in such a way that the frequency of the block-shaped output voltage of the commutation unit corresponds to the electrical stator frequency, and/or in such a way that the effective value of the output voltage is directly proportional to the intermediate circuit voltage, i.e. the voltage supplying the commutation unit.

Von Vorteil ist dabei, dass eine direkte und schnelle Beeinflussung der drehmomenterzeugenden Größe ausführbar ist und somit eine hohe Dynamik bei der Regelung erreichbar ist.The advantage here is that a direct and rapid influence on the torque-generating variable can be carried out and thus a high level of dynamic control can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl geringer als die Änderungsgeschwindigkeit der Stellgröße, insbesondere wobei die Nennwerte auf die Nenngrößenwerte der Maschine bezogen sind. Von Vorteil ist dabei, dass das Drehmoment sehr schnell veränderbar ist und somit bei konstanter Drehzahl weiterleitbar ist, beispielsweise aufaddierend auf ein von einer anderen Maschine erzeugtes Drehmoment. Hierzu ist die Rotorwelle mechanisch koppelbar oder direkt verbindbar mit der Abtriebswelle einer Verbrennungskraftmaschine.In an advantageous embodiment, the rate of change of the speed is lower than the rate of change of the manipulated variable, in particular where the nominal values are related to the nominal variable values of the machine. The advantage here is that the torque can be changed very quickly and can therefore be passed on at a constant speed, for example adding it to a torque generated by another machine. For this purpose, the rotor shaft can be mechanically coupled or directly connected to the output shaft of an internal combustion engine.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kommutierung synchron

  • - zur erfassten Winkellage des Rotors oder
  • - zur aus erfassten Motorstrom- und Motorspannungsmesswerten bestimmten Winkellage des Rotors
ausgeführt, insbesondere also werden die Schaltsignale für die Halbbrücken der Kommutierungseinheit synchron zur Winkellage bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Regelung bei geringem Rechenaufwand realisierbar ist und somit eine hohe Drehzahl ermöglicht istIn an advantageous embodiment, the commutation is synchronous
  • - for the detected angular position of the rotor or
  • - the angular position of the rotor determined from the measured motor current and motor voltage values
executed, in particular the switching signals for the half bridges of the commutation unit are determined synchronously to the angular position. The advantage here is that simple control can be implemented with little computational effort and thus a high speed is possible

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Effektivwert des Motorphasenstroms erfasst oder bestimmt
und/oder es werden die Schaltzeitpunkte für die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit als Stellgröße für eine Steuerung verwendet, insbesondere wobei die Schaltzeitpunkte relativ zur elektrischen Motorwinkellage in Abhängigkeit des Motorstroms verschoben werden. Von Vorteil ist dabei, dass keine aufwendige Pulsweitenmodulation sondern ein einfaches Verfahren anwendbar ist
In an advantageous embodiment, the effective value of the motor phase current is recorded or determined
and/or the switching times for the semiconductor switches of the commutation unit are used as a manipulated variable for a control, in particular the switching times are shifted relative to the electrical motor angular position as a function of the motor current. The advantage here is that no complex pulse width modulation can be used, but rather a simple procedure

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Effektivwert des Motorphasenstroms erfasst oder bestimmt.
und/oder die Phase der ersten Harmonischen des Motorstromzeitverlaufs relativ zur elektrischen Rotorwinkellage bestimmt wird,
wobei auf einen motorverlustoptimalen Betrieb hin geregelt wird, indem als Stellgröße des zugehörigen Reglers die Schaltzeitpunkte für die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit verwendet werden, insbesondere wobei die Schaltzeitpunkte relativ zur elektrischen Motorwinkellage in Abhängigkeit des Motorstroms verschoben werden. Von Vorteil ist dabei, dass die Verlustleitungen gering haltbar sind.
In an advantageous embodiment, the effective value of the motor phase current is recorded or determined.
and/or the phase of the first harmonic of the motor current time curve is determined relative to the electrical rotor angular position,
wherein the operation is controlled for optimal motor loss by using the switching times for the semiconductor switches of the commutation unit as the manipulated variable of the associated controller, in particular the switching times are shifted relative to the electrical motor angular position depending on the motor current. The advantage here is that the loss lines have a short shelf life.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Rotorwinkellage aus erfassten Motorstromwerten und Motorspannungswerten bestimmt, insbesondere wobei kein mit der Rotorwelle verbundener Winkelsensor verwendet wird. Von Vorteil ist dabei, dass kein zusätzlicher Sensor notwendig ist und somit die Ausführung einfach und kostengünstig realisierbar ist.In an advantageous embodiment, the rotor angular position is determined from detected motor current values and motor voltage values, in particular where no angle sensor connected to the rotor shaft is used. The advantage here is that no additional sensor is necessary and the design can therefore be implemented simply and cost-effectively.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Drehzahl des Rotors im Wesentlichen konstant. Insbesondere ist die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl geringer als die Änderungsgeschwindigkeit der Stellgröße, insbesondere wobei die Nennwerte auf die Nenngrößenwerte der Maschine bezogen sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine angetriebene Vorrichtung mit hohem Trägheitsmoment anschließbar ist und somit das Drehmoment direkt regelbar ist ohne wesentliche Veränderung der Drehzahl.In an advantageous embodiment, the speed of the rotor is essentially constant. In particular, the rate of change of the speed is lower than the rate of change of the manipulated variable, in particular where the nominal values are related to the nominal variable values of the machine. The advantage here is that a driven device with a high moment of inertia can be connected and the torque can therefore be controlled directly without significantly changing the speed.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages result from the subclaims.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

  • In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch skizziert.
The invention will now be explained in more detail using illustrations:
  • In the 1 a device according to the invention is schematically sketched.

Aus einem Energiespeicher 1, der beispielhaft als Batterie ausgeführt ist, mit einer Spannung Ue oder einer anderen, eine unipolare Spannung liefernden Energiequelle wird ein Leistungsstellglied 2 zur Erzeugung einer Ausgangsspannung Ua versorgt, aus dem eine Kommutierungseinheit 3 mit Zwischenkreiskondensator versorgt wird, die einen Elektromotor 4, also Elektromaschine, speist. Die Ausgangsspannung Ua ist dabei vorzugsweise größer als die Spannung Ue.From an energy storage device 1, which is designed, for example, as a battery, with a voltage U e or another energy source supplying a unipolar voltage, a power actuator 2 is supplied to generate an output voltage U a , from which a commutation unit 3 is supplied with an intermediate circuit capacitor, which has a Electric motor 4, i.e. electric machine, feeds. The output voltage U a is preferably greater than the voltage U e .

An diesem Elektromotor, vorzugsweise ein Synchronmotor, ist ein Sensor 5 zum Erfassen des Rotorlagewinkels angeordnet, dessen Sensorsignale einer Sensorsignalauswertung 6 zugeführt wird. Die Sensorinformation wird einer Signalelektronik 7 mit Kommutierungslogik zugeführt, welche auch die Ansteuersignale der Schalter der Kommutierungseinheit 3 ansteuert. Die Kommutierungseinheit 3 ist aus drei parallel angeordneten Halbbrücken zusammengesetzt, wobei jede Halbbrücke aus einer Reihenschaltung von einem oberen und einem unteren Halbleiterschalter zusammengesetzt ist.A sensor 5 for detecting the rotor position angle is arranged on this electric motor, preferably a synchronous motor, the sensor signals of which are fed to a sensor signal evaluation 6. The sensor information is fed to signal electronics 7 with commutation logic, which also controls the control signals of the switches of the commutation unit 3. The commutation unit 3 is composed of three half-bridges arranged in parallel, each half-bridge being composed of a series connection of an upper and a lower semiconductor switch.

Vorzugsweise wird hierbei eine Blockkommutierung ausgeführt, so dass sehr hohe Drehzahlen erreichbar sind, insbesondere bis zu 100 000 Umdrehungen pro Minute und mehr.Block commutation is preferably carried out here, so that very high speeds can be achieved, in particular up to 100,000 revolutions per minute and more.

Der Eingangsstrom ie des Leistungsstellglieds 2 wird erfasst und einer Induktivität LST zugeführt, die an dem Knotenpunkt einer Reihenschaltung der ansteuerbaren Schalter (To, Tu), die vorzugsweise als Halbleiterschalter ausgeführt sind.The input current i e of the power actuator 2 is detected and supplied to an inductor L ST , which is at the node of a series connection of the controllable switches (T o , Tu), which are preferably designed as semiconductor switches.

Die Ausgangsspannung des Leistungsstellglieds wird vom Zwischenkreiskondensator Cd geglättet und der Endstufe der Kommutierungseinheit 3 zugeführt, welche die drei Halbbrücken umfasst, die jeweils eine Reihenschaltung von Leistungsschaltern aufweist. Aus der Endstufe 1 werden die Statorwicklungen des Synchronmotors versorgt. Jedem Leistungsschalter ist auch eine Diode parallel zugeschaltet. Die Endstufe ist in der Lage Energie vom Kondensator zu den Statorwicklungen und von den Statorwicklungen zum Kondensator hin zu transportieren.The output voltage of the power actuator is smoothed by the intermediate circuit capacitor C d and fed to the output stage of the commutation unit 3, which comprises the three half-bridges, each of which has a series connection of power switches. The stator windings of the synchronous motor are supplied from the output stage 1. A diode is also connected in parallel to each circuit breaker. The output stage is able to transport energy from the capacitor to the stator windings and from the stator windings to the capacitor.

Die Schalter der Kommutierungseinheit 3 werden abhängig, insbesondere synchron, zur erfassten Winkellage getaktet. Vorzugsweise wird eine Blockkommutierung ausgeführt, so dass hohe Drehzahlen des Motors mit bis zu 100 000 Umdrehungen pro Minute verlustarm ausführbar sind.The switches of the commutation unit 3 are clocked depending, in particular synchronously, on the detected angular position. Block commutation is preferably carried out so that high motor speeds of up to 100,000 revolutions per minute can be carried out with little loss.

Dem Stromregler 8 werden die erfassten Istwerte der Eingangsspannung Ue und des Eingangsstromes ie sowie die erfasste Ausgangsspannung Ua, die der Zwischenkreisspannung der Kommutierungseinheit entspricht, zugeführt und auf den Sollwert des Eingangsstromes ie, Soll hin geregelt, der vom übergeordneten Leistungsregler 9 vorgegeben wird. Als Stellgröße sind die Ansteuersignale für den unteren und den oberen Schalter des Leistungsstellglieds 2 verwendet. Vorzugsweise werden hierbei pulsweitenmodulierte Ansteuersignale eingesetzt, so dass als Stellgröße dann die Pulsweiten TO und TU verwendet sind.The detected actual values of the input voltage U e and the input current i e as well as the detected output voltage U a , which corresponds to the intermediate circuit voltage of the commutation unit, are supplied to the current controller 8 and regulated to the setpoint of the input current i e, setpoint , which is specified by the higher-level power controller 9 becomes. The control signals for the lower and upper switches of the power actuator 2 are used as the manipulated variable. Pulse width modulated control signals are preferably used here, so that the pulse widths T O and T U are then used as the manipulated variables.

Zur Erzeugung der Sollwertvorgabe ie, Soll als Stellgröße des Leistungsreglers 9 fungiert, werden diesem Leistungsregler 9 die erfassten Istwerte der Eingangsspannung Ue und des Eingangsstromes ie zugeführt, daraus die zugehörige Leistung Pe = Ue × ie bestimmt und dieser bestimmte Leistungswert als Istgröße vom Regler auf einen vorgegebenen Sollwert für Leistung hin geregelt.To generate the setpoint specification i e, setpoint acts as the manipulated variable of the power controller 9, this power controller 9 is supplied with the recorded actual values of the input voltage U e and the input current i e , from which the associated power P e = U e × i e is determined and this specific power value regulated as an actual variable by the controller to a specified target value for power.

Die Statorwicklungen des Elektromotors M sind als Drehstromwicklung nach Stand der Technik ausführbar. In jedem Fall sind sie derart ausgeführt, dass ein Drehfeld im Bereich des Rotors erzeugbar ist.The stator windings of the electric motor M can be designed as a three-phase winding according to the state of the art. In any case, they are designed in such a way that a rotating field can be generated in the area of the rotor.

Erfindungsgemäß ist es also ermöglicht, den Motor derart zu regeln, dass die Drehzahl im Wesentlichen konstant haltbar ist und das Drehmoment mittels der Leistungsvorgabe auf einen Sollwert hin geregelt wird. Das Konstanthalten der Drehzahl wird durch die mit dem Rotor verbundene anzutreibende Last bewirkbar. Diese Last ist beispielsweise mit einem hohen Trägheitsmoment ausgeführt und/oder als von einem Verbrennungsmotor angetriebene Welle ausführbar.According to the invention, it is therefore possible to regulate the motor in such a way that the speed is kept essentially constant and the torque is regulated to a target value by means of the power specification. Keeping the speed constant is achieved by the load to be driven connected to the rotor. This load is, for example, designed with a high moment of inertia and/or can be designed as a shaft driven by an internal combustion engine.

Da die Kommutierungseinheit, also Endstufe, mit Blocktaktung betrieben wird, also die Frequenz der blockförmigen motorseitigen Ausgangsspannung der elektrischen Statorfrequenz und der zugehörige Effektivwert ist direkt proportional zur Spannung am Kondensator C_1 entspricht.Since the commutation unit, i.e. output stage, is operated with block clocking, the frequency of the block-shaped output voltage on the motor side corresponds to the electrical stator frequency and the associated effective value is directly proportional to the voltage at capacitor C_1.

Da die Winkelstellung des Rotors mittels eines Winkelsensors erfasst ist, werden die Schalter in einfacher Weise abhängig vom jeweiligen Winkelwert geschaltet.Since the angular position of the rotor is detected by an angle sensor, the switches are easily switched depending on the respective angle value.

Erfindungsgemäß ist also der Energiefluss in beide Richtungen ermöglicht. Im generatorischen Betrieb des Motors, beispielsweise bei einem Hubwerk, wird also der Energiespeicher befüllt, im motorischen Betrieb hingegen wird diesem Energiespeicher Energie entnommen.According to the invention, the energy flow is made possible in both directions. In generator operation of the engine, for example in a hoist, the energy storage is filled, while in motor operation, energy is taken from this energy storage.

Wegen der Blocktaktung entspricht die Frequenz der blockförmigen Ausgangsspannung der elektrischen Statorfrequenz und ihr Effektivwert ist direkt proportional zur Zwischenkreisspannung Ud. Der Effektivwert der Ausgangsspannung bei fester Zwischenkreisspannnung ist daher nicht reduzierbar.Because of the block clocking, the frequency of the block-shaped output voltage corresponds to the electrical stator frequency and its effective value is directly proportional to the intermediate circuit voltage U d . The effective value of the output voltage with a fixed DC link voltage cannot therefore be reduced.

Wegen des hohen lastseitigen Trägheitsmoments und der somit im Wesentlichen konstanten Drehzahl sowie wegen der konstanten Erregung, die mittels der auf dem Rotor angeordneten Dauermagnete des Synchronmotors vorliegt, ist die Polradspannung vorgegeben.Because of the high moment of inertia on the load side and the therefore essentially constant speed as well as because of the constant excitation that is present by means of the permanent magnets of the synchronous motor arranged on the rotor, the pole wheel voltage is predetermined.

Da bei der Erzeugung der Ansteuersignale für die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit der erfasste Rotorwinkel berücksichtigt wird, wird die Frequenz der Maschinenklemmenspannung an die Drehzahl der Maschine angepasst.Since the detected rotor angle is taken into account when generating the control signals for the semiconductor switches of the commutation unit, the frequency of the machine terminal voltage is adapted to the speed of the machine.

Das Leistungsstellglied regelt die Motorleistung, ohne direkt die Phasenspannungen oder Phasenströme der Elektromaschine zu kennen und/oder zu regeln, indem Ud und damit der Effektivwert der Maschinenklemmenspannung verändert wird.The power actuator regulates the motor power without directly knowing and/or regulating the phase voltages or phase currents of the electric machine by changing U d and thus the effective value of the machine terminal voltage.

Die Leistung ist beispielsweise am Eingang des Stellers regelbar und entspricht dann im stationären Betrieb der mechanischen Motorleistung zuzüglich und im generatorischen Betrieb abzüglich der Verlustleistungen.The power can be regulated, for example, at the input of the actuator and then corresponds to the mechanical motor power plus the power loss in stationary operation and minus the power loss in generator operation.

Für die Veränderung der Phase der Maschinenklemmenspannung sind folgende alternative drei Ausführungen vorteilhaft:

  • Bei der ersten Ausführungsvariante wird im motorischen Betrieb eine feste Phase zwischen angelegter blockförmiger Spannung und Rotorwinkellage vorgegeben. Die Schaltzeitpunkte der Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit werden entsprechend vorgesehen. Im generatorischen Betrieb werden die Halbleiterschalter nicht angesteuert, wobei dann die Kommutierungseinheit einen einfachen Gleichrichter darstellt.
The following three alternative versions are advantageous for changing the phase of the machine terminal voltage:
  • In the first embodiment variant, a fixed phase is specified between the applied block-shaped voltage and the rotor angular position during motor operation. The switching times of the semiconductor switches of the commutation unit are provided accordingly. In generator operation, the semiconductor switches are not controlled, with the commutation unit then representing a simple rectifier.

Bei der zweiten Ausführungsvariante wird der Effektivwert des Motorphasenstroms bestimmt oder mit einem Sensor erfasst. Auch im generatorischen Betrieb werden die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit angesteuert und somit ist die erste Harmonische des Stromes bezogen auf die erste Harmonische der Motorspannung beeinflussbar. Durch Verschieben der Schaltzeitpunkte der Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit bezogen auf die Rotorwinkellage ist eine solche Steuerung der Phase in Abhängigkeit zum Motorstrom ermöglicht, dass sowohl im generatorischen als auch im motorischen Betrieb bei Kenntnis der Maschinenparameter einen motorverlustarmen Betrieb erreicht wird.In the second embodiment variant, the effective value of the motor phase current is determined or recorded with a sensor. The semiconductor switches of the commutation unit are also controlled in generator operation and the first harmonic of the current can therefore be influenced in relation to the first harmonic of the motor voltage. By shifting the switching times of the semiconductor switches of the commutation unit in relation to the rotor angular position, such control of the phase as a function of the motor current is made possible so that low-loss motor operation is achieved in both generator and motor operation when the machine parameters are known.

Bei der dritten Ausführungsvariante wird die relative Phasenlage zwischen der ersten Harmonischen eines oder mehrerer Motorphasenströme zur erfassten Rotorwinkellage bestimmt. Der Phasenwinkel zwischen Rotorlage und Polradspannung ist fest und bekannt. Somit kann die Phasenlage zwischen der Polradspannung und einem oder mehreren Phasenstroemen als Istwert bestimmt werden. Durch Verschieben der Schaltzeitpunkte der Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit bezogen auf die Rotorwinkellage ist eine Regelung der Phase des Motorstroms in Bezug auf die Polradspannung, ausführbar. Bei dieser Regelung werden also die Schaltzeitpunkte als Stellgrößeverwendet. Ziel der Regelung ist es, die genannte relative Phasenlage auf Null hin zu regeln, also die Phase des Motorstroms möglichst gleichphhasig zu machen zur Polradspannung. Auf diese Weise sind die Verluste verringerbar, insbesondere sowohl im generatorischen als auch im motorischen Betrieb lässt sich der Betriebspunkt mit den geringsten Motorverlusten einregeln. Dies ist sogar ohne Kenntnis der Maschinenparameter ausführbar.In the third embodiment variant, the relative phase position between the first harmonic of one or more motor phase currents and the detected rotor angular position is determined. The phase angle between the rotor position and the magnet wheel voltage is fixed and known. The phase position between the magnet wheel voltage and one or more phase currents can thus be determined as an actual value. By shifting the switching times of the semiconductor switches of the commutation unit in relation to the rotor angular position, the phase of the motor current in relation to the pole wheel voltage can be controlled. In this control, the switching times are used as a manipulated variable. The aim of the control is to regulate the relative phase position mentioned to zero, i.e. to make the phase of the motor current as in-phase as possible with the pole wheel voltage. In this way, the losses can be reduced; the operating point with the lowest engine losses can be achieved, especially in both generator and motor operation regulate. This can even be carried out without knowledge of the machine parameters.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt eines dreiphasigen Motors der 1 ein einphasiger Motor oder ein mehrphasiger Motor verwendet. Entsprechend ist die Anzahl der Halbbrücken der Kommutierungseinheit 3 gewählt.In further exemplary embodiments according to the invention, instead of a three-phase motor 1 a single-phase motor or a polyphase motor is used. The number of half bridges of the commutation unit 3 is selected accordingly.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird auf den Winkelsensor verzichtet, wobei Motorspannungen und Motorströme erfasst und von der Regelung berücksichtigt werden.In further exemplary embodiments according to the invention, the angle sensor is dispensed with, with motor voltages and motor currents being recorded and taken into account by the control system.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Energiespeicher oder EnergiequelleEnergy storage or energy source
22
LeistungsstellgliedPower actuator
33
Kommutierungseinheit mit ZwischenkreiskondensatorCommutation unit with intermediate circuit capacitor
44
ElektromotorElectric motor
55
Sensor zum Erfassen des RotorlagewinkelsSensor for detecting the rotor position angle
66
SensorsignalauswertungSensor signal evaluation
77
Signalelektronik mit KommutierungslogikSignal electronics with commutation logic
88th
StromreglerCurrent regulator
99
LeistungsreglerPower regulator

Claims (6)

Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems mit einer Synchronmaschine, die von einer elektronischen Schaltung gespeist wird, wobei die elektronische Schaltung eine Kommutierungseinheit (3) umfasst, die aus einem Leistungsstellglied (2) versorgt wird, welches aus einer unipolaren Spannungsquelle versorgt wird, wobei die Kommutierungseinheit (3) blockkommutiert betrieben wird, also derart, dass die Frequenz der blockförmigen Ausgangsspannung der Kommutierungseinheit (3) der elektrischen Statorfrequenz entspricht, und derart, dass der Effektivwert der Ausgangsspannung direkt proportional zur Zwischenkreisspannung, also der die Kommutierungseinheit (3) versorgenden Spannung, ist, wobei der Effektivwert eines Motorphasenstroms erfasst oder bestimmt wird und die Phase der ersten Harmonischen des Motorstromzeitverlaufs relativ zur elektrischen Rotorwinkellage bestimmt und auf Null hin geregelt wird, wobei auf einen motorverlustoptimalen Betrieb hin geregelt wird, indem als Stellgröße des zugehörigen Reglers die Schaltzeitpunkte für die Halbleiterschalter der Kommutierungseinheit (3) verwendet werden, wobei die Schaltzeitpunkte relativ zur elektrischen Motorwinkellage in Abhängigkeit des Motorstroms verschoben werden. Method for operating a drive system with a synchronous machine, which is powered by an electronic circuit, wherein the electronic circuit comprises a commutation unit (3) which is supplied from a power actuator (2) which is supplied from a unipolar voltage source, wherein the commutation unit (3) is operated in a block-commutated manner, i.e. in such a way that the frequency of the block-shaped output voltage of the commutation unit (3) corresponds to the electrical stator frequency, and in such a way that the effective value of the output voltage is directly proportional to the intermediate circuit voltage, i.e. that which supplies the commutation unit (3). tension, is, wherein the effective value of a motor phase current is detected or determined and the phase of the first harmonic of the motor current time curve is determined relative to the electrical rotor angular position and regulated to zero, wherein the operation is controlled for optimal motor loss by using the switching times for the semiconductor switches of the commutation unit (3) as the manipulated variable of the associated controller, the switching times being shifted relative to the electrical motor angular position depending on the motor current. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommutierung synchron - zur erfassten Winkellage des Rotors oder - zur aus erfassten Motorstrom- und Motorspannungsmesswerten bestimmten Winkellage des Rotors ausgeführt wird, insbesondere also die Schaltsignale für die Halbbrücken der Kommutierungseinheit (3) synchron zur Winkellage bestimmt werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the commutation is carried out synchronously - to the detected angular position of the rotor or - to the angular position of the rotor determined from detected motor current and motor voltage measured values, in particular the switching signals for the half bridges of the commutation unit (3) are determined synchronously to the angular position. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwinkellage aus erfassten Motorstromwerten und Motorspannungswerten bestimmt wird, insbesondere wobei kein mit der Rotorwelle verbundener Winkelsensor verwendet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotor angular position is determined from detected motor current values and motor voltage values, in particular in which no angle sensor connected to the rotor shaft is used. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Rotors im Wesentlichen konstant ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the speed of the rotor is essentially constant. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl geringer ist als die Änderungsgeschwindigkeit der Stellgröße, insbesondere wobei die Nennwerte auf die Nenngrößenwerte der Maschine bezogen sind.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rate of change of the speed is lower than the rate of change of the manipulated variable, in particular wherein the nominal values are related to the nominal variable values of the machine. Antriebssystem, umfassend eine Synchronmaschine und eine diese speisende elektronische Schaltung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektronische Schaltung eine Kommutierungseinheit (3) umfasst, die aus einem Leistungsstellglied (2) versorgt ist, welches aus einer unipolaren Spannungsquelle versorgt ist, wobei das Leistungsstellglied (2) als Vierpol ausgeführt ist, an dessen Eingang eine unipolare Spannungsquelle, also Batteriespannung, und aus dessen Ausgang die Kommutierungseinheit (3) versorgt ist, wobei der Eingangsstrom des Vierpols über eine Induktivität dem Verbindungsknoten zweier in Reihe geschalteten steuerbaren Halbleiterschalter, also in Reihe geschalteter oberer und unterer Halbleiterschalter, zugeführt wird, wobei die Halbleiterschalter von einer Signalelektronik (7) pulsweitenmoduliert ansteuerbar ausgeführt sind und/oder angesteuert werden, wobei die Ansteuersignale, also pulsweitenmodulierte Ansteuersignale, für die Halbleiterschalter derart erzeugt sind, dass der mittels Stromerfassungsmittel erfasste Eingangsstrom auf einen Sollwert hin geregelt wird, wobei der Regeleinheit die mit Spannungserfassungsmitteln erfasste Eingangsspannung und Ausgangsspannung des Leistungsstellglieds (2) und/oder des Vierpols zugeführt werden, wobei der Sollwert für Eingangsstrom als Stellgröße eines Reglers vorgesehen ist, der aus dem erfassten Eingangsstromwert und aus dem erfassten Eingangsspannungswert einen Istwert für Momentanleistung bestimmt und diesen auf einen vorgebbaren Sollwert für Leistung hin regelt, wobei die Stellgröße eine lineare Funktion oder ein lineares Funktional der Soll-Ist-Abweichung der Leistung ist, wobei der Regler und/oder die Regeleinheit als linearer Regler ausgeführt ist, wobei ein Sensor (5) zur Erfassung der Winkellage des Rotors vorgesehen ist, wobei der Rotor der Synchronmaschine und die mit ihm verbundenen angetriebenen und/oder antreibenden drehbar gelagerten Teile ein derart hohes Trägheitsmoment aufweisen, dass das Drehmoment schneller als die Drehzahl veränderbar ist mindestens mit einer zehnmal schnelleren Änderungsgeschwindigkeit.Drive system, comprising a synchronous machine and an electronic circuit feeding it for carrying out a method according to one of Claims 1 until 5 , wherein the electronic circuit comprises a commutation unit (3) which is supplied from a power actuator (2) which is supplied from a unipolar voltage source, the power actuator (2) being designed as a four-pole, at the input of which there is a unipolar voltage source, i.e. battery voltage , and from whose output the commutation unit (3) is supplied, the input current of the four-pole being supplied via an inductor to the connection node of two controllable semiconductor switches connected in series, i.e. upper and lower semiconductor switches connected in series, the semiconductor switches being supplied by signal electronics (7 ) are designed and/or controlled in a pulse width modulated manner, the control signals, i.e. pulse width modulated control signals, being generated for the semiconductor switches in such a way that the input current detected by means of current detection means is regulated to a desired value, the control unit receiving the input voltage detected by voltage detection means Voltage and output voltage of the power actuator (2) and / or the four-pole are supplied, the setpoint for input current being provided as a manipulated variable of a controller, which determines an actual value for instantaneous power from the detected input current value and from the detected input voltage value and sets this to a predeterminable setpoint for Regulates power, the manipulated variable being a linear function or a linear functional of the target/actual deviation of the power, the controller and/or the control unit being designed as a linear controller, with a sensor (5) for detecting the angular position of the rotor is provided, wherein the rotor of the synchronous machine and the driven and / or driving rotatably mounted parts connected to it have such a high moment of inertia that the torque can be changed faster than the speed at least with a rate of change ten times faster.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011014165A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Feaam Gmbh Inverter for an electrical machine and method for controlling a circuit breaker
JP5983640B2 (en) 2014-01-20 2016-09-06 トヨタ自動車株式会社 Control device for motor generator
DE102014225534B3 (en) * 2014-12-11 2015-12-10 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Method for optimizing a drive dynamics of an electric motor, preferably for use in a hydrostatic clutch actuator of a motor vehicle
CN108092568A (en) * 2017-12-22 2018-05-29 吴柳平 For the control system of the rotating speed of motor
DE102019101453A1 (en) * 2019-01-21 2020-07-23 Ebm-Papst Landshut Gmbh Process for optimizing the efficiency of an electrically commutated machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10127670A1 (en) 2001-06-07 2002-09-12 Siemens Ag Controlling brushless 3-phase electric motor, involves using block commutation and operating motor with commutation angle less than 180 degrees and greater than 120 degrees
EP1300936A2 (en) 2001-10-04 2003-04-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Drive apparatus, control method and program storage medium for the drive apparatus, and power output apparatus
DE102004002414A1 (en) 2003-01-16 2004-08-05 Toyota Jidosha K.K., Toyota Control device and control method for an engine
EP1598930A2 (en) 2003-06-05 2005-11-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motor drive device, vehicle using the same, and computer-readable recording medium containing a program for causing a computer to execute control of voltage conversion
DE102004030326A1 (en) 2004-06-23 2006-02-02 Festo Ag & Co. Electronically commutated rotary/linear motor has two or more exciter branches each with a full bridge system, a rotor and a power supply device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10127670A1 (en) 2001-06-07 2002-09-12 Siemens Ag Controlling brushless 3-phase electric motor, involves using block commutation and operating motor with commutation angle less than 180 degrees and greater than 120 degrees
EP1300936A2 (en) 2001-10-04 2003-04-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Drive apparatus, control method and program storage medium for the drive apparatus, and power output apparatus
DE102004002414A1 (en) 2003-01-16 2004-08-05 Toyota Jidosha K.K., Toyota Control device and control method for an engine
EP1598930A2 (en) 2003-06-05 2005-11-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motor drive device, vehicle using the same, and computer-readable recording medium containing a program for causing a computer to execute control of voltage conversion
DE102004030326A1 (en) 2004-06-23 2006-02-02 Festo Ag & Co. Electronically commutated rotary/linear motor has two or more exciter branches each with a full bridge system, a rotor and a power supply device

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