DE1208803B - Einrichtung zur Zwangskommutierung fuer einen gleichstromgespeisten Motor mit elektronischem Stromwender - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Zwangskommutierung für einen gleichstromgespeisten Motor mit elektronischem Stromwender Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Zwangskommutierung für einen gleichstromgespeisten Motor mit einer mindestens zwei Ankerwicklungszweige ausweisenden Ankerwicklung im Ständer und läuferseitiger Felderregung, einem aus Halbleiterstromtoren in mehrphasiger Brückenschaltung aufgebauten elektronischen Stromwender, dessen Halbleiterstromtore in Abhängigkeit von der Läuferdrehzahl und der Zahl der Ankerwicklungszweige periodisch gezündet werden, und mit in antiparalleler Brückenschaltung diesen zugeordneten Nulldioden.
• - Bei den bekannten Motoren dieser Art macht der Anlauf unter Last Schwierigkeiten, da bei kleiner Drehzahl die in den Ankerwicklungen erzeugte Gegenspannunä noch zu klein'ist, um die in Reihe mit den Ankerwicklungszweigen angeordneten Stromtore zum Verlöschen zu bringen.
• Nach dem Gegenstand der Erfindung wird'die elektronische Stromwendung unabhängig von der Gegenspannung im Anker dadurch ermöglicht, daß zwischen der Gleichspannungsquelle und dem elektronisehen Stromwender mit seinen Hilfsstromtoren in beiden Zuleitungen zusätzliche Halbleiterstromtore als steuerbare Hauptstromtore angeordnet sind, die den Ankerstrom in Abhängigkeit von der Läuferdrehzahl und von der Zahl der Ankerwicklungszweige durch eine in jeder Zuleitunig vorgesehene Löscheinrichtung periodisch unterbrechen und dadurch die in Brückenschaltung betriebenen Hilfsstromtore des elektronischen Stromwenders zum Verlöschen bringen, und daß ferner die Nulldioden unter Umgehung der Hauptstromtore direkt an die Gleichspannungsquelle angeschlossen sind.
• Zum Löschen der Hauptstromtore wird in an sich bekannter Weise der Entladestrom eines Löschkondensators verwendet. Die Spannung am Löschkondensator wird in einem ventilgesteuerten, induktivitätsbelasteten Kreis erzeugt, mit dem der Kondensator umladbar ist. Zur Steuerung des Drehmonientes ist der Abstand zwischen dem Löschen der Hauptstromtore und dem darauffolgenden Zünden von Hilfsstromtoren einstellbar.
• Mit der vorgeschlagenen Anordnung ist die Stromwendung nun bei allen vorkommenden Belastungen einwandfrei definiert und die Steuerung des Drehmomentes in weitem Umfange möglich.
• Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben.
• F i g. 1 zeigt einen gleichstromgespeisten Motor 1 mit elektronischem Stromwender 2. Die Ankerwicklung 3 dieses Motors ist in den Ständer verlegt; die Läuferwicklung 4 wird über Schleifringe 5 gleichstromerregt. Die Welle des Motors treibt einen an sich bekannten Geber 6 an, der die Zündsignale für das Steuergerät 7 liefert, das in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Sollwert des Motorstromes Js"l, die Zündsignale -für die kommutierenden Hilfsstromtore 21 bis 28 des elektronischen Stromwenders erzeugt. Die Hilfsstromtore 21 bis 28 sind zu einer mehrphasigen Bräckenschaltung zusammengeschaltet, deren Phasenzahl gleich der Zahl der aus der Ankerwicklung herausgeführten Wicklungsenden ist. Antiparallel zu den Hilfsstromtoren 21 bis 28 liegt eine gleichfalls mehrphasige Brückenschaltung, bestehend aus den Freilaufdioden 11 bis 18, die unter Umgehung der Hauptstromtore 8 bzw. 9 an die speisende Spannungsquelle Uy bzw. den dazu parallel angeordne,ten Kondensator 10 angeschlossen sind, der zum Lcistungsausgleich dient. Die Löscheinrichtungen 81 und 91, die ebenfalls vom Steuergerät 7 aus beeinflußbar sind, erzeugen die Löschenergie für die kurzzeitige Unterbrechung des Ankerstromes.
• Im Gegensatz zu den ' bekannten Schaltungen kommutatorloser Motoren mit elektronischem Stromwender wird beim Gegenstand der Erfindung das Kommutieren der Hilfsstromtore 21 bis 28 nicht durch die in der Ankerwicklung erzeugte Gegenspannung ausgelöst, auch nicht durch eine auf diese direkt wirkende Kommutierungseinrichtung, sondern durch die Hauptstromtore, 8 und 9, die in Reihe mit den Hilfsstromtoren 21 bis 28 gelegt sind und den Ankerstrom in Steuerabhängigkeit von der Läuferdrehzahl und der Zahl der Ankerwicklungszweige nur so lange unterbrechen, bis die Hilfsstromtore 21 bis 28 verlöscht sind. Nach dem Verlöschen der Hilfsstromtore werden die Hauptstromtore 8 bzw. 9 wieder gezündet. Je nach der Größe des gewünschten Drehmomentes zünden in zeitlicher Staffelung zu den Hauptstromtoren 8 und 9 dann auch die in der nun folgenden stromfährenden Periode erforderlichen Hilfsstromtore. Die bisher aufgetretenen Schwierigkeiten während der Anfahrt unter Last sind damit beseitigt, denn unabhängig von der Höhe der Ankerspannung erfolgt das Kommutieren wie beim klassischen mechanischen Kommutator mit Bürsten Ledige lich in Abhängigkeit von der Stellung der Motorwelle.
• Die F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Schaltung eines Motors 1. Die Ankerwicklung ist dreiphasig gewikkelt, derart, daß jeder der drei Wicklungsstränge UX,' VY und WZ gegenüber den anderen Strängen isoliert ist. Der elektronische Stromwender und die antiparallel zugeordneten Nulldioden sind daher sechsphasig geschaltet. Wie in F i g. 1 liegt parallel zur speisenden Spannungsquelle UB ein Pufferkondensator 10. Die Einrichtungen zur Erzeugung der Steuerimpulse für die Hilfsstromtore und die Hauptstromtore sowie die Erregereinrichtung des Motors sind zur Vereinfachung der Darstellung in F i g. 2 weggelassen.
• Die zum Löschen der Hauptstromtore 8 (bzw. 9) dienende Einrichtung 81 (bzw. 91) ist in F i g. 3 nochmals dargestellt u»nd im nachfolgenden. erläutert. In Reihe zu dem Hauptstromtor8 bzw. 9 liegt der A#odenstromwandler31, der während der stromführenden Periode ' in seiner Sekuüdärwicklung 32 eine Spannung induzi6rt. Diese Sekundärwicklung ist zur Erzielung einer kleinen Zeitkonstante während der Entmagnetisierung mit einem hochohmigen Widerstand 33 abgeschlossen. Während der stromführenden Periode - also bei geöffnetem Hauptstromtor 8 - fließt demnach ein Ladestrom über die Sekundärwicklung 32, das Hauptstromtor 8 auf den Löschkondensator 34, der sich über die Diode 35 zur Sekundärwicklung 32 schließt. Am Ende dieses Ladevorganges hat der dem Hauptstromtor 8 abgewendete Belag des Löschkondensators 34 negatives Potential. Zum Löschen des Hauptstroratores 8 erhält das Löschstromtor 36 einen Zündimpuls, das Löschstromtor wird durchlässig. Die Potentialdifferenz an der Induktivität 37 - negatives Potential ani Löschkondensator 34 und positives Potential am Löschstromtor 36 - gleicht sich aus und setzt damit die positive Ladungsmenge an dem dem Hauptstromtor 8 zugewendeten Belag des Löschkondensators 34 frei. Diese positive Ladungsmenge bringt das Hauptstromtor 8 zum Verlöschen. Nach dem Verlöschen des Hauptstromtores entlädt sich eine eventuell noch vorhandene Restladung des Kondensators 34 über die Last. Wegen der Verwendung des Anodenstromwandlers 31 im Lastkreis ist Vor dem neuerlichen Zünden des Hauptstromtores 8'eine stromlose Pause einzulegen, damit sich der Aaodenstromwandler 31 entmagnetisieren kann.
• Zur Steigerung der Belastbarkeit der Hauptstromtore und zur Vermeidung von Stromlücken am Verbraucher kann es vorteilhaft sein, mehrere Hauptstromtore parallel zu schalten und diese zyklisch aufzusteuern, derart, daß jeweils nur eines der parallelgp#schalteten. Hauptstromtore an der Stromführung beteiligt ist.
• Die Welligkeit der speisenden Gleichspannung ist bei dieser Art des Löschens ohne Bedeutung, so daß die vorstehend beschriebene Löscheinrichtung beson-#ers für den Betrieb an einer welligen Gleichspannung,geeignet ist. -- - ;

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Zwangskommutierung für einen gleichstromgespeisten Motor mit einer mindestens zwei Ankerwicklungszweige aufweisenden Ankerwicklung im Ständer und läuferseitiger Felderregung, einem aus Halbleiterstromtoren in mehrphasiger Brückenschaltung aufgebauten elektronischen Stromwender, dessen Halbleiterstromtore in Abhängigkeit von der Läuferdrehzahl und der Zahl der Ankerwicklungszweige periodisch gezündet werden, und mit in antiparalleler Brückenschaltung diesen zugeordneten Nulldioden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gleichspannungsquelle und dem elektronischen Stromwender mit seinen Hilfsstromtoren in beiden Zuleitungen zusätzliche Halbleiterstromtore, als steuerbare Hauptstromtore angeordnet sind, die den Ankerstrom in Ab- hängigkeit von der Läuferdrehzahl und von der Zahl der Ankerwicklungszweige durch eine in jeder Zuleitung vorgesehene Löscheinrichtung periodisch unterbrechen und dadurch die in Brückenschaltung betriebenen Hilfsstromtore des elektronischen Slromwenders z14m Verlöschen bringen, und daß ferner die Nulldioden unter Umgehung der Hauptstromtore direkt an die Gleichspannungsquelle angeschlossen sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Zuleitung mehrere Hauptstromtore parallel geschaltet sind, die in zyklischem Wechsel gesteuert werden. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise Kondensatorentladungen das Löschen der Hauptstromtore bewirken. 4. Einrichtung nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschkondensator über eine Einrichtung zur Spannungsvervielfachung aufzuladen ist. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie zum Aufladen eines Löschkondensators aus der Sekundärwicklung eines in Reihe zu dem Hauptstromtor liegenden übertragers entnommen ist und das Umladen des Kondensators in einem ventilgesteuerten, induktivitätsbelasteten Kreis erfolgt. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Löschen der Hauptstromtore und dem darauffolgenden Zünden von Hilfsstromtoren zur Steuerung des Drehmomentes einstellbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1296 452; USA.-Patentschrift Nr. 3 025 443.