DE1244287B

DE1244287B - Einrichtung zur Zwangskommutierung fuer einen gleichstromgespeisten Motor mit einer mindestens zwei Ankerwicklungszweige aufweisenden Ankerwicklung im Staender, laeuferseitiger Felderregung und elektronischem Stromwender

Info

Publication number: DE1244287B
Application number: DES88507A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Scholtis
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-11-30
Filing date: 1963-11-30
Publication date: 1967-07-13

Description

Einrichtung zur Zwangskommutierung für einen gleichstromgespeisten Motor mit einer mindestens zwei Ankerwicklungszweige aufweisenden Ankerwicklung im Ständer, läuferseitiger Felderregung und elektronischem Stromwender Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Zwangskommutierung für einen gleichstromgespeisten Motor mit einer mindestens zwei Ankerwicklung,szweige aufweisenden Ankerwicklung im Ständer und läuferseitiger Felderregung einem aus C ZDI Hilfsthyristoren in mehrphasiger Brückenschaltung aufgebauten elektronischen Stromwender, dessen Thyristoren in Abhängig eit von der Läuferdrehzahl C _,k und der Zahl der Ankerwicklungszweige periodisch zündbar sind, und mit den Thyristoren in antiparalleler Brückenschaltung zugeordneten Nulldioden. Bei einer derartigen bekannten Einrichtung sind gemäß einem älteren Patent zwischen der Gleichstromquelle und dem elektronischen Stromwender in beiden Zuleitungen zusätzliche steuerbare Hauptthyristoren angeordnet, die den Ankerstrom in Ab- hängigkeit von der Läuferdrehzahl und von der Zahl der Ankerwicklungszweige durch eine in jeder Zu-7 leitung vorgesehene Löscheinrichtung periodisch unterbrechen und dadurch die in Brückenschaltung betriebenen Hilfsthyr, storen des elektronischen Stromwenders zum Verlöschen bringen, und die in antiparalleler Brückenschaltung den I-Elfsthyristoren zu-,geordneten Nulldioden direkt an die Gleichspannungsquelle angeschlossen.
Im Rahmen einer solchen Einrichtung, wie sie in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung wiedergegeben ist, ist ein Motorl mit seinen Ankerwickhin gen 3 im Ständer an einen elektronischen Stromwender 2 anaeschlossen. Die Läuferwicklung 4 wird über Schleifringe 5 gleichstromerregt. Die Motorwelle treibt einen an sich bekannten Geber 6 an, der die Zündsignale für das Steuergerät7 liefert, das in Abhän 'gi 'gkeit von einem vorgegebenen Sollwert des Motorstromes JS,11 die Zündsignale für die kommutierenden Hilfsthyristoren21 bis 28 des Stromwenders 2 erzeugt. Die Hilfsthyristoren 21 bis 28 sind zu einer mehrphasigen Brückenschaltung zusammengeschaltet, deren Phasenzahl gleich der Zahl der aus der Ankerwicklung 3 herausgeführten Wicklungserden ist. Antiparallel zu den Hilfsthyristoren 21 bis 28 liegt eine gleichfalls mehrphasige Brückenschaltung aus Nulldioden 11 bis 18, die unmittelbar an die speisende Gleichspannungsquelle UB angeschlossen sind. Dagegen sind die I-Elfsthyristoren21 bis 28 des Stromwenders 2 über mindestens je einen Hauptthyristor 8 bzw. 9 an die Gleichspannungsquelle angeschlossen, der außerdem noch ein zum Leistungsausgleich dienender Kondensator10 parallel liegt. Die Hauptthyristoren 8 und 9 werden durch je eine Löscheinrichtung 81 bzw. 91 gelöscht, wobei diese Löscheinrichtungen ebenfalls vom Steuergerät 7 beeinflußbar sind. Haupt- und Hilfsthyristoren sind steuerbare Halbleiter.
Die Wirkunasweise der Einrichtung nach dem älteren Vorschlag ist folgende: Bei gezündeten Hauptthyristoren 8 und 9 wird bei ebenfalls gezündeten Hilfsthyristoren 25 und 23 die Wicklun- des Ankers 3 stromdurchflossen. Zur Kummutierung des Stromes in den waagerecht liegenden Wicklungssträngen müssen die genannten Hilfsthyristoren gelöscht werden und zyklisch die folgenden Hilfsthyristoren 26 und 24 gezündet werden. Die Löschung der Hilfsthyristoren erfolgt durch kurzzeitiges vorübergehendes gleichzeitiges Löschen der Hauptthyristoren 8 und 9. Der Nullstrom in den zuerst stromführenden Wicklungen kann dann noch kurzzeitio, über die Nulldiode 17, den Kondensator 10 und die Nulldiode 11 fließen.
Die Kommutierung auf die anderen Wicklungen erfolgt sinngemäß. Dieser Abbau der Wicklungsströme über die Nulldioden gegen die Spannung der C im Gleichspannungsquelle UB erfolgt aber sehr schnell, wenn, wie für die Kommutierung gefordert, die Hauptthyristoren stets gleichzeitig gelöscht und wieder gezündet werden. Zwischen dem Wiederzünden der Hauptthyristoren und dem Zünden der zyklisch folgenden Hilfsthyristoren liegt eine bestimmte Zeitspanne, die je nach der Größe des gewünschten Drehmomentes in gewissen Grenzen gewählt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Kommutierungseinrichtung zusätzlich zur Impulsbreitensteuerung bei konstanter speisender Gleichspannung bzw. zur Steuerung des Motorstromes oder des Momentes im Anfahrbereich, insbesondere bei einem Tastverhältnis (Einschaltzeit durch Pausenzeit) von 0,05 bis 0,1 zu benutzen und die Welligkeit des Wicklungsstromes und der Momente zu verkleinern. Dies gelingt nach der Erfindung auf einfache Weise dadurch, daß jeweils vor dem Kommutieren des Ankerstromes auf den nachfolgenden Ankerwicklungsteil von den stromführenden Hauptthyristoren zunächst nur das oder die in der einen Zuleitung liegenden gelöscht sind, so daß sich für den gerade stromführenden Ankerwicklungsteil bis zur Löschung des oder der stromdurchlässig gebliebenen Hauptthyristoren der anderen Zuleitung eine Nullanode ergibt, die aus der Reihenschaltung des oder der in der anderen Zuleitung liegenden Hauptthyristors, des diesen und dem betreffenden Ankerwicklungsteil zugeordneten Hilfsthyristors sowie der dem Ankerwicklungsteil zugeordneten Nulldiode gebildet ist.
Für einen Fall stellt sich dies also so dar, daß bei Annahme, daß die Hilfsthyristoren 25 und 23 sowie die beiden Hauptthyristoren 8 und 9 gezündet sind und die Ankerwicklung stromdurchflossen wird, zur Impulsbreitensteuerung beispielsweise der Hauptthyristor 9 und damit auch der Hilfsthyristor 25 gelöscht wird. Nunmehr kann der Strom in der Wicklung über den Hilfsthyristor 23, den Hauptthyristor 8, die Nulldiode 11 weiterfließen, und zwar unbehindert von der Spannung der Gleichspannungsquelle UB bzw. unter Umgehung des Kondensators 10. Die genannte Nullanode läßt also ein langsames, nur durch die elektrische Zeitkonstante der stromführenden Ankerwicklung bestimmtes Abklingen des Ankerstromes zu, wodurch die Welligkeit des Wicklungsstromes und des Motorenmomentes wesentlich verringert wird. Nach dem Abklingen des Stromes wird auch der Hauptthyristor 8 gelöscht, so daß damit auch der Hilfsthyristor 23 stromlos wird. Anschließend werden beide Hauptthyristoren 8 und 9 wieder gezündet und die Hilfsthyristoren 26 und 24 stromdurchlässig gemacht, so daß nunmehr die waagerecht liegenden Ankerwicklungsabschnitte in entgegengesetzter Richtung stromdurchflossen werden.
Damit bei der Impulsbreitensteuerung nicht iminer wieder der gleiche, vorher als Teil der Nullanode benutzte Hauptthyristor 8 belastet wird, kann zweckmäßig in diesem Fall abwechselnd auch der Hauptthyristor 8 und damit auch der Hilfsthyristor 23 gelöscht werden, so daß der abklingende Strom der Wicklung über die Nulldiode 17, den stromführenden Hauptthyristor 9 und den Hilfsthyristor 25 fließen kann. Somit wird erreicht, daß die Hauptthyristoren nur nach jedem zweiten Strornimpuls als Teil der Nullanode mitbenutzt werden. Die Maßnahme nach der Erfindung gestattet den Betrieb von Motoren der eingangs genannten Art an ungesteuerter Gleichspannung mit Strom- und Momentenregelung, ohne daß hierzu zusätzliche starkstromseitige Steuereinrichtungen benötigt werden. C

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Zwangskommutierung für einen gleichstromgespeisten Motor mit einer mindestens zwei Ankerwicklungszweige aufweisenden Ankerwicklun- im Ständer und läuferseitiger Felderregung, einem aus Hilfsthyristoren in mehrphasiger Brückenschaltung aufgebauten elektronischen Stromwender, dessen Thyristoren in Abhängigkeit von der Läuferdrehzahl und derZahl der Ankerwicklungszweige periodisch zündbar sind, mit zwischen der Gleichstromquelle und dem elektronischen Stromwender in beiden Zuleitun-"en Cr angeordneten zusätzlichen steuerbaren Haupt thyristoren, die den Ankerstrom in Abhängigkeit von der Läuferdrehzahl und von der Zahl der Ankerwicklungszweige durch eine in jeder Zuleitung vorgesehene Löscheinrichtung periodisch unterbrechen und dadurch die in Brückenschaltung betriebenen Hilfsthyristoren des elektronischen Stromwenders zum Verlöschen bringen, und mit Nulldioden, die in antiparalleler Brückenschaltung den Hilfsthyristoren zugeordnet und direkt an die Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß je- weils vor dem Kommutieren des Ankerstromes auf den nachfolgenden Ankerwicklungszweig von den stromführenden Hauptthyristoren zunächst nur das oder die in der einen Zuleitung liegenden gelöscht sind, so daß sich für den gerade stromführenden Ankerwicklungszweig bis zur Löschung des oder der stromdurchlässig gebliebenen Hauptthyristoren der anderen Zuleitung eine Nullanode ergibt, die aus der Reihenschaltung des oder der in der anderen Zuleitung liegenden Hauptthyristoren, des diesen und dem betreffenden AnkerwicklungszweigzugeordnetenHilfsthyristors sowie der dem Ankerwicklungszweig zugeordneten Nulldiode gebildet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd das oder die Hauptthyristoren der einen bzw. der anderen Zuleitung als Teil der Nullanode benutzt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 3 025 443. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1208 803.