DE1292743B

DE1292743B - Stromrichtermotor der Synchronbauart

Info

Publication number: DE1292743B
Application number: DE1961L0039529
Authority: DE
Inventors: Joetten; Dr-Ing Robert
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-07-11
Filing date: 1961-07-11
Publication date: 1969-04-17

Description

Die Hauptpatentanmeldung geht aus von einem bekannten Stromrichtermotor, bei dem jede Phase einer vielphasigen Maschine der Synchronbauart von den übrigen Phasen unabhängig durch eine Zweistromrichterschaltung gespeist ist, deren Aussteuerung durch ein Steuersignal bestimmt ist, dessen Vorzeichen in Abhängigkeit von der Polradstellung umschaltbar ist.
Bei dieser bekannten Maschine, deren Drehzahl über die im Läufer befindliche Felderregung geregelt wird, wird der Zündwinkel der Stromrichterschaltung konstant gehalten. Mittels eines Hilfskommutators, der der Läuferdrehung folgt, wird eine Hilfsgleichspannung in Abhängigkeit von der Polradstellung umgepolt und den Steuergeräten der zugehörigen Stromrichter zugeführt, so daß eine Umkehrung der von der Stromrichterschaltung gelieferten Spannung erfolgt. Das bedeutet, daß eine Ankerspannungssteuerung vorgenommen wird. Die Kommutierung des Ankerstroms, die durch die Impedanz des Stromwendekreises einerseits und die elektromotorischen Kräfte, d. h. die Bewegungsspannung der Spule und die vom Stromrichter gelieferte Spannung andererseits bestimmt ist, wird dadurch zwar eingeleitet, findet jedoch nicht generell zum jeweils günstigsten Zeitpunkt statt. Bei diesem bekannten Stromrichtermotor kann durch eine besondere Ausbildung der Kollektorlamellen des Hilfskommutators auch bereits erreicht werden, daß der Steuersignalstrom von annähernd Null auf einen Maximalwert ansteigend wie- , der allmählich auf Null abfällt.
Gemäß der Hauptpatentanmeldung ist bei einem Stromrichtermotor der eingangs geschilderten Art die Erfindung darin zu sehen, daß die Zweistromrichterschaltungen auf Strom geregelt sind und das Steuer- . Signal durch einen Stromsollwert gebildet ist, dessen Vorzeichen dann umgeschaltet wird, wenn sich die Spulenseiten der jeweiligen Phase in der Nähe der neutralen Zone befinden.
In den Figuren sind die für den Betrieb eines gemäß der Hauptpatentanmeldung ausgebildeten Stromrichtermotors erforderlichen Einrichtungen prinzipmäßig dargestellt.
F i g. 1 zeigt den Leistungsteil und F i g. 2 die Steuereinrichtungen.
F i g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild für eine Phase der mehrphasigen Maschine, wobei der Einfachheit halber der Stromrichter zweipulsig dargestellt ist. Selbstverständlich kann die Anordnung auch mit gesteuerten Halbleiterstromrichtern verwirklicht werden. Die bekannte stromgeregelte Antiparallelschaltung braucht an dieser Stelle nicht beschrieben zu werden. Für die Stromrichter ist in F i g. 1 eine zweiphasige Mittelpunktschaltung gewählt worden, bei der die Transformatorsekundärwicklungen mit 7, die Kreisstrombegrenzungsdrosseln mit 8, die beiden Stromrichtergefäßgruppen mit 9 und 10 bezeichnet sind. Die Gegenparallelschaltung kann auch in an sich bekannter Weise kreisstromfrei betrieben werden, wobei die Kreisstrombegrenzungsdrosseln wegfallen können.
In einer bekannten Anordnung zur Stromrichterspeisung eines Gleichstrommotors wird die verstärkte Regelabweichung der Drehzahl begrenzt und als Stromsollwert einer Stromregelung vorgegeben. In F i g. 2 wird der Stromsollwert 1 entsprechend gebildet und kommt von der übergeordneten Regelung, beispielsweise der Drehzahlregelung. Er kann positiv oder negativ sein und wird dem Stromregler über eine Einrichtung zur Umschaltung seines Vorzeichens (Umpoler) 2 zugeführt. Dieser Umpoler 2 gibt den Sollwert 1 für den Strom, abhängig von einem vom Fühler 3 kommenden mindestens zweiwertigen Signal, mit dem gleichen oder mit dem umgekehrten Vorzeichen an die Stromregler 409 und 410 für die beiden Stromrichtergruppen 9 und 10 der Antiparallelschaltung weiter. Mit 509 und 510 sind die Steuersätze für die beiden Stromrichtergruppen 9 und 10, mit il und idie Istwerte der durch die Stromwandler 6 gemessenen Gruppenströme bezeichnet. Aufgabe des hier der jeweiligen Phase zugeordneten Fühlers 3 ist es, festzustellen, unter welchem Pol (Nordpol N bzw. Südpol S) sich die Spulenseite befindet.
In F i g. 1 ist das Polsystem 11, 12 sowie eine Spule 13, d. h. die Wicklung einer Phase, als Abwicklung dargestellt. In F i g. 2 ist die Erfassung der Lage des Polrades 11, 12 relativ zur Spule 13 durch den Fühler 3 unter dem Polsystem ebenfalls als Abwicklung dargestellt, wobei die Polarität des Feldes schwarz bzw. weiß und die Übergangszone schraffiert gezeigt ist. Das auf den Fühler 3 wirkende Abbild 14 des Polsystems 11,12 kann die Induktion im Luftspalt am Ort der betrachteten und bezüglich des Ständers feststehenden Spulenseite oder aber eine Nachbildung derselben sein.
Bei dem gemäß der Hauptpatentanmeldung ausgebildeten Stromrichtermotor wird das Vorzeichen des Stromsollwertes 1 durch den Umpoler 2 dann umgeschaltet, wenn sich die Spulenseiten der jeweiligen Phasen in der Nähe der schraffiert dargestellten neutralen Zone befinden.
Wird nun die vorbeschriebene Anordnung bei kleineren Leistungen mit einer kleineren Phasenzahl, und zwar insbesondere zweiphasig, aufgebaut, so ergeben sich in Abhängigkeit vom Drehwinkel größere Drehmomentschwankungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs geschilderten Stromrichtermotor gemäß der Hauptpatentanmeldung eine Vergleichmäßigung des Drehmomentes in Abhängigkeit vom Drehwinkel zu erzielen. Erfindungsgemäß wird daher bei dem geschilderten Motor ein Stromsollwert verwendet, der über einer doppelten Polteilung der Maschine einen in Abhängigkeit von der Polradstellung und/oder der Zeit sinusförmigen Verlauf aufweist.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß hinter den Umpoler 2 ein Tiefpaßglied geschaltet wird, welches die Rechteckkurve des Stromsollwertes 1 verschleift. Diese Maßnahme hat aber den Nachteil, daß die Kurvenform drehzahlabhängig ist. Dieser Nachteil kommt natürlich nur dann zum Tragen, wenn es sich um eine Anordnung mit veränderbaren Drehzahlen handelt.
Vorteilhafter ist es, die Umpolung nicht schlagartig vorzunehmen, sondern den Stromsollwert in Abhängigkeit von der Polradstellung stetig zu verändern. Dieser Vorschlag kann mittels eines Multiplikators (Hall-Multiplikator oder anderer Analog-Multiplikator) verwirklicht werden. Er nimmt die Stelle des Umpolers 2 ein. Die eine Eingangsgröße des Multiplikators 2 bleibt die in der Einrichtung 1 gewonnene begrenzte Ausgangsgröße eines Drehzahlregelverstärkers 1. Die zweite Eingangsgröße ist das vom Fühler 3 kommende, nunmehr stetige sinusförmige Signal. Damit wird erreicht, daß der Funktionsverlauf des Stromsollwertes, der bei gleichförmiger Drehung über der Zeit und der Polradstellung periodisch ist, in seiner Gestalt dem vom Fühler 3 kommenden Signal entspricht, während seine Amplitude durch das von der Einrichtung l (d. h. vom Drehzahlregler) kommende Signal bestimmt wird.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind auch bei mehr als zweiphasigen Anordnungen vorteilhaft anwendbar.

Claims

Patentansprüche: 1. Stromrichtermotor, bei dem jede Phase einer vielphasigen Maschine der Synchronwert von den übrigen Phasen unabhängig durch eine Zweistromrichterschaltung gespeist ist, deren Aussteuerung durch ein Steuersignal bestimmt ist, dessen Vorzeichen in Abhängigkeit von der Polradstellung umschaltbar ist, wobei die Zweistromrichterschaltungen auf Strom geregelt sind und das Steuersignal durch einen Stromsollwert gebildet ist, dessen Vorzeichen dann umgeschaltet wird, wenn sich die Spulenseiten der jeweiligen Phase in der Nähe der neutralen Zone befinden, gemäß Patentanmeldung P 12 67 333.5-32, d adurch gekennzeichnet, daß der Stromsollwert über einer doppelten Polteilung der Maschine einen in Abhängigkeit von der Polradstellung und/oder der Zeit annähernd sinusförmigen Verlauf aufweist.
2. Stromrichtermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stromreglern (409, 410) der Zweistromrichterschaltungen (9, 10) einer Phase und der zugehörigen Einrichtung (2) zur Umschaltung des Vorzeichens des Stromsollwertes, der eine die Höhe des entsprechenden Stromsollwertes bestimmende Einrichtung (1) nachgeordnet ist, ein Tiefpaß angeordnet ist.
3. Stromrichtermotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stromreglern (409, 410) der Zweistromrichterschaltungen (9, 10) einer Phase und einer die Höhe des jeweiligen Strommsollwertes bestimmenden Einrichtung (1) als Einrichtung (2) zur Umschaltung des Vorzeichens des Stromsollwertes ein Multiplikator angeordnet ist, in welchem neben der Höhe des Stromsollwertes als weiteres Signal ein stetiges sinusförmiges Signal wirksam ist und aus dem Produkt dieser Größen der an den Stromreglern (409, 410) wirksame Sollwert gebildet wird.