DE1813951A1

DE1813951A1 - Schaltungsanordnung zur Motorsteuerung

Info

Publication number: DE1813951A1
Application number: DE19681813951
Authority: DE
Inventors: Mazda Fraidoon F
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1967-12-15
Filing date: 1968-12-11
Publication date: 1969-07-24
Also published as: GB1160007A; NL6817804A

Description

Schaltungsanordnung zur Motorsteuerung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Stromsteuerung, die sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, zur Steuerung der Fahrzeugmotoren von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eignet.
Gemäß der Erfindung wird eine Schaltungsanordnung zum periodischen Zerhacken von Gleichstrom vorgeschlagen, der von einer Stromversorgung zu einer Last fließt. Die Schaltungsanordnung enthält einen ersten Thyristor, der zwischen der Stromversorgung und der Last liegt, und eine Reihenschaltung aus einem Kondensator mit einem zweiten Thyristor, die parallel zum ersten Thyristor liegt. Der zweite Thyristor dient zum Aufladen des Kondensators, welcher wiederum eine Spannung liefert, um den zweiten Thyristor zu zünden. Die Schaltungsanordnung enthält ferner eine Reihenschaltung einer Induktivität mit einem dritten Thyristor, welche parallel zu dem Kondensator liegt, um die Polarität des geladenen Kondensators umzukehren, wenn der dritte Thyristor gezündet wird. Die umgekehrte Polarität der Kondensatorladung dient dazu, den ersten Thyristor kurz nach dem Zünden des zweiten Thyristors zu löschen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der Zeichnung näher beschrieben werden. Die Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung für die Drehzahlsteuerung eines elektrischen Motors mit der Möglichkeit der Drehrichtungsumkehr und der Widerstandsbremsung.
Die beschriebene Schaltungsanordnung verwendet Thyristoren für Drehzahlsteuerung von Elektromotoren, insbesondere vnn elektrischen Fahrzeugmotoren.
Die Drehzahl eines Reihenschlußmotors wird in der Weise gesteuert, daß die Spannung an der Ankerwicklung und an der Feldwicklung gesteuert wird. Die Drehrichtungsumkehr wird durch Umpolung der Ankerwicklung oder der Feldwicklung erzielt. Üblicherweise ist auch eine Widerstandsbremsung oder Nutzbremsung vorgesehen, so daß der Motor unter gesteuerten Bremsen zum Stillstand gebracht werden kann, ohne daß Reibungsbremsen verwendet werden.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung stellt der Thyristor 1 den Leistungsthyristor dar, der in schneller Folge gezündet und gelöscht wird, so daß die Motorspannung durch Anderung des Impulsverhältnisses oder der Frequenz verändert werden kann. Dies ist ein bekanntes Prinzip und wird als Zerhackersteuerung bezeichnet.
Es ist bekannt, daß ein einmal gezündeter Thyristor nur dadurch gelöscht werden kann, daß der ihn durchfließende Strom unterbrochen wird. Dies wird durch den Thyristor 2 erzielt, der in Reihe mit dem Kondensator 4 liegt. Die Reihenschaltung des Thyristors 2 und des Kondensators 4 liegt parallel zum Thyristor 1, und zwar so, daß die Kathode des Thyristors 2 direkt mit der Kathode des Thyristors 1 verbunden ist. Parallel zum Kondensator 4 liegt die Reihenschaltung der Induktivität 5 mit dem Thyristor 3.
Die Kathode des Thyristors 3 ist direkt mit der Anode des Thyristors 2 verbunden.
Wenn die Versorgungsspannung zum erstenmal angeschaltet wird, wird der Thyristor 2 gezündet und der Kondensator 4 lädt sich über den Motor auf die Spannung der Batterie 15 auf, wobei die Belegung a des Kondensators positiv gegenüber der Belegung b ist. Der Thyristor 2 wird nun gelöscht.
Der Thyristor 1 wird gezündet und es beginnt der Lastzyklus.
Zu gleicher Zeit wie der Thyristor 1 gezündet wird oder etwas später innerhalb des gleichen Zyklus wird der Thyristor 3 gezündet. Der Kondensator 4 bildet mit der Drossel 5 einen Schwingkreis und durch die Schwingung wird die Polarität des Kondensators umgekehrt, d.h. die Belegung b wird positiv gegenüber der Belegung a. Der Thyristor 3 wird nun gelöscht. Um den Thyristor 1 zu löschen und damit den Lastzyklus zu beenden, wird der Thyristor 2 gezündet. Der Thyristor 1 erhält durch den Kondensator 4 eine Vorspannung in Sperrichtung und wird gelöscht. Der Kondensator entlädt sich nun über den Thyristor 2 und den Motor und lädt sich wieder auf die Batteriespannung auf, wobei die Belegung a positiv wird.
Der Zyklus kann nun wiederholt werden. Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß bei der beschriebenen Umpolanordnung die Ladepulse für den Kondensator 4 nicht über den Thyristor 1 fließen. Die Rastung des Thyristors 1 wird daher nicht erhöht.
Die Steueranordnung kann in dreierlei Weise betrieben werden: a) Der normale Zerhackerbetrieb, wobei die maximale und die minimale Pulsbreite der Spannung dadurch begrenzt ist, daß der Kondensator 4 über die Last vollständig entladen werden muß und daß er einen Resonanzkreis mit der Drossel 5 bildet. b) Bei hundertprozentiger Einschaltung können die Pulse für den Thyristor 3 weggelassen werden. Der Kondensator 4 kannseine Ladung nicht umpolen, so daß der Thyristor 1 voll eingeschaltet bleibt. In diesem Falle entlädt sich der Kondensator 4 über den Thyristor 1, den Reststrom des Thyristors 2, über die Drossel 5 und den Reststrom des Thyristors 3. Um dies zu kompensieren, ist der Widerstand 16 eingefügt, der zwischen dem negativen Batterieanschluß der Belegung b des Kondensators4 liegt. Der Wert des Widerstandes ist so gewählt, daß er einen Stromfluß erlaubt, durch den der Kondensator 4 trotz der zuvor genannten Reststrom immer voll geladen bleibt, so daß der Thyristor 1 gelöscht werden kann, wenn wieder zum normalen Zerhackerbetrieb übergegangen wird. Der Wert des Widerstandes 16 ist normalerweise groß und deshalb können die Verluste im Resonanzkreis vernachlässigt werden. c) Bei niedriger Versorgungsspannung ist der Spannungsabfall an dem Thyristor--t wesentlich. Ein Schalter 17 kann dazu verwendet werden, diesen bei Maximalgeschwindigkeit zu überbrücken.
Um Die Geschwindigkeit wieder zu vermindern, wird der Kurzschlußschalter 17 geöffnet. Der Thyristor 3 wird dann gezündet und der Zerhackerzyklus kann wieder beginnen.
Bei dem Schalter für Vorwärtslauf ist der Kontakt 7 normalerweise geschlossen und der Kontakt 8 normalerweise geöffnet. Bei dem Schalter für Rückwärtslauf ist der Kontakt 9 normalerweise geschlossen und der Kontakt 10 normalerweise offen. Wenn beide Schalter für Vorwärts- und Rückwärtslauf nicht betätigt sind, sind die Kontakte 7 und 9 geschlossen und die Kontakte 8 und 10 geöffnet. Es kann daher kein Strom durch den Motor fließen. Wenn der Schalter für den Vorwärtslauf betätigt wird, öffnet der Kontakt 7 und schließt der Kontakt 8, so daß der Strom nunmehr von d nach c durch die Feldwicklung 6 fließt. Wenn der Schalter für Vorwärts lauf ausgeschaltet wird und der Schalter für Rückwärtslauf betätigt wird, sind die Kontakte 7 und 10 geschlossen und der Strom fließt von c nach d durch die Feldwicklung 6. Die Drehrichtung des Motors wird dadurch umgekehrt.
Die Diode 11 ist eine Freilaufdiode und übernimmt den Strom der Felwicklung und der Ankerwicklung während der Ausschaltzeit des Zerhackers. Dies verhindert, daß infolge der Unterbrechung des Stromes in einem induktiven Kreis Spannungsspitzen auftreten.
Die Diode 12 und der Widerstand 14 bilden den Stromkreis für die Widerstandsbremsung. Um das Fahrzeung abzubremsen, wird ein Moment in Rückwärtsrichtung gefordert. Infolge der Gegenspannung im Motor fließt ein Strom durch den Anker, den Widerstand 14 und die Diode 12. Die Stärke der Bremsung wird dadurch gesteu@rt, daß der Thyristor 1, welcher die Feldwicklung dbss Motors mit Strom versorgt als Zerhacker betrieben wird, Die beim Bremsen erzeugte Wärme tritt hauptsächlich in dem Widerstand 14 auf.
Anlagen: 6 Patent ansprüche 1 Bl. Zeichnung 1 Bl. Verzeichnis der verwendeten Bezeichnungen

Claims

Patentansprüche: 1.) Schaltungsanordnung zum periodischen Zerhacken von Gleichstrom, der von einer Stromversorgung an eine Last geliefert wird, insbesondere zur Steuerung von Elektromotoren von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in Reihe zwischen der Stromversorgung und der Last ein erster Thyristor (1) vorgesehen ist, daß die Reihenschaltung eines Kondensators (4) und eines zweiten Thyristors (2) zur Aufladung des Kondensators (4) auf die Versorgungsspannung beim Zünden des zweiten Thyristors (2) parallel zu dem ersten Thyristor (1) vorgesehen ist, daß die Reihenschaltung einer Induktivität (5) und eines dritten Thyristors (3) parallel zu dem Kondensator (4) vorgesehen ist und zur Umkehrung der Polarität des geladenen Kondensators (4) dient, wenn der dritte Thyristor (3) gezündet wird und daß die umgekehrt gepolte Kondensatorladung den ersten Thyristor (1) löscht und darauf den zweiten Thyristor (2) zündet.
2.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnot, daß Mittel (17) vorgesehen ind, den ersten Thyristor (1) zu überbrücken.
3.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ladewiderstand (16) vorgesehen ist, der den Kondensator (4) geladen hält trotz der Ladungsverluste, die auftreten, wenn der erste Thyristor (1) dauernd eingeschaltet ist und der zweite Thyristor S2) und der dritte Thyristor (3) gelöscht sind.
4.) Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 oder 3 bei der Verwendung zur Motorsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (7, 8, 9, 10) vorgesehen ist, mit dem die Stromrichtung in der Feldwicklung (6) des Motors umgekehrt werden kann.
5.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung der Ankerwicklung (13) und der Feldwicklung (6) durch eine Diode (11) überbrückt ist.
6.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung eines Widerstandes (14) und einer Diode (12) zur Bremsung des Motors parallel zur Ankerwicklung (13) liegt.