DE1935130C - Regelsystem zur Ableitung eines Ausgangssignals mit verander barer Amplitude und veränderbarem Phasenwinkel zur Steuerung eines Syn chronmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelsystem zur Ableitung eines Ausgangssignals mit veränderbarer Amplitude und veränderbarem Phasenwinkel zur Steuerung eines Synchronmotors mit einer Kurve, deren veränderlicher Parameter die Geschwindigkeit des Motors und deren Polarkoordinaten die gewünschte Amplitude und der gewünschte Phasenwinkel der an den Motor anzulegenden Klemmenspannug sind.

Synchron motoren sind bekanntlich hervorragend zur Erzeugung konstanter Geschwindigkeit geeignet, denn die Motorgeschwindigkeit ist der Frequenz der an die Statorwicklung angelegten Leistung proportional, und die Netzfrequenz ist gewöhnlich fest. Zur Anwendung für regelbare Geschwindigkeiten werden im allgemeinen Gleichstrommotoren mit nebengeschlossenen Feldrheostaten benutzt, oder es kommen Induktionsmotoren mit gewickeltem Rotor und einer sekundären Geschwindigkeitsregelung zur Anwendung. Synchronmotoren sind nicht von vornherein für Systeme mit regelbarer Geschwindigkeit geeignet, denn das durchschnittliche Drehmoment

3 4

«im Stillstand ist praktisch gleich Null, der Rotor* einer der rechtwinkligen Koordmatffi ^^r ^ve ^

nuß fast die Synchrongeschwindigkeit erreicht haben, zuleiten,- daß zweite funkuonserzeugc ^ ^^

iamit die Feldpole am Rotor mit den Polen des um- das Geschwindigkeitssignal ansprecnen, ^^j _el

iamit die Feldpole am Rotor mit den Polen des um- das Geschwindigkeitssignal anp^^ _en aufenden Wicklungsfeldes in Eingriff kommen kön- tes Wechselsignal gemäß der ^^α£Γεπ „ _{ein Rotor}_ neu und der Rotor muß mit dem durch die Wicklung 5 Koordinate der Kurve ^ab.^zu. ,"i,· _versetzte erste ■rzeugten sich drehenden Feld jederzeit synchron induktor-Vektoraddierer ^nkeimaDig _{ώ die} laufen. Wenn das durch die Belastung erforderliche und zweite Bief'^lgJ^Si ^Vorrich' Drehmoment den Entkopplungswert überschreitet, ersten bzw. zweiten ^Jf "°"^_w ^B _ick}_Ung induktiv wird der Synchronmotor nicht mehr synchron laufen, tungen koppeln, daß eine ^A"fSang _{daß der}

das durchschnittliche Drehmoment wird Null und io mit der Erregerwicklung ^verbu"?"\ _{der von} dem der Motor kommt zum Stillstand. Vektoraddierer einen Rotor auffweist, α

Wenn ein Synchronmotor eines Systems konstanter Motor angetrieben ^wird· ^₆ bevorzugte

Frequenz unter Belastung synchron läuft, bleiben die Vorteilhafte ^Weit"^bll£"ⁿ^ ^S°™ _ben sich aus

durch die Feldwicklungen erzeugten Rotorpole hinter Ausfübrangsformen der Erfindung e _s den Statorpolen um einen Belastungs- oder Verschie- 15 dea Unteranspruchen. Regelsystem zur

iungsvinkel genannten Winkel zurück. Der Ver- Die Erfindung schafft_ also em R ^ y _n

schifbungswinkel liegt zwischen der eingeprägten Erzeugung «nes Regete^s 1» _hwindig.

Klemmenspannung und der Gegen- oder Erregung*- motor, welches die «jgung.Qe ^ _{Das Sy}_

spannung und variiert in einem System konstanter keil innerhalb eines weiten.B«ich ^ _Frequenz-Frequenz«nit der Veränderung des Belastungs-Dreh- «, «™ «zeug ^n ^{^^ ddseji

ΐ?ΓΪί Rotorpole in einem synchronen Motor- Frequenz ««« F"^" ^^r °f ^Größf ebenfalls .,stem regelbarer Geschwindigkeit in Verriegelung tors und dessen P^enwmfce ^^ ^

_r,_lit den rotierenden Reglerpolen zu halten, muß die Funktionen de "C*^SL™^lg _{ein solches} Regel-Frequenz der in die Statorwicklung eingeprägten a₅ Ein anderer VorteA ist es eingeprägten Klemmenspannung zu jeder Zeit rr.it der Rotor- system d.e Große de. aut α Geschwindigkeit geschwindigkeit synchron laufen, und weiter muß be, Endspannung als euie Funkt ο _sgangsleistung !inen Motorgeschwindigkeiten der Verschiebung- des Motors und der gewuns^ _{äße Syster}n ..vinkel zwischen dem durch den darüber wirkenden des Motors ™r»ert^ UK ^m &* _phasenwinkel Fcldstrom erzeugten magnetischen Fluß und dem der 30 erzeug ein^S gnal dessen _{sin wdche} Klemmenspannung entsprechenden magnetischen die_; PJl »rkoordjnaten ^e ^^r _{Verschiebungsw}inkels und Muß der Klemmenspannung in der Phase voran- phi«* de ™«on α _{der Motor}. ■ilen. Weiter muß die Größe der in die Statorwick- ^^Z^TZ^L der Motorgeschwinlang eingeprägten Klemmenspannung als eine Funk- ^Kle,^^me" Ρ?^"^Βλ !gemein erzeugt das System ge- _:;oa der Motorgeschwindigkeit geregelt werden. 35 d.gkej ausdruckt. A»geri^ _{dessen Gro}ß_e Die Eigenart des Synchronmotors, daß die Ge- maß«5^iK_nIiJdL Kurve sind, welche ,chwindigkeit der Frequenz der Spannungsquelle pro- undI Phase P^^rk°°™^_{n darstem}, _die als Funktion portional ist, erlaubt die Anwendung von ücschwin- Sf^aP^h'^s^ ^_eX_cränderlichen Parameters variieren. JiBkeit-Kontrollvorrichtungen, 2. B. ein durch den «»« »"^ _{im folge}nden beispielsweise an Motor angetriebenes Tachometer, um einen Fre- 4° ^^e.;^rn _z ⁿ _ei_ch^_ungbeschrieben, quenzwandler, welcher die Statorw.cklung mit der Hand der zeicnnu g _{m {ür dnen s} Klemmenspannung χ ariabler Frequenz in einem syn- ¥ig^ >* Geschwindigkeit, welches den chronen Motorsystem regelbarer Geschwindkeit ver- ^™"™^⁰"^ _{c zwischen der au}f der Stator-

ischwindigkeit geregelt werden. _FfΪ 2 zeWt die Varation der Klemmenspannung

~ Die Veränderung in Größe und Phasenw.nkel der Fi^^ zeig _Verschiebungswinkels, aufgetra-

SiraÄSSSÄ f f1Srr⁸^ de, <** *r K,en,

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Erfindung lieg, die Autg.bc zugrunde cm dc,.Mndmif, _{der Or60e} der Molor-

de, Mo,or₈e_Sehwi„diek.i, in e,nem we„e„ Drehzahl-

signals, dessen Größe und Phase Polarkoordinaten der Kurve sind, als Funktion der rechtwinkligen Koordinaten χ und y einer Kurve variieren;

Fig. 6 ist ein Schaltbild eines Synchronmotor-Systems mit regelbarer Geschwindigkeit, gemäß der Erfindung, und

Fig. 7 ist ein schematisches Schaltbild der in Fig. 6 enthaltenen Vorrichtungen zur Funktionserzeugung, welche auf die Motorgeschwindigkeit und das gewünschte Niveau der Ausgangsleistung ansprechen.

Gemäß Fig. 1 wird der Verschiebungswinkel DT zwischen der eingeprägten Spannung VT und der Gegenspannung ED durch den synchronen Impcdanzabfall IaZs verursacht. F i g. 1 ist ein Vektordiagramm für eine Synchronmaschine mit Nennbelastung bei der Grundgeschwindigkeit an der unteren Grenze des Geschwindigkeitsbereiches. In einem Synchron-Motorsystem regelbarer Geschwindigkeit ändert sich der Verschiebungswinkel DT von Null ao Grad beim Stillstand bis etwa 90 Grad, wie in Fi g. 2 gezeigt, welche graphisch die Variation der Höhe der Motor-Klemmenspannung VT am Motor und des Phasenwinkels DT mit der Motorgeschwindigkeit zeigt, die erforderlich ist. um im System innerhalb »5 des Geschwindigkeitsbereiches eine konstante Leistung zu erhalten.

Fig. 3 veranschaulicht eine Kurve für ein syn.-chronisches Motor-Antriebssystem mit regelbarer , Geschwindigkeit. In F i g. 3 ist die ausgezogene Kurve »reduzierte Leistung« die Kurve für ein Ausgangs-Leistungs-Niveau des Synchronmotors, und die gestrichelte Kurve »Nennleistung« ist eine andere solche Kurve, welche die Orte der Klemmenspannungsamplitude und -Phase aufzeichnet, wenn der Synchronmotor »Nennleistung« liefert. Die Größe der an die Statorwicklung des Motors anzulegenden Klemmenspannung als einer Funktion der Motorgeschwindigkeit ist der Radiusvektor der Kurve, wobei zwei Vektoren VTl und VT2 für die Kurve »reduzierte Spannung« in Fig. 3 gezeigt werden. Der Verschiebungswinkel, welcher der Klemmenspannung VT in der Phase relativ zu den Rotorpolen voreilen muß, ist der Vektorwinkel DT der Kurve, wobei zwei Vektorwinkel DTl und DTI für die Kurve »reduzierte Leistung« in Fig. 1 gezeigt werden. Es ist erkennbar, daß die Größe der Klemmenspannung VT von der Grundgeschwindigkeit F= 1,0 an der unteren Grenze des Geschwindigkeitsbereiches (gezeigt durch den Vektor VTl mit dem Phasenwinkel DTi) konstant gehalten wird bei anwachsender Motorgeschwindigkeit, während der Ver schiebungswinkel von ungefähr 40 Grad bei der Geschwindigkeit F = 1,0 auf ungefähr 90 Grad bei der Geschwindigkeit F = ungefähr 3,5 anwächst, an weleher Stelle die Klemmenspannung durch den Radiusvektor VTI und der Verschiebungswinkel der Klemmenspannung durch den vektoriellen Winkel DTI dargestellt werden.

Die in Fig. 3 gezeigten Kuryen, welche die Be-Ziehung zwischen der Größe der Endspannung und des Phasenwinkels aufzeigen, können auch durch rechtwinklige Koordinaten y und χ definiert werden, welche als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit F variieren, oder durch die Parametergleichungen der Kurve, welche die Motorgeschwindigkeit F als den variablen Parameter haben. Um gemäß den rechtwinkligen Koordinaten y und χ der in Fi g. 3 gezeig- ten Kurve oder gemäß den Parametergleichungen einer solchen Kurve Signale zu erhalten, können zui Erzeugung der Funktion separate Vorrichtungen benutzt werden, welche auf das Ausgangssignal eines durch den Motor angetriebenen Tachometers ansprechen. Jedoch läßt sich die unabhängige Erzeugung von Signalen, welche den rechtwinkligen Koordinaten χ und y proportional sind, mit einem gewissen Grad von Genauigkeit nur schwer erreichen und erfordert extrem komplizierte elektronische Schaltungen.

Nach Fig. 6 der Zeichnung enthält ein Synchron-Motorsystem regelbarer Geschwindigkeit gemäß der Erfindung einen synchronen Drciphasen-Motor 10, welcher vorzugsweise vom Induktortyp ist, obwohl jeder beliebige Motor mit regelbarer Felderregung einschließlich des herkömmlichen Typs mit vorspringenden Polen verwendet werden kann. Der Motor 10 hat vorzugsweise eine Dreiphasen-Ankerwicklung oder eine Stator-Wicklung 11, einen festen ferromagnetischen Rotor 12 und eine Feldwicklung oder eine Erregerwicklung 14 auf dem Motor-Stator (nicht gezeigt; zur Erzeugung magnetischer Pole im Rolor Ii. Em Frequenzwandler 15 wird über Dreiphasen-Leitungen A, B und C aus einer geeigneten Spannungsquelle, wie z.B. einem Generator (nicht gezeigt;, mit einer konstanten und hochfrequenten

^PHⁿrⁿ£/^{CrSOrgt Und ve}™delt diese konstante und hochfrequente Spannung in eine niedrigere End-

pannung FT^ variabler Frequenz, welche über Leitungen 18 auf die Statorwicklung 11 übertragen wird. Das System gemäß der Erfindung erzeugt ein Ausgangssignal zur Regelung des Frequenzwandlers Ϊ5 (welcher die auf der Ankerwicklung 11 eingeprägte Endspannung VT liefert), dessen Frequenz synchron

PhI , 4^ChT"^digkeit ^ ^{Rotors 12} ist, dessen Phase als Funktion der Motorgeschwindigkeit um den Verschiebungswinkel DT zwischen der Klemmenspannung des Motors und der Gegenspannung

Sn?F ν¹/ /°f^h' ^{Und dessen Größ}e einerseitf ™whT ^r ^"»geschwindigkeit für eine gewünschte Ausgangsleistung gemäß Fig. 2, und £n in ^der g^ewünschten Ausgangsleistung des Motors 10 ist W₅e vorstehend erklärt wurde, muß ^{qUenZ er M die} Statorwicklung 11 angele«- ⁵PfT¹¹S VT mit dem Rotor 12 syn-

T^{d der Versc}W<*ungswinkel DT zwi-Klemmenspannung und der Gegenspanj°_n ^e™^mensPannung vorauseilen, um

ⁿ' ** ^die ™ ^{Rotor 12 dur}<* die FeId- ^^gf^{n ma}S^netischen Pole mit den ^STV^l? ⁱⁿ ^Sriff kommen und auf

rSLJS t ΐ «^{den Motor 10 ein} maximales Drehmoment geschaffen wird

beSnriSv^^em^^{UflÖSer Oder} Dreh-Induktor arsS^nnCi S^raddiere.^{r 20 hat} ™^{εί im} Winkel versetzte primäre Erregerwicklungen 21 und 22 die vor-

STC ⁹^ Ph^hti und

^7i gangswicklung 24 und den

n 21 und 22. während » „-3. j__i.. .:_.._

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förmig variiert. Eine bevorzugte Ausführung des Vektoraddierers 20 hat einen geschichteten Stator mit Radial-Zähnen (nicht gezeigt), welche mit Spulen der Primär- und Sekundärwicklungen bewickelt sind, und der ferromagnetische Rotor variiert die Durchlässigkeit der magnetischen Flußpfade durch die Zähne, damit während der Rotation die induktive Kopplung zwischen den primären und sekundären Wicklungen moduliert wird.

Wenn das System der Erfindung in einem synchronen Motorgerät mit regelbarer Geschwindigkeit angewendet wird, erzeugt es Ausgangssignale FT₅ in den Sekundärwicklungen 24X, 24 Y und 24Z, welche den Frequenzwandler 15 regeln und deren Größe und deren Phasenwinkel mit der Motorgeschwindigkeit auf eine in Fi g. 2 und 4 gezeigte Weise für jedes ausgewählte Ausgangsleistungsniveau variieren. Das Ausgangssignal VT _s ist eine Wiedergabe der vom Frequenzwandler 15 zu erzeugenden gewünschten Klemmenspannung VT des Motors und ist dieser Spannung proportional (wobei angenommen wird, daß im Frequenzwandler 15 kein Spannungsabfall stattfindet) und wird durch dieselbe Kurve »VT (und VT_S)« in den F i g. 2 und 4 dargestellt.

Die Kurve der F i g. 3 zeigt graphisch die gewünschte Variation der Größe der Motor-Klemmen-Spannung und des Verschiebungswinkels mit der Motorgeschwindigkeit, worin die Größe VT die Radiusvektor-Polarkoordinate und der Verschiebungswinkel DT die vektorielle Winkel-Polarkoordinate der Kurve sind. Dieselbe Kurve stellt auch die gewünschte Variation des Vektoraddierer-Ausgangsspannungssignals VT₅ in Größe und Verschiebungswinkel dar. Wenn das Regelsystem der Erfindmng in einer Regelung für einen Synchronmotor mit regelbarer Geschwindigkeit zur Anwendung kommt, regelt es die Größe der Sinus- und Cosinus-Signale V_s und V₁ an die Wicklungen 21 und 22 in Übereinstimmung mit den rechtwinkligen Koordinaten y und χ der F i g. 3, oder, anders ausgedrückt, in Übereinstimmung mit den Parametergleichungen der Kurve der F i g. 3. deren variabler Parameter die Motorgeschwindigkeit ist. Die Abzissen und Ordinaten der F i g. 3 zeigen die Größen der Signale V_c und V_b an die Cosinus- und Sinuswicklungen 22 und 21. Fig. 4 veranschaulicht die Art und Weise, in welcher die Regelung 28 des Vektoraddierers die Größe der Sinus- und Cosinussignale V_s und V_c an die Wicklungen 21 und 22 in Übereinstimmung mit den rechtwinkligen Koordinaten der Kurve von F i g. 3 regelt, um in den Vektoraddierer-Sekundärwicklungen 2AX, 24 Y und 24 Z Ausgangssignale VT_S zu erzeugen, welche in Größe und Verschiebungswinkel als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit nach Fig. 2 variieren. Mit anderen Worten, der Regler 28 des Vektoraddierers regelt die Größe der Sinus- und Cosinussignale V_s und V₁. als Funktion der rechtwinkligen x- und y-Koordinaten der Kurve aus Fig. 3 (und in Übereinstimmung mit den Parametergleichungen dieser Kurve), und die Ausgangssignale VT_S des Vektoraddierers regeln den Frequenzwandler IS, welcher eine Klemmenspannung auf der Statorwicklung 11 entsprechend der mit VT bezeichneten Kennlinie einprägt, welcher der in den Fig. 2 und 4 gezeigte Verschiebungswinkel DT voreilt

Der Frequenzwandler 15 wird nur als Block gezeigt und enthält vorzugsweise eine positive Gruppe von drei steuerbaren Silizium-Gleichrichtern (nicht gezeigt), weiche jeder der drei Motorstator-Phasenwicklungen und jedem Leiter 18 zugeordnet sind, um positiven Strom von den drei Phasenleitungen A, B und C zu führen, und eine negative Gruppe von drei steuerbaren Silizium-Gleichrichtern, welche jeder der drei Motor-Stator-Phasenwicklungen und jedem Leiter 18 zugeordnet sind, um negativen Strom von den Leitungen A, B und C zu führen.

Die primären Sinus- und Cosinus-Wicklungen 21 und 22 werden getrennt erregt mit phasengleichen Sinus- und Cosinus-Wechselsignalen V_s und V_c von der Regelung 28, weiche die Größe der Signale V_s und V₁. gemäß den rechtwinkligen Koordinaten y und χ der Kurve aus Fi g. 3 unabhängig regelt, deren Polarkoordinaten wie in F i g. 2 gezeigt die Größe VT der Kiemmspannung des Motors und der Verschiebungswinkel DT sind. Wenn sich der Motor 10 im Stillstand befindet und die Regelung 28 des Vektoraddierers die Sinus und Cosinus-Wicklungen 21 und 22 mit phasengleichen Wechselsignalen fester Amplitude erregt, so erzeugen die um 90 Grad versetzten Sinus- und Cosinus-Wicklungen 21 und 22 magnetische Felder konstanter magnetischer Intensität, welche die Drei-Phasen-Sekundärwicklungen 24*, 24 Y und 24 Z induktiv koppeln und darin Signale fester Größe induzieren. Die Durchlässigkeiten oder die magnetischen Widerstände (Reluktanzen) der Pfade des durch die Sinus- und Cosinus-Wicklungen 21 und 22 erzeugten magnetischen Flusses und das Spannungsniveau der in den Drei-Phasen-Sekundärwicklungen 24*, 24 Y und 24Z induzierten festen Amplitudensignale sind eine Funktion der Stellung des Vektoraddierer-Rotors 26. Wenn der Motor 10 rotiert, sind die in den Sekundärwicklungen 2AX, 2AY und 24 Z induzierten Ausgangsspannungen des Vektoraddierers in ihrer Amplitude nicht langer fest, sondern weisen vielmehr eine sinusförmige Modulation einer Frequenz auf, die eine Funktion der Geschwindigkeit des Motors 10 ist. Die Träger der drei Ausgangssignale des Vektoraddierers, welohe in den Sekundär-Phasen-Wicklungen 24*, 24 Y und 24 Z induziert werden, sind wegen der räumlichen Anordnung dieser Wicklungen auf dem Vekioraddierer-Stator (elektrisch) um 120 Grad gegeneinander versetzt.

Der Vektoraddierer-Regler 28 erhält ein »Leistungs«-Signal vom beweglichen Kontakt eines Potentiometers 33, welches durch ein fußbedientes Pedal 34 in Betrieb gesetzt wird. Eine geeignete Gleichstromquelle, wie z. B. eine Batterie, kann über das Potentiometer 33 angeschlossen werden, und die Größe des Leistungssignals ist eine Funktion der Stellung des Pedals 34 und regelt unabhängig die Signale V_s und V_c an die Wicklungen 21 und 22 als eine Funktion dieses Leistungssignals, wodurch die Amperewindungen dieser Wicklungen und die Größe der in den Sekundär-PhasenwicklungenM.Y, 24 Y und 247, welche den Frequenzwandler 15 regeln, induzierten Signale VT_S geregelt werden. Die Wirkung einer Veränderung der Stellung des Pedals 34 ist, daß eine andere Kurve abgeleitet wird, welche die gleiche Form wie die in F i g. 3 nut »reduzierte Leistung« und »Nennleistung« bezeichneten Kurven hat, daß die Länge des Radiusvektors VT im Polarkoordinatendiagramm geändert wind, während derselbe Phasenwinkel DT aufrechterhalten wird daß die x- und y-Koordinaten proportional geändert wer-

den, daß die Größe der Ln F i g. 4 gezeigten alternierenden Signale V_s und V₁. proportional geändert wird und daß die Größe des in der Ausgangs-Wicklung 24 des Vektoraddierers induzierten Signale VT_S und die an die Motor-Stator-Wicklung Il angelegte Klemmenspannung VT proportional geändert wird, wie in Fig. 2 und 4 gezeigt, ohne daß der Verschiebungswinkel DT geändert wird. Die Regelung 28 des Vektoraddierers regelt die Größe der Signale V_s und V. an die Erregerwicklungen 21 und 22, um die Größe der an die Motor-Stator-Wicklung 11 angelegten Klemmenspannung VT als eine Funktion der Stellung des Pedals 34 zu regeln, wobei auf diese Weise die Ausgangsleistung des Motors 10 als Funktion der Stellung des Pedals variiert wird.

Der Regler 28 des Vektoraddierers erhält von einer Tachometervorrichtung32 auch ein »Gcschwindigkeitsc-Signal, welches eine Funktion der Geschwindigkeit des Motors 10 ist, und überträgt die Signale V_s und V_e auf den Vektoraddierer, der die Wicklungen 21 und 22 gemäß den y- und A-Koordinaten (und in Übereinstimmung mit den Parametergleichungen) der Kurve aus F i g. 3 erregt, in welcher die Motorgeschwindigkeit der variable Parameter ist.

Die Tachometervorrichtung 32 kann von herkömmlicher Konstruktion sein, derart, welche den Nulldurchgang der Phasenausgangsspannungen von Vektoraddierer-Sekundärwicklungen 14 X, 2AY und 24 Z anzeigt, und diese auch dann anzeigt, wenn sich solche Phasenspannungen einander kreuzen und bei jedem solchen Kreuzen einen Impuls liefert, so daß bei jeder Umdrehung des Motor-Rotors 12 36 Impulse mit einer Frequenz erzeugt werden, welche eine Funktion der Motorgeschwindigkeit ist. Der Regler 28 des Vektoraddierers überträgt insbesondere die Spannungen V_s und V _c auf die Sinus- und Cosinus-Wicklungen 21 und 22 als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit in der Weise wie in F i g. 4 gezeigt, so daß die in den Sekundärwicklungen 2AX, 2AY und 24 Z induzierten Ausgangsspannungen VT_s des Vektoraddierers von Null bei der Geschwindigkeit Null bis zum vollen Wert (entsprechend einer vorgegebenen Stellung auf dem Pedal 34) bei der Grundfrequenz F= 1,0, wie in den F i g. 2 und 4 gezeigt, linear variieren, und von F= 1,0 bis zur maximalen Motorgeschwindigkeit bei F = 15,0 beim vollen Wert bleiben. Über der Grundgeschwindigkeit F = 1,0 variiert der Regler 28 des Vektoraddierers die Größe der Signale V_% und V_c an die Wicklungen 21 und ungleich in entgegengesetzten Richtungen (s. F i g. 4) als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit, während die Größe der Vektoraddierer-Ausgangsspannung VT_S für ein gewünschtes Niveau der Ausgangsleistung konstant gehalten wird (wie durch den Radiusverktor VT in F i g. 3 gezeigt), durch die Amperewindungen der Wicklungen 21 und 22 ungleich variiert und die Phase der Modulation der in den Sekundärwicklungen 24 X, 2AY und 24 Z induzierten Aussgangsspannung VT relativ zu der Winkelstellung des Vektoraddierer-Rotors 26 und relativ zu den im Motor-Rotor 12 durch die Feldwicklungen 14 erzeugten magnetischen Polen verschoben wird, während die Größe dieser Spannungen FT_x konstant gehalten wird- Die Ausgangssignale VT_S der Vektoraddierer-Sekundärwicklungen 24.Y, 24 Y und 24 Z regeln den Frequenzwandler 15, und der Regler 28 des Vektoraddierers reguliert so den Verschiebungswinkel DT der an die Motor-Stator-Wicklung 11 angelegten Spannung VT relativ zu den magnetischen Polen auf dem Motor-Rotor 12 als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit, während die Größe der Klemmenspannung VT für eine vorgegebene Stellung des Pedals 34 konstant gehalten wird, indem man die Größe der Sinus- und Cosinus-Signale an die Sinus- und Cosinus-Wicklungen 21 und 22 unabhängig variiert, um die Klemmenspannung gegen die Geschwindigkeit und den Verschiebungswinkel gegen die in den F i g. 2 und 4 gezeigten mit VT und DT bezeichneten Geschwindigkeitscharakteristiken zu erhalten.

Angenommen, daß gleichartige alternierende, in Phase befindliche Signale K₁. und V_c an die Sinus- und Cosinus-Wicklungen 21 und 22 angelegt werden, so können diese Momenlspannungen schematisch durch die in F i g. 5 a gezeigten senkrechten Vektoren V_s und V₍ dargestellt werden. Ein Wechsel der Größe der Signale an die Wicklungen 21 und 22 variiert die Amperewindungszahl dieser Wicklungen und kann daher als Variation der Länge der Vektoren V_s und V_c angesehen werden. Das durch Signale gleiche· Größe K₅= 1,0 und V_c = 1,0 in der Sekundärwicklung 24 induzierte Ausgangssignal kann durch df n resultierenden Vektor VT_S dargestellt werden, dessc;\ Größe gleich dem Produkt aus

|/2 · V_c und V,

ist, und welcher von beiden um 45 Grad verschoKn ist. Die Ausgangsspannung VT_S des Vektoraddieivn ist in Phase und Größe der vom Frequenzwandler i 5 kommenden und an die Motor-Stator-Wicklung 11 angelegten gewünschten Ausgangsspannung VT proportional. Fig. 5 kann so die bei der Geschwindigkeit F — 1,1 in Fig. 4 gezeigte Bedingung darstellen wobei für die Pedalstellung »Volleistung« V_c und C gleich sind und eine Größe von ungefähr 1,35 (relativen) Volt haben; die Ausgangsspannung VT_s des Vektoraddierers hat eine Größe von

j/2· 1,35 - 1,9 (relativ) Volt,

und ist von den durch die Feldwicklung 14 auf dem Motor-Rotor 12 erzeugten magnetischen Poien urn eine Winkel DT = 45 Grad versetzt; die Motorklemmenspannung VT ist in der Größe dem Ausgangssignal VT'j des Vektoraddierers proportional und um den Winkel DT verschoben.

Wenn nur die Cosinus-Wicklung 22 erregt wird, ist die in der Sekundärwicklung 24 induzierte resultierende Spannung VT_S proportional dem und ir Phase mit dem Cosinus-Signal V_e. Wenn nur die Sinuswicklung 21 erregt wird und das Cosinus-Signa V_c Null ist, ist die resultierende Spannung VT_S proportional und in Phase mit dem Sinussignal V₅, unc dies stellt eine Bedingung über die Geschwindigkei F = 3,5 in Fig.4 dar, wobei der Verschiebung* winkel DT der Ausgangsspannung VT_S des Vektor addierers (und der entsprechende Verschiebungswin kel zwischen der an die Statorwicklung 11 angelegtei Klemmenspannung VT und den durch Erregung de Wicklung 14 im Motor-Rotor 12 erzeugten magne tischen Polen) ungefähr 90 Grad beträgt

Fig. 5b veanschaulicht, daß die in der Ausgangs wicklung 24 des Vektoraddierers induzierte resultie rende Spannung VT_S über einen Winkel von 60 Gra verschoben werden kann, indem man die Sinuswici lung 21 zu einer relativen Größe von 0,866 und di

Cosinuswicklung 22 zu einer relativen Größe von 0,5 erregt. Der resultierende Vektor VT_S hat eine Größe gleich

l/0,5² ( 0,866² ■-= 1,0

und ist gegenüber K₄. um 60 Grad verschoben.

Die gestrichelten Vektoren in F i g. 5 a zeigen den Fall, wo die Signale K₅ und K₁. an die Sinus- und Cosinus-Wicklungen 21 und 22 im Vergleich zu den durchgezogenen Vektoren V₁ — 1,0 und K_s = 1,0 in der Größe verdoppelt sind, und veranschaulichen, daß die Größe des in der sekundären Phasenwicklung 24 induzierten resultierenden Signale VT_S erhöht werden kann, während derselbe Verschiebungswinkel DT aufrechterhalten wird, indem man die Signale K, und K₄. gleichmäßig variiert. Solch eine Variierung der Größe der Signale K₅ und V_c kann von einem Wechsel der Motorgeschwindigkeit oder von einem Wechsel der Lage des Pedals 34 herrühren.

Die Tachometervorrichtung 32 erzeugt ein Geschwindigkeitssignal, welches für den variablen Parameter (d.h.die Motorgeschwindigkeit) einer in Fig.3 gezeigten Kurve (für eine vorgegebene Stellung des Pedals 34) repräsentativ ist; der Regler 28 des Vektoraddierers enthält eine erste Vorrichtung zur Funktionserzeugung, welche über den Leiter 51 auf das Geschwindigkeitssignal anspricht, um gemäß den rechtwinkligen y-Koordinaten der Kurve ein alternierendes Signal K₅ zu erzeugen, und eine zweite Vorrichtung zur Funktionserzeugung, welche über den Leiter 51 auf das Geschwindigkeitssignal anspricht, um gemäß der rechtwinkligen .r-Koordinate der Kurve ein alternierendes Signal K₁. zu erzeugen.

Die erste Funktionserzeugungsvoirichtung zur Erzeugung alternierender Signale K₅ enthält eine Vorrichtung 50, welche über den Leiter 51 auf das Geschwindigkeitssignal anspricht, um gemäß der rechtwinkligen y-Koordinate der Kurve in F i g. 3 ein mit K_s bezeichnetes Gleichstromsignal zu erhalten. Ein solches Gleichstromsignal ist proportional dem alternierenden Signal K_s.

Die Vorrichtung 50 erhält über den Leiter 52 ebenfalls ein *Leistungs«-Signal, welches eine Funktion der Steiiung des Pedals 34 ist. Die Vorrichtung 50 erzeugt für jede Stellung des Pedals 34 eine unterschiedliche Gleichstromspannung K_s-Geschwindigkeits-Charakteristik schematisch gezeigt in Fig. 6), eine solche Charakteristik ist von der gleichen Form wie die m Fig.4 gezeigte Charakteristik des alternierenden Signals V_s und kann durch diese dargestellt werden.

Die Vorrichtung 50 (s. F i g. 7) empfängt über den Leiter 51 von der Tachometervorrichtung 32 Impulse einer Frequenz, welche der Geschwindigkeit des Motors 10 proportional ist, und über eine Flip-Flop-Schaltung 54, welche durch die Impulse gesteuert wird, und drei Transistoren 56, 57 und 58 lädt sie mittels der Ausgangsimpulse vom Flip-Flop 54 einen Kondensator 60 auf eine Spannung auf, welche gemaß einer Parametergleichung einer Kurve der Fig. 3 proportional der Motorgeschwindigkeit ist Die Vorrichtung 50 enthält einen ausgerichteten, betriebsbereiten Umkehr-Flip-Flop 54 und einen Transistor 61, welcher, ausgelöst durch jeden Impuls, in Betrieb gesetzt wird, um den Kondensator 62 zu entladen. Nachdem der Impuls verschwunden ist und der Transistor 61 abschaltet, wird der Kondensator 62 über einen Widerstand durch eine Gleichstromquelle aufgeladen, bis der Spannungsabfall an ihm groß genug geworden ist, um den Flip-Flop 54 zurückzustellen. Wenn der Flip-Flop 54 eingeschaltet wird, gehen die Transistoren 56, 57 und 58 in Betrieb und leiten den Flip-Flop-Ausgangsimpuls zum Kondensator 60. Die Ausgangsimpulse des Flip-Flop 54 sind unabhängig von der Impulsfrequenz von konstanter Breite und werden durch die Transistoren 57 und 58 auf eine vom Leistungssignal an den Leiter 52 abhängige Größe verstärkt und laden" den Kondensator 60 auf ein Potential auf, das mit der Frequenz der Impulse von der Tachometervorrichtung 32 linear variiert.

Das der Stellung des Pedals 34 proportionale Eingangs-Leistungssignal über den Leiter 52 wird normalerweise durch eine umgekehrt vorgespannte Diode 64 blockiert. Wenn die Motorgeschwindigkeit und die Spannung am Kondensator 60 ausreichend hoch sind, wird die Diode 64 nach vorne vorgespannt, und die Zunahmegeschwindigkeit der Spannung über den Kondensator 60 nimmt ab, wobei der in F i g. 6 gezeigte untere Kurventeil der ^-Charakteristik (und der in F i g. 4 gezeigte Teil der alternierenden Ks-Charakteristik zwischen F= 1,2 und F = 3,3) erzeugt wird. Wenn die Motorgeschwindigkeit über F = 3,3 liegt, ist die Frequenz der Impulse vom Tachometer 32 so hoch, daß der Flip-Flop 54 sich nicht nach jedem Impuls neu zurückstellt. Die Diode 64 leitet also ständig, und es besteht über den Kondensator 60 ein konstantes Potential, dessen Größe der Stellung des Pedals 34 proportional ist, wodurch der horizontale Teil der Charakteristik für das Gleichstromsignal K_s erzeugt wird.

Das Gleichstromausgangssignal der Vorrichtung 50 fließt über den Leiter 65 durch eine Vorrichtung 66 (s. F i g. 6) und einen Verstärker 68 zu einem Modulator 70, welcher von einer Vorrichtung 72, deren Frequenz 1OkHz betragen kann, ebenfalls beschickt wird. Der Modulator 70 ist vorzugsweise ein Feldeffekttransistor, welcher ohne Vorspannung als variabler Widerstand verwendet werden kann und welcher das Trägerfrequenzsignal der Vorrichtung 72 gemäß dem Gleichstromeingangssignal K_s der Vorrichtung 50 moduliert. Das Ausgangssignal des Modulators 70 wird auf einen rückkopplungsgeregelten Sinusleistungsverstärker 74 und über die Kontakte eines Sinusrelais an die Sinuswicklung 21 übertragen. Über die Vorrichtung 76 wird ein Rückführkreis zu Vorrichtung 66 geschaffen, welcher die Gleichstrom ausgangssignale V₅ der Vorrichtung 50 mit de gleichgerichteten alternierenden Signal V_s des Sinus leistungsverstärkers 74 vergleicht, um zu gewährtet sten, daß die Wechselstromausgangsleistung des Lei stungsverstärkers 74 proportional dem Gleichstrom ausgangssignal V_s der Vorrichtung 50 ist

Der Rückkopplungskreis über die Vorrichtung 7i zur Vorrichtung 66 ist erwünscht, damit Fehler i dem den Rückkopplungskreis einschließenden gi schlossenen Kreis sich nicht als große Veränderung! im Verschiebungswinkel DT auswirken.

Die zweite Funktionserzeugungsvorrichtung Erzeugung eines alternierenden Signals V_c gemäß d< rechtwinkligen x-Koordinate einer in F i g. 3 gezei; ten Kurve erzeugt in der bevorzugten Ausführun form der Erfindung das Signal V_c nicht direkt (l_ auch nicht ein der Größe V_c proportionales Gleicl Stromsignal), es ist statt dessen ein Funktionsgener;

tor 78, Spannungstachvometer genannt, vorgesehen, welcher eine Gleichstromspannung VT_s, welche gemäß den Radiusverktor-Polarkoordinaten VT einer in Fi g. 3 gezeigten Kurve als eine Funktion der Motorgeschwindigkeit variiert, also gemäß dem in den F i g. 2 und 4 mit VT_s bezeichneten, gewünschten Vektoraddiererausgangssignal. Anders ausgedrückt erzeugt das Spannungstachometer 78 ein Gieichstromsignal, welches mit der Motorgeschwindigkeit als eine Funktion von

]'V_t* + Vc'

variiert.

Das Gleichstromausgangssignal VT_S des Spannungstachometers 78 ist proportional der alternierenden Vektoraddiererausgangsspannung VT_S und der entsprechenden Motorklemmenspannung VT, unterscheidet sich aber davon in der Größe; alle drei Spannungen können durch dieselbe Charakteristik in F i g. 4 dargestellt werden.

Der Regler 28 des Vektoraddierers subtrahiert das Sinussignal V_s vektoriell zum Ausgangssignal VT_S des Spannungstachometers 78 (welches proportional

ist), um das an die Cosinuswicklung 22 angelegte alternierende Signal V_c zu erzeugen.

Das Spannungstachometer 78 erzeugt für jede Pedalstellung ein verschiedenes Gleichstromsignal VT_5> dessen Größe proportional der Radiusvektor-Polarkoordinate der in F i g. 3 für eine solche Pedaleinstellung gezeigten Kurve ist, wodurch das Spannungstachometer 78 die Schar der in F i g. 6 gezeigten Charakteristiken des über der Geschwindigkeit aufgetragenen Gleichstromsignals VT_S erzeugt, dessen Größe proportional dem gewünschten Eingangssigna! VT_S zum Frequenzwandler 15 ist, welches die gewünschte Motorendspannung VT nach Fi g. 2 schafft.

Das in F i g. 6 und 7 gezeigte Spannungstachometer 78 erhält über den Leiter 52 ein »Leistungs-Signal«, welches eine Funktion der Stellung des Pedals 34 ist und erhält über den Leiter 51 auch ein »Geschwindigkeits-Signal«, welches eine Fu.iktion der Motorgeschwindigkeit ist und modifiziert das Spannungssignal so, daß die Gleichstromausgangsspannung VT_% des Spannungstachometers 78 von Null bei der Frequenz Null zum vollen Wert bei der Geschwindigkeit F = 1,0 linear variiert und vom Wert F = 1,0 bis zur maximalen Motorgcschwindigkeit beim vollen Wert bleibt. Jeder über den Leiter 51 von der Tachometervorrichtung 32 kommende Impuls setzt zur Entladung eines Kondensators 82 einen Transistor 80 in Betrieb und setzt auch einen An-Aus-Flip-Flop 84 in Betrieb, welcher ohne Rücksicht auf die Frequenz Ausgangsimpulse konstanter Breite schafft. Wenn der Impuls verschwindet, wird der Kondensator 82 über einen Widerstand aufgeladen, bis die Spannung an ihm groß genug geworden ist, um den Flip-Flop 84 wieder zurückzustellen. Jeder Ausgangsimpuls vom Flip-Flop 84 setzt Transistoren 86, 87 und 88 zur Übertragung des Impulses auf einen Speicherkondensator 89 in Betrieb. Das Leistungssignal auf dem Leiter 52 spannt den Emittcr des Transistors 88 nach vorne vor und regelt so die Größe der Impulse, welche den Speicherkondensator 89 aufladen. Wenn die Impulse von der Tachometervorrichtung32 eine vorgegebene, der Geschwindigkeit F= 1,0 entsprechende Frequenz erreichen, wird der Flip-Flop 84 durch die Ladung auf dem Kondensator 82 nicht nach dem Verschwinden jedes Impulses zurückgestellt, und das Ausgangssigna des Spannungstachometers 78 auf den Leiter 90 ist die S?annuni konstanter Größe auf dem Kondensator 89 welche den horizontalen Teil der Charakteristik VT eeeen die Geschwindigkeit ergibt, und deren Größe eine Funktion der Stellung des Pedals 34 ist. Jede der in Fig. 6 schematisch gezeigten Charakteristiken VT gegen die Geschwindigkeit ist einer untSchTedHchel Stellung des Pedals 34 zugeordnet und stellt so ein verschiedenes Niveau der Ausgangsleistung des Motors 10 dar. , -— . _c

Das" Gleichstromausgangssignal VT_S des Spannungstachometers 78 wird über den Leiter 90 einer Vorrichtung 92 zugeführt, wo es mit der gleichgerichteten Gleichstromspannung V₀ verglichen wird, weiche der Vek'orsuuime der alternierenden Spar, nuneen V und V_c auf den Sinus- und Cosinuswicklungen 21* und 22 entspricht. Das Differenzsignal in der Vorrichtung 92 ist das von der zweiten Funktionserzeugungs-Vorrichtung proportional der rechtwinkligen jc-Koordinate der Kurve der Fig. 3 erzeugte Gleichstromsignal und wird über einen Verstärker 94 einem Modulator 96 zugeführt, welcher vorzugsweise ein Feldeffekttransistor ist, der ohr.L-Vorspannung als variabler Widerstand verwendet wird und welcher von der Vorrichtung 72 ein 1 iv.-gerfrequenzsignal empfängt und es in Übereinstimmung mit dem Gleichstromausgangssignal des Verstärkers 94 moduliert. Das alternierende Signal i!c> Modulators 96 wird in einem Cosinusleistungsverstärker 98 verstärkt, und das alternierende Ausgan p,-signal V des Verstärkers 98 wird über die Kontakte eines Cosinus-Relais der Cosinuswicklung 22 zugeführt Das alternierende Signal V_c wird auch 7ur Summierverbindung über eine Vorrichtung 102 zurückgeführt, welche die Phase der an die Cosm">wicklung 22 aneelegten alternierenden Spannung 1, um 90 Grad verschiebt, um die erforderliche recht winklige Beziehung zwischen F₅ und V_c zu schaffen. Die Vorrichtung 104 addiert das aUernierende Aubgangssignal V_r von der Vorrichtung 102 vektoriell zum alternierenden Sinussignal V, auf dem mit dem Ausgang des Sinusleistungsverstärkers 74 verbundenen Leiter 106. Das Unterschieds-Ausgangsignal V_c von der Vorrichtung 104 ist proportional K,² 4- Vp und wird über einen rückkopplungsgeregelten Verstärker 108 und eine Vorrichtung 110 der Vorrichtung 92 zugeführt, welche das gleichgerichtete Signal V vom Signal VT₁, vektoriell subtrahiert, um gemäß der rechtwinkligen .v-Koordinate der in Fig. 3 gezeigten Kurve das Gleichstromsignal zu erzeugen, und auf diese Weise das der Cosinuswicklung 22 zugeführte alternierende Cosinussignal V_c = vfi - - v* zu erzeueen. Es wird betont, daß der beschriebene Kreis eine geschlossene Schleife schafft, in welcher das Gleichstromsignal v,_s des Spannungstachometers 78 der Vektorsumme der alternierenden Signale V_s und V_n welche an die Sinus- und Cosinuswicklungen angelegt werden, direkt proportional ist. Auf diese Weise wird für eine programmierte Eingabe in das Spannungstachometer 78 die Erregung der Cosinuswicklung 22 gezwungen, einen Wert V_t anzunehmen, so daß, wenn dieser vektoriell zur Erregung V_s der Sinuswicklung 21 addiert wird, durch die Ausgangs-

15 ^ 16

wicklung 24 des Vektoraddierers ein in F i g. 4 ge- demodulator 37 schafft P^^^^af

zeigtes Ausgangssignal VT₅ erzeugt wird, welches der nungen von Motorfrequenz, welche in ^u Radiusvektorpolarkoordinatt der in F i g. 3 gezeigten Phasenwinkel relativ zu einer Bezugsactise ο .^ Kurve entspricht und welches zu der gewünschten Motor-Rotor, d. h. relativ zu einer ^A?ⁿ^ _Mo_ Größe und Phase der Klemmenspannung VT an der 5 Vektordiagramm der Fig. 2 gezeigten innere Motor-Stator-Wicklung 11 führt, welche sicherstellt, torspannung ED, geregelt werden. Der »«"j¹. daß die im Motor-Rotor 12 erzeugten magnetischen 38 kombiniert die hochfrequenten "^^ipn.~^ _nie_ Pole innerhalb des Geschwindigkeitsbereiches mit gangssignale der Leitungen A, B und C mi ^

den Polen der Statorwicklung zum Eingriff kommen. derfrequenten Dreiphasen-Ausgangsspannung *

Fi o. 4 zeigt die durch den Regler 28 des Vektor- to des Vektoraddierers, und zum StarterKreist?^c addierers erzeugten Signale V_s und V_{ und das sich Detektoren, welche die Nullübergange.^solcn" _und aus dem Vektoraddiercr 20 für eine Leistung von tierender zusammengesetzter Signale iesm«. ^_ lOO^üoerecbendeSignalVT_s, d.h. für ein Spannungs- welche die Sperrsignale für die geregelten sienal welches der Stellung des auf volle Leistung richter des Frequenzwandlers 15 erzeugen, gestellten Pedals 34 entspricht. Die Signale V_t, V₁. i₅ Die Erfindung hat also ein ^^'^X^motor Lu VT₅ treten in der Sinuswicklune 21 bzw. in der zeugung eines Regelsignals fur einen ^ivn™™ _d Cosinus-Wicklung 22 bzw. der Ausgannswicklung 24 mit einstellbarer Geschwindigkeit zum uegens_ , i- Yektoraddierers auf. ~ ^ welches ein Abbild der an den Motor «igrtegte^

1-ierhalb des Geschwindiskeilsbereiches von Null Klemmenspannung hinsichtlich hrequi.ru, λ y - - '"···■" ι O steinen das ?Μ<^<^,-^, %;,■>„^.^_n*] ν ,„ und Phase ist. Das Regelsystem umtabteine ι at TVd Veklo^ddic^ 20^n'den Frequent meteranordnung zur Ableitung «nes J«d.*|^*

iil lh ^e'^ne ^^un^

ubeVden Veklo^ddic^ 0^nden Freqe g

ilerl5 angelegte Ausgangssignal I 7, und die keitssignals, welches ^e'^ne ^_G^_n?i_k5_itssig5al

orklemmenspannung VT vorzuc^cise linear mit schwmd.gkeit ist, eine auf das ^G^™°'^g^_ster ^B _und iidiki dß d i F i 4 hdVornchmnj,zur Erzeugung«ttj u

Mrorklemmenspannung VT vorzuc^cise linear mit schwmd.gkeit , ^^_{ster und}

Jr Motorgeschiindigkcit an. so daß der in F i g. 4 ansprechende= Vornchmnj,zur Erzeugung«ttj u ,,,,,iate Verschiebungswinkel Dr (welcher gleich ,₅ zweiter Wechselsignale gemäß den rec _&

1,, Tangens des Winkels zwischen V und V ist) Koordinaten einer Kurve deren ^vf ^d"f_d™_Pülar

d dnro

ate Verschiebungswinkel Dr (elcher gle ₅

, Tangens des Winkels zwischen V₁ und V_s ist). Koordinaten einer Kurve deren ^vf ^d"f_d™_Pülar-

otwa 40 Grad konstant bleibt. meter die Motorgeschw.ndigke-.t ist und dejnro

Vr eine Geschwindiekcit F =, i„ steuert der Koordinate die gewünschte Amplitude und der ge

, r 28 den Vektoraddicrcr 20 vorzugsweise so. wünschte Phasenwinkel ^r Motorklemmenspannung

l wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt. ^Ausgangs- 30 sind, sowie einen Vektoradd.ee welsche V^

,icl.ilich, daß das Cosinussigna! !', vor/ugswe.se be, gegenstand em Regelsystem »u oen M _Ge_

_dcI Geschwindigkeit F = 1,0 anfangt abzunehmen. «ei?«».SynchrDninotorsy*wn« ^c _der

daP das Sinussignal V_s über diese Geschwindigkeit schwmd.gkeit eraugt. welches _Klemmen-

_hin;ius weiterhin ansteigt, daß das Ausgangssignal 40 wünschten, an den,MoUw ^an^^u B _{d phase ist um}

Ϊ'/· des Vektoraddierers 20 in der Größe über d,c spannung m Freq"«^2^_{n Statorfeld} ver-

idikit hi konstant blcbt und daß der den Motor 12 mit de^{m UI}J lid d

Ϊ/ des Vektoraddierers 20 in der Größe über d,c spang q^2^_{n Statorfeld} ver-

Gochwindigkeit hinaus konstant blcbt und daß der den Motor 12 mit de^{m UI}J . Amplitude und

Ve.schicbungswinkel DT weiterhin bjs zu einem Ma- "cgelt zu ha ten^ Die Ande ^ fegenden

ximalwert von 9üGrad bei einer Geschwindigkeit Phasenwinkel der an «u ._q

'öntva F =3,5 ansteigt, über diese Geschwindig- „ Klemmenspannung ^/^^7werden, in

keil ist die Größe des Sinussignals V\ konstant und Fig. 3 ^d^"^l^_h^_nX_keit der variable Para-

das Cosinussignal V₁ ist Null. Man wird steh daran der die■ Mo^g^jd^e. ^ ^ _Ra_

erinnern, daß eine verschiedene Kurve von der in η ^«^ι "nd AmpUtude p_olarkoordina-

Fig-3 gezeigten Form die Beziehung zw.schenGroße ^Jtor-^Jtd ^e Mo.r _ngsgegenstand wird

und Phasenwinkel für jede Stellung des Pedals 34 50 ten Jr Kurve sma. B ^_{es Geschwin}dig-

cranhisch ausdrückt und daß weiter das Cosinus- f¹"/?^⁰,^""^ _we,_ches^ eine Funktion der

Sgial V_c durch vektorielle Subtraktion des S.nus- g^sAwTndSeUM ^. sowie erste und zweite

signals V, von dem Spannungstachometer-Ausgangs- Μ^ώ»."^ _{wdche das G}e-

s Inal VT₅, welches dem Vektoraddierer-Ausgangs- ^Ρυ"^Κ.¹¹°^η5^"Ξ₃ί^η _ε*"_ί3ηκεη und Wechselströme signal FT«: erhalten wird, wobei K zum Verschw.n- 55 schw.nd.gke,t^gnal ^P^^^ Koordinaten

den gezwungen wird, wenn V_s über der Geschwindig- V und J gern _{Ein Vekto ddier?r}

keilF=l,0 konstant bleibt und V₅ über d.ese Ge- der Kurve nach ζJ _Wechselsigna,_e V_s und V_t in

schwindigkeit hinaus an Große zunimmt. ein Auseangssignal zur Steuerung eines Frequenz-

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Regelsystem zur Ableitung eines Ausgangssignals mit veränderbarer Amplitude und veränderbarem Phasenwinkel zur Steuerung eines Synchronmotors mit einer Kurve, deren veränderlicher Parameter die Geschwindigkeit des Motors und deren Polarkoordinaten die gewünschte Amplitude und der gewünschte Phasenwinkel der an den Motor anzulegenden Klemmenspannung sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tachometervorrichtung (32) ein Geschwindigkeitssignal ableitet, welches eine Funktion der Geschwindigkeit des Motors ist, daß erste funktionserzeugende Vorrichtungen auf das Geschwindigkeitssigna! ansprechen, um ein erstes Wechselsignal gemäß einer der rechtwinkligen Koordinaten der Kurve abzuleiten, daß zweite funktionscizeugcnde Vorrichtungen auf das Geschwindigkeitssignal ansprechen, um ein zweites Wechselsignal gemäß der anderen rechtwinkligen Koordinate der Kurve abzuleiten, daß ein Rotorinduktor-Vektoraddierer (20) winkelmäßig versetzte, erste und zweite Erregerwicklungen (21, 22) aufweist, as die an die ersten bzw. zweiten funktionserzeugenden Vorrichtungen koppeln, daß eine Ausgangswicklung (24) induktiv mit der Erregerwicklung verbunden ist und daß der Vektoraddierer einen Rotor aufweist, der von dem Motor angetrieben wird.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten funktionserzeugenden Vorrichtungen bestehen aus einem auf das Geschwindigkeitssignal ansprechenden Spannungstachometer (78) zur Ableitung eines dritten Signals, weiches eine Funktion der Radiusvektor-Polarkoordinate der Kurve ist, einer ein viertes Signal ableitenden Vorrichtung (102, 104), welches eine Funktion der Vektorsumme der ersten und zweiten Wechselsignale ist, und einer die dritten und vierten Signale vergleichenden Vorrichtung (92). wodurch der Ausgang der Vorrichtung (92) die andere rechtwinklige Koordinate darstellt.

3. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten funktionserzeugenden Vorrichtungen bestehen aus einer auf das Geschwindigkeitssignal ansprechenden Vorrichtung (50), um ein erstes Gleichstromsignal gemäß der einen rechtwinkligen Koordinate der Kurve abzuleiten, und einem ersten Modulator (70), der mit der Vorrichtung (72) und der Vorrichtung (50) gekoppelt ist, und daß eine Vorrichtung (72) ein Trägersignal erzeugt.

4. Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten funktionserzeugenden Vorrichtungen bestehen aus einem auf das Gcschwindigkeitssignal ansprechenden Spannungstachometer (78), um ein zweites Gleichstromsignal abzuleiten, welches eine Funktion der Radiusvektor-Polarkoordinate der Kurve ist, einer vektoriell die ersten und zweiten Wechselsignale addierenden Vorrichtung (102, 104), um ein resultierendes Signal zu erzeugen, eine zur G5 Gleichrichtung des resultierenden Signals vorgesehenen Vorrichtung (110), einer das zweite Gleichstromsignal mit dem Ausgangssignal aus dem Gleichrichter vergleichenden Vorrichtung (92) um ein Differenzsignal abzuleiten, und einem zweiten Modulator (96), der mit der Vorrichtung (72) und der Vorrichtung (92) zur Veränderung des Trägersignals gemäß dem Differenzsignal gekoppelt ist, wodurch das Ausgangssignal aus dem zweiten Modulator die andere rechtwinklige Koordinate darstellt.

5 Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum vektoriellen Addieren die Vorrichtung (102) zur Verschiebung der Phase eines der Wechselsignale um 90^c aufweist, sowie die Vorrichtungen (104) zur Summierung des Ausgangssignals aus der Vorrichtung (102) und des anderen Wechselsignals.

6. Regelsystem nach den Ansprüchen 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (76) das erste Wechselsignal gleichrichtet und eine Vorrichtung (66) das erste Gleichstromsignal und das Ausgangssignal aus der Vorrichtung (76) vergleicht^ wobei das Ausgangssignai aus der Vorrichtung (66) der Eingang für den ersten Modulator (70) ist.

7. Regelsystem nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Modulatoren (70, 96) Feldeffekttransistoren sind und daß das erste Gleichstromsignal und das Diiferenzsignal mit den Steucrclektroden der Feldeffekttransistoren gekoppelt sind.

8. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein,' Vorrichtung (33, 34) ein Leistungssignal ableitet, welches eine Funktion des gewünschten Leistungsausganges des Motors ist, und daß die ersten und zweiten funktionserzeugenden Vorrichtungen außerdem auf das Leistungssignal ansprechen und die ersten und zweiten Wechselsignale als Funktion des Leistungssignals verändern.