DE19851712A1 - Supplying switched reluctance, transversal flux machines with integral commutation, involves passing magnetic energy between windings with assistance from induced voltages - Google Patents

Supplying switched reluctance, transversal flux machines with integral commutation, involves passing magnetic energy between windings with assistance from induced voltages

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DE19851712A1 DE19851712A DE19851712A DE19851712A1 DE 19851712 A1 DE19851712 A1 DE 19851712A1 DE 19851712 A DE19851712 A DE 19851712A DE 19851712 A DE19851712 A DE 19851712A DE 19851712 A1 DE19851712 A1 DE 19851712A1
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Abstract

The method involves using a self-controlled inverter with a DC intermediate circuit for excitation of unipolar stator currents, with an adjustable phase angle in the winding paths to the machine. The magnetic energy required to generate torque is passed on from one winding path to the next, with at least partial assistance from the voltages induced in the winding path by flux changes.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Speisung von Reluktanz- und Transversalflußmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for feeding reluctance and Transverse flux machines according to the preamble of claim 1.

Aus dem Vergleich von Vor- und Nachteilen der Synchronmaschinen ist bekannt, daß die Reluktanzmaschine die einfachste, preiswerteste und störunanfälligste Maschinenart ist. Da die Leistungsfähigkeit einer Reluktanzmaschine stark vom Verhältnis der unterschieden Induktivitäten in der Längsfeld- und Querfeldrichtung des Läufers abhängt, strebt man durch konstruktive Maßnahmen einen magnetisch stark unsymmetrischen Aufbau der Aktivteile an. In den vergangenen Jahren wurden Reluktanzmaschinen mit wechselnden magnetischen Leitwerten sowohl im Läufer als auch im Ständer, d. h. mit "doppelseitiger Polausprägung" (double saliency) vorgestellt. Hierzu zählen die stromrichtergespeisten Varianten, nämlich sowohl die weitverbreiteten geschalteten Reluktanzmaschinen als auch Transversalflußmaschinen.From the comparison of advantages and disadvantages of synchronous machines it is known that the Reluctance machine is the simplest, cheapest and most trouble-free type of machine. There the performance of a reluctance machine is very different from the ratio of the Depends on inductivities in the longitudinal field and cross field direction of the rotor constructive measures a magnetically strongly asymmetrical structure of the active parts. In the past few years reluctance machines with changing magnetic Guiding values both in the rotor and in the stator, d. H. with "double-sided pole design" (double saliency) presented. These include the converter-powered variants, namely both the widespread switched reluctance machines as well Transverse flux machines.

In Fig. 1 sind prinzipiell dazu die vierphasigen Varianten dargestellt (Fig. 1a Axialschnitt einer Transversalflußmaschine, Fig. 1b Blechschnitt eines Reduktanzmotors mit 8 Ständerpolen und 6 Rotorpolen).In Fig. 1, the four-phase variants are shown in principle ( Fig. 1a axial section of a transverse flux machine, Fig. 1b sheet metal section of a reductance motor with 8 stator poles and 6 rotor poles).

Zur Stromrichterspeisung geschalteter Reluktanzmaschinen existieren in der Literatur eine Vielzahl von Stromrichterschaltungsvarianten, die je nach Stromrichtertopologie unterschiedliche Vor- und Nachteile aufweisen und nur eingeschränkt den gestellten Anforderungen gerecht werden können. Meist sind auf dem Weg zur Minimierung des Blindleistungsbedarfes einer Maschine und dessen Stromrichteraufwand bzw. -kosten gegenüber dem Standardstromrichter (Standard: klassischer Zwei-Quadranten-Steller nach Fig. 2) Einbußen in der Maschinendynamik in Kauf zu nehmen. Der aufwendige klassische Stromrichter ist bei den Maschinen mit hoher Ausnutzung insbesonders bei größeren Phasenzahlen < = 4 die noch in der Praxis meist gewählte Lösung. Dieser gestattet mit insgesamt vier Ventilen (2 Schalter meist als IGBTs und zwei Dioden) pro Strang eine Optimierung der Ein- und Ausschaltzeitpunkte zur Leistungsoptimierung bzw. Maximierung der Leistungsausbeute durch unabhängige Ansteuerung einzelner Stränge.There are a large number of converter circuit variants in the literature for supplying switched reluctance machines, which have different advantages and disadvantages depending on the converter topology and can only meet the requirements to a limited extent. Most of the time, on the way to minimizing the reactive power requirement of a machine and its converter expenditure or costs compared to the standard converter (standard: classic two-quadrant converter according to FIG. 2), losses in machine dynamics have to be accepted. The elaborate classic converter is the solution most often chosen in practice for machines with high utilization, especially with larger phase numbers <= 4. With a total of four valves (2 switches, mostly as IGBTs and two diodes) per line, it enables optimization of the switch-on and switch-off times to optimize performance and maximize the power yield by independently controlling individual lines.

So ist in Fig. 2 ein Zwischenkreiskondensator Cd gezeigt, der eine Spannung Ud an eine Zweiquadrantenstromrichter-Einzelstrangschaltung legt, in die aus dem Zwischenkreis ein Strom iz fließt. Je Strang sind zwei IGBT-Schalter S11, S12 bzw. S21, S22 sowie zwei Dioden D1, D2 bzw. D3, D4 vorgesehen. Der Stromrichter arbeitet auf eine elektrische Maschine, z. B. Reluktanzmaschine, die schematisch durch 2 gegeneinander um 180° elektrisch versetzte Phasenwicklungen (Wicklungsstränge) LS1(E) LS2(E) und ihre rotatorisch induzierten Spannungen Urot1, Urot2 dargestellt ist. Durch die Wicklungsstränge LS1(E) LS2(E) fließen vom Stromrichter geschaltete Strangströme i1, i2.Thus, a DC link capacitor C is d in Fig. 2, the applies a voltage U d of a two-quadrant converter single-stranded circuit in which from the intermediate circuit, a current i z is flowing. Two IGBT switches S11, S12 or S21, S22 and two diodes D1, D2 or D3, D4 are provided per line. The converter works on an electrical machine, e.g. B. Reluctance machine, which is represented schematically by two phase windings (winding phases) L S1 (E) L S2 (E) and their rotationally induced voltages U rot1 , U rot2, which are electrically offset from one another by 180 °. String currents i 1 , i 2 which are switched by the converter flow through the winding strands L S1 (E) L S2 (E) .

Die erfindungsgemäße Lösung hat zum Ziel, diese Vorteile auch mit einer weniger aufwendigen Schaltung zu erreichen.The aim of the solution according to the invention is to achieve these advantages with less to achieve complex circuit.

Diese erfindungsgemäße Lösung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.This solution according to the invention is characterized in claim 1.

Damit wird eine teilweise Rückspeisung der magnetischen Energie in den Gleichspannungszwischenkreis vermieden, wodurch Verluste im Wechselrichter reduziert werden und wodurch der durch die Maschinenkommutierung direkt in die Folgewicklung geleitete Strom zu einer Reduzierung des zu Beginn der Kommutierung in den Hauptzweigventilen des Wechselrichters fließenden Stromes führt, so daß die Ventilbelastung (weichere Kommutierung) und die Stromsteilheit der Ständerströme herabgesetzt werden ("Oberschwingungsreduzierung").This is a partial recovery of the magnetic energy in the DC intermediate circuit avoided, which reduces losses in the inverter and by means of the machine commutation directly into the subsequent winding conducted current to reduce the start of commutation in the Main branch valves of the inverter flowing current leads, so that the valve load (softer commutation) and the current steepness of the stator currents are reduced ("Harmonic Reduction").

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den restlichen Ansprüchen gekennzeichnet. Advantageous embodiments of the invention are in the remaining claims featured.  

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnungsfiguren 3 bis 8 erläutert werden. Es zeigenThe invention will be explained below with reference to the drawing figures 3 to 8. It demonstrate

Fig. 3a und b zwei Varianten einer Doppelstrangwicklung eines Wechselrichters, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet (im folgenden als Kommutierungskonverter bezeichnet). FIGS. 3a and b show two variants of a double strand winding of an inverter, the process of the invention operates (hereinafter referred Kommutierungskonverter).

Fig. 4.1 Zeitverläufe der Strangspannung, -strom und -induktivität für den Wicklungsstrang 2
für die Schaltungsart: Standardstromrichter nach Fig. 2
a) ohne Vorzündung: 0° el.
b) mit optimalem Vorzündwinkel: 80° el.
Fig. 4.1 waveforms of the phase voltage, current and inductance of the phase winding 2
for the circuit type: standard converter according to Fig. 2
a) without pre-ignition: 0 ° el.
b) with optimal pre-ignition angle: 80 ° el.

Fig. 4.2 Zeitverläufe der Strangspannung des Wicklungsstranges 2 und der Strangströme i1 und i2
für die Schaltungsart: Standardstromrichter nach Fig. 2
a) ohne Vorzündung: 0° el.
b) mit optimalem Vorzündwinkel: 80° el.
Fig. 4.2 waveforms of the phase voltage of winding phase 2 and the phase currents i1 and i2
for the circuit type: standard converter according to Fig. 2
a) without pre-ignition: 0 ° el.
b) with optimal pre-ignition angle: 80 ° el.

Fig. 5.1 Zeitverläufe der Strangspannung, -strom und -induktivität des Wicklungsstranges 2
für die Schaltungsart: Kommutierungskonverter nach Fig. 3a a) ohne Vorzündung: 0° el.
b) mit optimalem Vorzündwinkel: 40°.
Fig. 5.1 waveforms of the phase voltage, current and inductance of the phase winding 2
for the circuit type: commutation converter according to Fig. 3a a) without pre-ignition: 0 ° el.
b) with optimal pre-ignition angle: 40 °.

Fig. 5.2 Zeitverläufe der Strangspannung der Strangwicklung 2 und der Strangströme 1 und 2
für die Schaltungsart: Kommutierungskonverter nach Fig. 3a
a) ohne Vorzündung: 0° el.
b) mit optimalem Vorzündwinkel: 40° el.
Fig. 5.2 waveforms of the phase voltage of the phase winding 2 and the phase currents 1 and 2
for the circuit type: commutation converter according to Fig. 3a
a) without pre-ignition: 0 ° el.
b) with optimal pre-ignition angle: 40 ° el.

Fig. 6 den Kommutierungskonverter nach Fig. 3a mit einem Symmetrier- Transformator
(Schaltung mit sanfter Kommutierung).
Fig. 6 shows the Kommutierungskonverter of FIG. 3a with a transformer Symmetrier-
(Circuit with soft commutation).

Fig. 7 den Kommutierungskonverter mit einem Kommutierungsbeschleuniger und Reversier-Schalter
(Schaltung mit beschleunigter Kommutierung).
Fig. 7 shows the Kommutierungskonverter with a Kommutierungsbeschleuniger and reversing switch
(Circuit with accelerated commutation).

Fig. 8 den Kommutierungskonverter mit Symmetrier-Transformator und Kommutierungsbeschleuniger und Reversier-Schalter
(Schaltung mit sanfter beschleunigter Kommutierung).
Fig. 8 shows the commutation converter with balancing transformer and commutation accelerator and reversing switch
(Switching with smooth accelerated commutation).

Die nach dem Verfahren nach der Erfindung arbeitende Schaltung (im folgenden Kommutierungskonverter genannt) ist durch die Antiparallelschaltung von zwei Wicklungssträngen gekennzeichnet, womit gegenüber dem Standard (vgl. Fig. 2) die Ventilzahl verringert wird.The circuit operating according to the method according to the invention (hereinafter referred to as the commutation converter) is characterized by the anti-parallel connection of two winding phases, which reduces the number of valves compared to the standard (see FIG. 2).

Die Bezeichnung der Schaltungselemente in Fig. 3 entspricht weitgehend derjenigen in Fig. 2, wobei in Fig. 3a je Strangpaar jedoch nur zwei Dioden D1, D2 bzw. in Fig. 3b insgesamt eine Diode D1 vorgesehen sind.The designation of the circuit elements in FIG. 3 largely corresponds to that in FIG. 2, but in FIG. 3a only two diodes D1, D2 or in FIG. 3b a total of one diode D1 are provided per pair of strands.

Das Einschalten einer Strangwicklung z. B. im motorischen Betrieb erfolgt durch das gleichzeitige Schließen von zwei diagonal angeordneten Schaltern (z. B. S11 und S12) im lnduktivitätsminimum einer Strangwicklung. Hat der Strom i1 seinen Endwert erreicht, dann kann er nach zwei verschiedenen Betriebsarten auf seinem Sollwert (mittels Zweipunktregelung mit einer einstellbaren Hysterese) gehalten werden. Wird der Strom i1 zu groß, werden entweder beide Schalter S11 und S12 (Wechseltakten) oder nur einer z. B. S12 (Freilauf oder Einzeltakten) geöffnet. Der Strom i1 klingt beim Wechseltakten schneller ab als beim Einzeltakten, weil die Induktivität Ls1 sich im ersten Fall sowohl gegen die Zwischenkreisspannung als auch die Maschinenspannung entlädt, im zweiten Fall wird sie in den Freilauf geschaltet, was zu kleineren Stromänderungsgeschwindigkeiten führt, weil nur noch die Maschinenspannung im Kreis wirksam ist. Da dieser Fall bei sonst gleichen Verhältnissen eine geringere Schaltfrequenz zur Folge hat und damit die Verluste gesenkt werden, ist im allgemeinen zu empfehlen, das Einzeltakten einzusetzen. Während der Kommutierung von Strangwicklung 1 (bzw. 2) auf Strangwicklung 2 (bzw. 1) werden auch die Ventilströme durch einen zusätzlichen Freilauf der Ständerströme i1(t), i2(t) innerhalb der Maschine reduziert. Switching on a strand winding z. B. in motor operation is carried out by simultaneously closing two diagonally arranged switches (z. B. S11 and S12) in the inductance minimum of a strand winding. Once the current i1 has reached its end value, it can be kept at its setpoint after two different operating modes (by means of two-point control with an adjustable hysteresis). If the current i1 is too large, either both switches S11 and S12 (alternating clocks) or only one z. B. S12 (freewheel or single clock) opened. The current i1 decays faster with alternating clocking than with single clocking, because the inductance Ls1 discharges both against the DC link voltage and the machine voltage in the first case, in the second case it is switched to free-wheeling, which leads to lower current change speeds because only that Machine voltage is effective in a circle. Since this case results in a lower switching frequency under otherwise identical conditions and thus the losses are reduced, it is generally recommended to use single clocking. During the commutation from phase winding 1 (or 2 ) to phase winding 2 (or 1 ), the valve currents are also reduced by an additional freewheeling of the stator currents i1 (t), i2 (t) within the machine.

Zum Abschalten von Strangwicklungen werden die Schalter S11 und S12 geöffnet. Die Kommutierung läuft dann weitgehend vom Abschaltzeitpunkt der Strangwicklung 1 an (dabei ist die Strangwicklung 2 zunächst stromlos, i2(t) = 0) bis zu dem Zeitpunkt der Stromgleichheit (i1(t) = u2(t)) maschinengeführt ab, d. h. die aus den rotatorisch induzierten Spannungen Urot1, Urot2 resultierende Spannung treibt, sofern alle Schalter geöffnet sind, solange den Freilaufstrom in die Folgestrangwicklung, bis die Ströme i1 und i2 gleich groß sind. Dabei ist es unerheblich, ob die Schalter S21 und S22 gleich zu Beginn der Kommutierung oder erst später bei Stromgleichheit beider Strangwicklungen eingeschaltet werden. Zu dem Zeitpunkt - der Stromgleichheit müssen die Schalter S21 und S22 jedoch spätestens deshalb eingeschaltet werden, damit die natürliche Kommutierung, die nun beendet ist, durch die sog. Zwangskommutierung fortgesetzt werden kann, da sonst sich ein Kreisstrom in beiden Strangwicklungen einstellt, der das resultierende Drehmoment zu Null macht und einen mechanischen Leerlauf der Maschine herbeiführt.Switches S11 and S12 are opened to switch off phase windings. The commutation then starts largely from the switch-off time of the strand winding 1 (the strand winding 2 is initially de-energized, i2 (t) = 0) until the point of current equality (i1 (t) = u2 (t)) is machine-controlled, that is, from drives the voltage induced by rotation Urot1, Urot2, as long as all switches are open, as long as the freewheeling current in the following phase winding until the currents i1 and i2 are equal. It is irrelevant whether switches S21 and S22 are switched on immediately at the start of commutation or only later when the two winding windings are equal. At the time - the current equality, the switches S21 and S22 must be switched on at the latest so that the natural commutation, which has now ended, can be continued by the so-called forced commutation, otherwise a circulating current in both phase windings will result, which will result in the result Torque to zero and causes the machine to idle mechanically.

Die Antiparallelschaltung zweier Strangwicklungen der Maschine bietet beim ungünstigsten Ausfall von Ventilen während des Betriebes den Sicherheitsaspekt zum Selbstschutz der Maschine, der durch das hier beschriebene Verfahren bei allen Schaltungsvarianten gewährleistet ist.The anti-parallel connection of two phase windings of the machine offers the least favorable Failure of valves during operation the safety aspect to protect yourself Machine that works with the circuit described here for all circuit variants is guaranteed.

Ist die Kommutierungsphase von Strangwicklung 1 auf Strangwicklung 2 abgeschlossen, wird der Strom in der Strangwicklung 2 entsprechend obigen Verfahren auf seinen Endwert geregelt. Zu einem charakteristischen Vergleich des Betriebsverhaltens können die Stromformen des klassischen Stromrichters und Kommutierungskonverters herangezogen werden. Die Fig. 4.1 und 4.2 zeigen die Zeitverläufe für einen stationären Betriebspunkt bei Speisung der Maschine durch den klassischen Stromrichter und Fig. 5.1 und 5.2 die entsprechenden Strom-, Spannungs- und Induktivitätszeitverläufe durch den Kommutierungskonverter bei zwei unterschiedlichen Vorzündwinkeln. Hier sind die Rückwirkungen des Freilauftaktens durch den Strom des antiparallel geschalteten Maschinenstranges auch in der fallenden Flanke des Stromes beim Kommutierungskonverter sichtbar (s. Fig. 5.2), was aber kaum eine Beeinträchtigung des Betriebes mit sich bringt. Vielmehr kann der für die Reluktanzmaschinen typische Stromschweif, der bekanntlich auch zur negativen Momentbildung führen kann, durch weitere hier beschriebene ergänzende Maßnahmen, unterdrückt werden. Die magnetische Energie der stromführenden Strangwicklung wird damit, ohne den Gleichspannungszwischenkreis zu belasten, teilweise direkt in die Folgestrangwicklung weitergeleitet, was grundsätzliche Vorteile mit sich bringt. If the commutation phase from phase winding 1 to phase winding 2 is completed, the current in phase winding 2 is regulated to its final value in accordance with the above procedure. The current forms of the classic converter and commutation converter can be used for a characteristic comparison of the operating behavior. Figs. 4.1 and 4.2 show the time courses for a steady-state operating point for feeding of the machine by the conventional converter and Fig. 5.1 and 5.2, the corresponding current, voltage and Induktivitätszeitverläufe different by the Kommutierungskonverter at two Vorzündwinkeln. Here are the reactions of the free-running clocking by the flow of anti-parallel strand machine also in the falling edge of the current visible when Kommutierungskonverter (s. Fig. 5.2), but which hardly brings a deterioration of the operation with them. Rather, the current tail typical of the reluctance machines, which, as is well known, can also lead to negative moment formation, can be suppressed by additional measures described here. The magnetic energy of the current-carrying phase winding is thus partly passed directly into the following phase winding without loading the DC voltage intermediate circuit, which has fundamental advantages.

Die Ventile und der Zwischenkreis werden damit von der Kommutierungs-Blindleistung mehr entlastet, wodurch die Verluste sinken.The valves and the DC link become more of the commutation reactive power relieves, which reduces losses.

Im folgenden sollen Ergänzungs- und Verbesserungsmöglichkeiten des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Kommutierungskonverters aufgezeigt werden.In the following, supplementary and improvement options of the after Commutation converter operating according to the method are shown.

Da Reluktanzmaschinen im Luftspalt einen stark schwankenden Induktivitätsverlauf aufweisen, sind während der Kommutierung unterschiedliche Zeitkonstanten der beteiligten Zweige wirksam. Dies bedeutet für den Kommutierungskonverter nach Fig. 3 beispielsweise im Motorbetrieb, daß in dem abkommutierenden Zweig noch ein Reststrom fließt, obwohl der aufkommutierende Strom im Nachbarzweig den Sollwert bereits erreicht hat. Da durch den Verbleib des Reststromes in dem Maschinenstrang nach dem Vorzeichenwechsel des lnduktivitätsgradienten unerwünschte negative Luftspaltmomente entstehen, die eine Reduzierung des mittleren Momentes bewirken, sind unterschiedliche Gegenmaßnahmen möglich:
Since reluctance machines in the air gap have a strongly fluctuating inductance curve, different time constants of the branches involved are effective during commutation. This means for the Kommutierungskonverter of FIG. 3, for example during engine operation that in the commutating branch a residual current flows, even though the power in the neighboring branch aufkommutierende the target value has been reached. Since the residual current remains in the machine train after the change of sign of the inductance gradient leads to undesirable negative air gap moments that reduce the mean torque, different countermeasures are possible:

  • I. Da die Einstellung eines optimalen Vorzündwinkels zur Steigerung des Drehmomentes und des totalen Leistungsfaktors bei allen Stromrichtervarianten für Reluktanzmaschinen durchführbar ist, ist dies auch stets bei den nachfolgenden Betrachtungen vorauszusetzen. Für den Kommutierungskonverter kann eine steuerungstechnische Maßnahme zur Unterdrückung der Restströme z. B. so erfolgen, daß eine Zweipunktregelung für den eingeschalteten Strang frühestens dann stattfindet, wenn der Strom in der ausgeschalteten Strangwicklung durch stattfindende Kommutierung auf Null abgeklungen ist, d. h. wenn die Schalter der zu bestromenden Strangwicklung noch eingeschaltet bleiben und der Strom dort solange ansteigt. Bei diesem Verfahren ist mit zusätzlicher Ventilbelastung und Momentenwelligkeit vor allem bei tiefen Drehzahlen und Nennstrom zu rechnen. Diese Nachteile werden aber bei hohen Drehzahlen durch größere Maschinenspannungen stark unterdrückt.I. Since the setting of an optimal pre-ignition angle to increase the torque and the total power factor for all converter variants for Reluctance machines is feasible, this is always the case with the following Assuming considerations. One can be used for the commutation converter Control measure to suppress the residual currents z. B. done so that a two-point control for the switched-on line at the earliest takes place when the current in the switched off winding commutation taking place has decayed to zero, d. H. if the switch is too current winding still remain switched on and the current there as long increases. This procedure involves additional valve loading and Torque ripple, especially at low speeds and rated current. This However, disadvantages are caused by higher machine voltages at high speeds strongly suppressed.
  • II. Eine schaltungstechnische Maßnahme zur Unterdrückung der Restströme ist durch den Einsatz eines Symmetrier-Transformators T (Symmetrierspannungen U1, U2) gegeben, der als Spannungsquelle auf induktivem Wege eine zusätzliche Kommutierungsspannung erzeugt und diese transformatorisch auch dem benachbarten Strang zur Verfügung stellt (Fig. 6). Dieser sollte nach einer ersten Abschätzung eine mindestens so große Induktivität aufweisen wie die mittlere Maschineninduktivität, damit erstere wirksam ist. Der Symmetrier-Transformator T wird in die beiden Maschinenstrangwicklungen in Kreuzschaltung so eingebunden, daß der abkommutierende Zweig eine Kommutierungsspannung erhält, wobei der aufkommutierende Strom im benachbarten Zweig entsprechend der vergrößerten Zweiginduktivität langsamer ansteigt, weshalb die Wahl größerer Induktivitäten nachteilig ist (LTrafo < 2 × LMaschine). Auch hier ist wie bei den vorherigen Varianten eine stärkere Momentenausbeute durch Einstellung des optimalen Vorzündwinkels möglich. Die bei Reluktanzmaschinen typisch unterschiedlich verlaufenden steigenden und abfallenden Flanken des Stromes werden somit symmetriert, wobei in jedem Betirebspunkt eine "weichere" Kommutierung mit den zugehörigen Vorteilen die Folge ist.II. A circuit-technical measure for suppressing the residual currents is provided by the use of a balancing transformer T (balancing voltages U 1 , U 2 ), which generates an additional commutation voltage as an inductive way and also makes this available to the neighboring string in a transformer ( FIG . 6). According to an initial estimate, this should have at least as large an inductance as the mean machine inductance so that the former is effective. The balancing transformer T is integrated in the two machine string windings in a cross connection so that the commutating branch receives a commutation voltage, the commutating current in the neighboring branch increasing more slowly in accordance with the increased branch inductance, which is why the choice of larger inductances is disadvantageous (L transformer <2 × L machine ). Here too, as with the previous variants, a higher torque yield is possible by setting the optimal pre-ignition angle. The rising and falling edges of the current, which typically run differently in reluctance machines, are thus symmetrized, with a "softer" commutation with the associated advantages being the result in each operating point.
  • III. Zur Steigerung des Leistungsfaktors läßt sich ein Kommutierungsbeschleuniger mit einem Kondensator Cz zur Spannungsverstärkung (Uc) und einem IGBT Sz inklusive Inversdiode Dz zur generatorischen Energierückspeisung und motorischen Sperrung für eine Doppelstrangschaltung realisieren (Fig. 7). Der Beschleuniger muß jeweils für ein Strangwicklungspaar, also für die Energieaufnahme von zwei Phasen, ausgelegt werden, welcher dann zur starken Reduzierung des Blindleistungsbedarfes bei gleichzeitiger Vermeidung negativer Drehmomente beitragen kann. Diese Ergänzungsvariante ist insbesondere für Motoren kleinerer Leistungen zu empfehlen.III. To increase the power factor, a commutation accelerator with a capacitor C z for voltage amplification (U c ) and an IGBT S z including an inverse diode D z for regenerative energy recovery and motor blocking for a double-strand circuit can be implemented ( FIG. 7). The accelerator must be designed for one strand winding pair, that is for the energy consumption of two phases, which can then contribute to a strong reduction in the reactive power requirement while avoiding negative torques. This supplementary variant is particularly recommended for engines with lower outputs.
  • IV. Der Einsatz der Kombination von Symmetrier-Transformator T und Kommutierungsbeschleuniger zur Vervollständigung des Kommutierungskonverters (Fig. 8) führt hinsichtlich der erzielbaren mechanischen Leistung und des totalen Leistungsfaktors bei entsprechend optimaler Vorzündung zu besten Resultaten.IV. The use of the combination of balancing transformer T and commutation accelerator to complete the commutation converter ( FIG. 8) leads to the best results in terms of the achievable mechanical performance and the total power factor with a correspondingly optimal pre-ignition.

Claims (8)

1. Verfahren zur Speisung von Reluktanz- und Transversalflußmaschinen mit und ohne Zusatzerregung mittels eines selbstgeführten Wechselrichters mit Gleichspannungs­ zwischenkreis zur Erzeugung unipolarer Ständerströme mit einstellbarer Phasenlage in den Wicklungssträngen der Maschine, gekennzeichnet durch ein Weiterleiten der zur Drehmomenterzeugung erforderlichen magnetischen Energie von einem Wicklungsstrang in den nächsten mit zumindest teilweiser Unterstützung der durch die Flußänderung in dem Wicklungsstrang induzierten Spannungen.1. Method for supplying reluctance and transverse flux machines with and without additional excitation by means of a self-commutated inverter with a DC voltage intermediate circuit for generating unipolar stator currents with adjustable phase position in the winding strands of the machine, characterized by forwarding the magnetic energy required for torque generation from one winding strand to the next with at least partial support of the voltages induced by the flux change in the winding phase. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei stromführende Wicklungsstränge der Maschine antiparallel geschaltet und somit in entgegengesetzter Richtung bestromt werden.2. The method according to claim 1, characterized, that two current-carrying winding strands of the machine are connected in anti-parallel and thus be energized in the opposite direction. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als induktive Verbraucher Maschinen mit gradzahliger Phasenzahl <2, die aus einem oder mehreren Wicklungsstrangpaaren mit 180° el. Phasenversetzung bestehen, eingesetzt werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that as inductive consumers machines with an even number of phases <2, which consist of one or several winding strand pairs with 180 ° el. phase shift exist become. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei 180° el. versetzte Maschinenwicklungsstränge als Last über zwei Dioden antiparallel geschaltet und als einfache oder mehrfache Doppelstrangschaltung ausgeführt werden. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that each two 180 ° el. offset machine winding strands as a load via two diodes connected anti-parallel and designed as a single or multiple double-strand circuit become.   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung der Maschinenkommutierung eine mit Hilfe einer Symmetrierschaltung in den kommutierenden Wicklungssträngen transformatorisch erzeugte Zusatzkommutierungsspannung eingekoppelt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized, that to support machine commutation one with the help of a balun in the commutating winding strands generated transformer Additional commutation voltage is coupled. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einphasen-Symmetriertransformator (T) zur Erzeugung der transformatorischen Zusatzkommutierungsspannungen in Reihe zu den parallelgeschalteten Wicklungssträngen der Maschine mit einer Phasendrehung von 180° el. geschaltet wird.6. The method according to claim 5, characterized, that a single-phase balun (T) to generate the transformer Additional commutation voltages in series with the parallel winding strands the machine is switched with a phase rotation of 180 ° el. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Kommutierungsbeschleuniger bestehend aus einem Kondensator und einem Schalter inkl. einer Inversdiode eine zusätzliche Spannung zur gleichzeitigen Beschleunigung des Kommutierungsvorganges in zwei antiparallel geschalteten Wicklungssträngen erzeugt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized, that by a commutation accelerator consisting of a capacitor and a Switch incl. An inverse diode an additional voltage for simultaneous acceleration of the commutation process in two antiparallel connected winding strands becomes. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch endliche Stromsteilheiten bedingten Symmetrier- bzw. Kommutierungszeiten der Strangströme innerhalb eines Wicklungsstrangpaares durch Einstellung eines Vorzündwinkels verkürzt werden.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized, that the symmetry or commutation times caused by finite current steepness of the phase currents within a winding phase pair by setting one Preignition angle can be shortened.
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