DE2115172B2 - Schaltungsanordnung zum speisen eines wechselstrommotors aus einer gleichspannungsquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Speisen eines Wechselstrommotors aus einer Gleich-

spannungsquelle, dessen Phasenwicklungen jeweils aus zwei einander entgegengesetzt gewickelten Spulen bestehen, die an ihrem einen Ende mit einem gemeinsamen Sternpunkt und an ihrem anderen Ende jeweils getrennt voneinander mit je einer kontaktlosen

Schalteinrichtung verbunden sind, und mit einer von Betriebsdaten der Schaltungsanordnung oder des Motors beeinflußten Signalquelle, die ein den Motorstrom steuerndes Führungssignal abgibt
Bei einem bekannten Mehrphasen-Synchronmotor

jo (OE-PS 246 270), der aus einer Gleichspannungsquelle gespeist wird, und bei dem die dem bifilar gewickelten Motor entsprechend der Phasendrehung in den Halbperiodenzeitpunkten durch Ein- und Ausschalten der Thyristor-Schalter der entsprechenden Wicklung

das umlaufende Magnetfeld erzeugt wird, wird die Synchronisierung des Ein- und Ausschaltens der Thyristoren durch einen Steuer-Impulsgenerator bewirkt Bei dieser Anordnung ist keine Stromregelung und damit auch keine Strombegrenzung vorgesehen, so

jo daß überdimensionierte Thyristorschalter als Endstufen verwendet werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die Phasenströme des Motors infolge des Ein- und Ausschaltens der Halbperioden keine Sinuscharakteristik aufweisen, wodurch die Momentanwerte der Motorströme veränderlich sind. Im Motor entstehen höhere harmonische Schwingungen, die veränderliche Schwingungen im Motor bewirken.

Es ist ferner eine Anordnung zur Speisung eines Drehstrom-Asynchronmotors bekannt (FR-PS 14 08 172, Fig.7), bei der eine Stromregelung durch Pulsbreitenmodulation stattfindet indem für jede Phasenwicklung ein Zweipunktregler vorgesehen ist, dem sinusförmige Stromsollwerte vorgegeben sind. Die hier verwendeten Phasenwicklungen sind jedoch nicht geteilt

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß ein bestimmter Magnetfluß in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen eingehalten werden kann, die Phasenströme des Motors Sinuscharakteristik aufweisen und letztlich der Wirkungsgrad des Motors vergrößert wird.

Dies wird gemäß einem ersten Lösungsvorschlag erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die von einem Impulsgenerator angesteuerte Signalquelle aus einem Halbwellen-Schieberegister mit nachgeschalteter Entschlüsselungsmatrix einschließlich einem Impedanzwandler besteht, die an ihrem Ausgang um 120° elektrisch gegeneinander versetzt, sinusförmige Halbwellenspannungen abgibt, die dem Zweipunktregler eines jeder Phasenwicklung zugeordneten, breitenmodulierbare Impulse erzeugenden Stromreglerkreises als Sollwerte vorgegeben sind, dem als Istwert der an einem Meßwiderstand erfaßte Motorstrom über ein Verzögerungsglied zugeführt ist, daß der Ausgang jedes Zweipunktreglers über ein Verzögerungsglied mit den ersten Eingängen von zwei Torschaltungen, die die

ihnen jeweils nachgeschaltete, aus einem Impulsinverter bestehende kontaktlose Schalteinrichtung steuern, verbunden ist, und daß jeder Regelkreis eine von der Entschlüsselungsmatrix ausgesteuerte, bistabile Multivibratorschaltung aufweist, deren Ausgänge mit den zweiten Eingängen der Torschaltungen verbunden sind und diese abwechselnd ansteuert

Gemäß der zweiten Lösung der obigen Aufgabe läßt sich die schaltungsanordnung auch so ausbilden, daß die von einem Impulsgenerator angesteuerte Signalquelle aus einem Vollwellen-Schieberegister mit nachgeschalteter Entschlüsselungsmatrix einschließlich einem Inpedanzwandler besteht, die an ihrem Ausgang um 120° elektrisch gegeneinander versetzt, sinusförmige Spannungen abgibt, deren positive bzw. negative Halbwellen dem einen von zwei Zweipunktreglern eines jeder Phasenwicklung zugeordneten, breitenmodulierbare Impulse erzeugenden Stromregelkreises als Sollwerte vorgegeber sind, dem als Istwert der an einem Meßwiderstand erfaßte Motorstrom über ein Verzögerungsglied zuführbar ist, und daß der Ausgang jedes Zweipunktreglers über ein Verzögerungsglied an den Eingang einer Torschaltung angeschlossen ist, die die ihr nachgeschaltete, aus einem Impulsinverter bestehende, kontaktlose Schalteinrichtung steuert

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß infolge der Stromregelung die Impulsinverter nicht überdimensioniert werden müssen, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Anordnung verbessert wird. Von der Gleichspannung aus läßt sich der sinusförmige Stromverlauf der zu jeder beliebigen Drehzahl gehörenden Frequenz sicherstellen, wodurch der Motor einen gleichförmigen Lauf erhält, nicht durch Oberwellen zusätzlich erwärmt wird, also einen besseren Wirkungsgrad aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

F i g. 1 Die Anordnung eines Asynchronmotors mit der Impulsbreitenmodulationssteuereinheit der Leistungsimpulsinverter und die schematische Anordnung der die sinusförmigen Halbwellenspannungen erzeugenden Einheit,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform der breitenmodulierten Steuereinheit der Leistungsimpulsinverter.

Die in F i g. 1 gezeigte Anordnung umfaßt die Speisespannungsquelle 1, den Asynchronmotor 2, die für die einzelnen Phasenwicklungspaare des Motors impulsbreitenmodulierte Spannungen erzeugenden Einheiten 9R, 9S, 97" und die die steuernde Si.ius-Halbwellenspannung erzeugende Einheit.

Da 9R, 9S, 97"je Phasenwicklungspaar gleich sind, ist nur die Beschreibung der Einheit 9 7"notwendig.

Vom Punkt 26 aus wird das Ausgangssignal des durch eine Impedanz oder Gleichspannung gesteuerten Impulsgenerators 25 an das Schieberegister 24 und an den digital-analogen Umformer 20 gelegt.

Die Signale des Schieberegisters werden zur Entschlüsselungsmatrix 23 geleitet, von deren Ausgang sie an den die Sinus-Halbwellen erzeugenden Impedanzwandler 22 angeschlossen werden, der Impedanzteiler gemäß der Sinusfunktion enthält, wobei die Teiler von einer ODER-Torschaltung zusammengefaßt werden, so daß auf den Leitungen r, s, t um 120° verschobene Sinus-Halbwellensteuerspannungen erscheinen. Die Leitung ί wird zu einem der Eingänge eines Zweipunktreglers 16 geleitet während die dem Strom der Ausgangsimpulsinverter 7, 8 proportionale Spannung vnn der MeßimDedanz 11 über das Verzögerungsglied 12 zum anderen Eingang des Zweipunktreglers geleitet wird.

Die breitenmodulierten Ausgungsimpulse des Zweipunktreglers werden über das Verzögerungsglied 12 zu den mit den Verstärkern 14, 15 zusammengebauten Torschaltungen weitergeleitet Der Ausgang des Verstärkers 15 ist an den Eingang des Leistungsimpulsinverters 7 und der Ausgang des Verstärkers 14 an den Eingang des Leistungsimpulsinverters 8 angeschlossen. Ein Umlauf des Registers 24 erzeugt Sinus-Halbwellen auf der Leitung t Die Kippschaltung 10 dient zur Weiterleitung von geraden, bzw. ungeraden Halbwellen zu den Impulsinvertern 7, bzw. 8, wobei die Schaltung von der Entschlüsselungsmatrix 23 über den Eingang 18 gesteuert wird.

Der Motorstrom wird von der Größe der Amplituden der Sinus-Steuerspannung auf den Leitungen r, s, t bestimmt wobei der Abfall des Motorstroms automatisch einen Anstieg der Klemmspannung des Motors hervorruft

Zur Begrenzung und/oder Regelung des Motorstromes dienen eine Einstelleinheit 21 und der Digital-Analog-Umformer 20&

Der Stcuerungspunkt 17 kann zur Beeinflussung des Ausmaßes der Breitenmodulation, Punkt 19 zur Rückstellung des Systems, Punkt 31 zur Rückstellung der Matrix 23 und zur Durchschaltung der Torschaltung bei Richtungswechsel verwendet werden.

Die Leitungen 27, 28 erfüllen die für die Leitung 18 beschriebene Aufgabe in bezug auf die Einheiten 9R, 9S. An den Rotor 3 des Motors ist der Digitalsender 4 angeschlossen, an dessen Ausgängen 5,6 die um 90° in ihrer Phase verschobenen Signale für die Regelstromkreise abgenommen werden.

F i g. 2 stellt eine andere Ausführung der in F i g. 1 gezeigten Einheiten 9R, 9S, 9T dar, und zwar für ein Phasenwicklungspaar.

An den Halbwicklungen T+ und 7"- sind unabhängige Breitenmodulationseinheiten angeordnet. Wird diese Anordnung verwendet, kann die die geraden und ungeraden Signale trennende Kippstufe 10 der F i g. 1 fortfallen. Statt des Halbwellen-Schieberegisters 24 wird ein Vollwellen-Schieberegister verwendet und von der Entschlüsselungsmatrix werden die geraden und ungeraden, steuernden Sinus-Halbwellen f+ bzw. ivoneinander getrennt geschaltet Die Steuerung der Halbwicklung T+ ist proportional der Halbwellen-Steuerspannung t- und dem Strom des Inverters 8. Die dem Meßwiderstand 73 entnommene Spannung wird vom Integrierglied 82 an den Zweipunktregler 79 gekoppelt, wobei das am Ausgang erscheinende breitenmodulierte Signal vom Verzögerungsglied 80 und dem mit einem Verstärker zusammengebauten Torsystem an den Eingang des Inverters 8 abgegeben wird.

Die Steuerung der Halbwicklung T+ ist gleich derjenigen der Halbwicklung T-, welche das Sinus-Halbwellen-Steuersignal der Steuerung f+, den Zweipunktregler 78, das Integrationsglied 75, das Verzögerungsglied 77, die mit einem Verstärker zusammengebaute Torschaltung 76, den Impulsinverter 7, den Meßwiderstand 74 des lmpulsinverters in sich schließt. Punkt 83 dient zur Beeinflussung der Modulationsstärke oder zur Schließung des Tores.

Zum Betrieb der Schaltungsanordnung kann am Punkt 26 (Fig. 1) der Ausgang eines Drehzahlreglers angeschlossen werden. Man kann auch am Punkt 26 eine feste Frequenz vorgeben, welche so gewählt wird, daß

der Motor das Höchstmoment abgibt; zusätzlich wird am Punkt 17 der Ausgang eines Drehzahlreglers angeschlossen.

Die Schaltungsanordnung kann ganz allgemein auch in Servoregelkreisen eingesetzt werden, z, B. bei Vorschubantrieben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Speisen eines Wechselstrommotors aus einer Gleichspannungsquelle, dessen Phasenwicklung jeweils aus zwei einander entgegengesetzt gewickelten Spulen bestehen, die an ihrem einen Ende mit einem gemeinsamen Sternpunkt und an ihrem anderen Ende jeweils getrennt voneinander mit je einer kontaktlosen Schalteinrichtung verbunden sind, und mit einer von Betriebsdaten der Schaltungsanordnung oder des Motors beeinflußten Signalquelle, die ein den Motorstrom steuerndes Führungssignal abgibt, d a durch gekennzeichnet, daß die von einem Impulsgenerator (25) angesteuerte Signalquelle aus einem Halbwellen-Schieberegister (24) mit nachgeschalteter Entschlüsselungsmatrix (23) einschließlich einem impedanzwandler (22) besteht, die an ihrem Ausgang um 120° elektrisch gegeneinander versetzte, sinusförmige Halbwellenspannungen abgibt, die dem Zweipunktregler (16) eines jeder Phasenwicklung (R⁺, R-; S⁺, S-; T⁺, T) zugeordneten, breitenmodulierbare Impulse erzeugenden Stromregelkreis als Sollwerte (n, su t\) vorgegeben sind, dem als Istwert der an einem Meßwiderstand (11) erfaßte Motorstrom über ein Verzögerungsglied (12) zugeführt ist, daß der Ausgang jedes Zweipunktreglers (16) über ein Verzögerungsglied (13) mit den ersten Eingängen von zwei Torschaltungen (14,15), die die ihnen jeweils nachgeschaltete, aus einem Impulsinverter bestehende kontaktlose Schalteinrichtung steuern, verbunden ist, und daß jeder Regelkreis (9Ä, 9S, 97) eine von der Entschlüsselungsmatrix (23) ausgesteuerte, bistabile Multivibratorschaltung (10) aufweist, deren Ausgänge mit den zweiten Eingängen der Torschaltungen (14,15) verbunden sind und diese abwechselnd ansteuert.

2. Schaltungsanordnung zum Speisen eines Wechselstrommotors aus einer Gleichspannungsquelle, dessen Phasenwicklung jeweils aus zwei einander entgegengesetzt gewickelten Spulen bestehen, die an ihrem einen Ende mit einem gemeinsamen Sternpunkt und an ihrem anderen Ende jeweils getrennt voneinander mit je einer kontaktlosen Schaltungseinrichtung verbunden sind, und mit einer von Betriebsdaten der Schaltungsanordnung oder des Motors beeinflußten Signalquelle, die ein den Motorstrom steuerndes Führungssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Impulsgenerator (25) angesteuerte Signalquelle aus einem Vollwellen-Schieberegister (24) mit nachgeschalteter Entschlüsselungsmatnx (23) einschließlich einem Impedanzwandler (22) besteht, die an ihrem Ausgang um 120° elektrisch gegeneinander versetzte, sinusförmige Spannungen abgibt, deren positive bzw. negative Halbwellen (t⁺, t~) dem einen von zwei Zweipunktreglern (78, 79) eines jeder Phasenwicklung (R⁺, R-; S⁺, S-; T⁺, T-) zugeordneten, breitenmodulierbare Impulse erzeugenden Stromregelkreises als Sollwerte vorgegeben sind, dem als Istwert der an einem Meßwiderstand (73,74) erfaßte Motorstrom über ein Verzögerungsglied (75, 82) zuführbar ist, und daß der Ausgang jedes Zweipunktreglers (78, 79) über ein Verzögerungsglied (77, 80) an den Eingang einer Torschaltung (76, 81) angeschlossen ist, die die ihr nachgeschaltete, aus einem Impulsinverter bestehende, kontaktlose Schalteinrichtung (7,8) steuert