DE2504890C2 - Starter-Generator-Anlage - Google Patents

Starter-Generator-Anlage

Info

Publication number
DE2504890C2
DE2504890C2 DE2504890A DE2504890A DE2504890C2 DE 2504890 C2 DE2504890 C2 DE 2504890C2 DE 2504890 A DE2504890 A DE 2504890A DE 2504890 A DE2504890 A DE 2504890A DE 2504890 C2 DE2504890 C2 DE 2504890C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
phase
current
machine
positive
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2504890A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2504890A1 (de
Inventor
David Logan Fairview Pa. Lafuze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE2504890A1 publication Critical patent/DE2504890A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2504890C2 publication Critical patent/DE2504890C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/08—Control of generator circuit during starting or stopping of driving means, e.g. for initiating excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/30—Special adaptation of control arrangements for generators for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Starter-Generator-Anlage, enthaltend eine dynamoelektrische Maschine, die sowohl als bürstenloser Gleichstrommotor als auch als Wechselstromgenerator betreibbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine dera/tige Starter-Generator-Anlage ist aus der US-PS 32 64 482 bekannt Diese bek.-.-.nte Starter-Generator-Anlage enthält eine in einer Gasturbinenanlage integrierte Wechselstrommaschine, die zum einen als Generator und zum anderen als Motor zum Starter: der Gasturbine betrieben werden kann. Die Wechselstrommaschin'; weist eine mehrphasige Statorwicklung und zahlreiche Permanentmagnet-Rotorpole auf, die auf einem Rotor der Gasturbine angeordnet sind. Zwischen der die Maschinenankerwicklungen darstellenden mehrphasigen Statorwicklung und einer als Speisespannungsquelle dienenden Gleichstromquelle befindet sich eine aus torsteuerbaren Schaltelementen aufgebaute Schalt- und Gleichrichtereinrichtung, die es ermöglicht die Wechselstrommaschine wahlweise als bürstenloser Motor in Abhängigkeit von der Drehstellung des Rotors und als Generator zu betreiben. Der Generatorbetrieb ist relativ einfach, da die hierbei erzeugten Wechselströme vor der Einspeisung in die Gleichstromquelle lediglich gleichgerichtet werden müssen. Schwieriger gcstaltet sich der Motorbetrieb, und zwar insbesondere das Anififen vom anfänglichen Ruhezustand aus. Solange nämlich die angetriebene Wechselstrommaschine noch keine ausreichend hohe Gegen-EMK erzeugt ist es nicht ohne weiteres möglich, den von der Gleichstromquelle durch eine Phase der Ankerwicklung getriebenen Gleichstrom zu der diese Phase ablösenden Phase zu kommutieren. Man hat daher die Verwendung eines mit den Ankerwicklungen verbundenen Transformators in Verbindung mit Kcmmutierungskondensatoren oder
so die Benutzung eines mechanischen Kommutators in Betracht gezogen. Weiterhin ist die Möglichkeit angegeben, die noch stillstehende Maschine mit einer Wechselstromcu'elle zu verbinden und zunächst nach Art eines Asynchronmotors zu betreiben. Sobald eine hinreichend hohe Gegen-EMK erzeugt wird, erfo'gt die Umschaltung auf den üblichen Motorbetrieb mit Speisung aus der Gleichstromquelle unter Verwendung selbsttätig arbeitender Kommutierungsschaltungen.
Bei anderen herkömmlichen Starter-Generator-Anla-
bo gen mit einer als Motor betriebenen dynamoelektrischen Maschine zum Starten einer dynamischen Last, beispielsweise eines Düsentriebwerks ode? eines Verbrennungsmotors, wird der Startermotor abgeschaltet sobald beispielsweise das Düsentriebwerk seine Leer-
f)5 laufdrehzahl erreicht f!?t. Es wird dann eine vom Triebwerk angetriebene Konstantdrehzahl-Wechselstromgeneratoranordnung eingeschaltet, die elektrische Energie für die Gesamtanlage und weitere Verbraucher, wie sie
beispielsweise in einem Flugzeug vorkommen, liefert.
Ferner sind Anlagen als bekannt vorausgesetzt, die von einer einzigen dynamoelektrischen Gleichstrommaschine mit umschaltbaren Wicklungen Gebrauch machen, so daß die Maschine zum einen als Motor und zum s anderen als Generator betrieben werden kann. Bei einer derartigen Anlage muß man jedoch eine relativ komplizierte Wicklungsumschaltung vornehmen, sobald das Triebwerk auf Touren gebracht worden ist und die Maschine a!s Gleichstromgenerator arbeiten soll. Soll der Generator eine Wechselstromquelle speisen, ist es zusätzlich erforderlich, die vom Generator gelieferte Gleichspannung in eine Wechselspannung gewünschter Frequenz umzuformen.
Diese herkömmlichen Anlagen mit Wicklungsumschaltungen und/oder separaten Startermaschinen sind im Hinblick auf die auszuführenden Umschaltungen äußerst kompliziert und aufwendig. Darüber hinaus sind diese Anlagen sehr groß und weisen oft keine große Zuverlässigkeit auf, was dadurch bedingt ist, daß vieie Hauptkomponenten einer rotierenden dynamoelektrischen Maschine umgeschaltet oder verändert werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Starter-Generator-Anlage der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß sie unter Vermeidung eines großen Schaltungsaufwands sowie komplexer Umschaltvorgänge vom anfänglichen Ruhezustand aus im Motorbetrieb anlaufen und im Generatorbetrieb eine beliebige konstante Frequenz abgeben kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Die mehrphasige Speisespannungsquelle stellt in Verbindung mit der Umformereinrichtung und deren Ansteuerung in Abhängigkeit von der Rotorposition sicher, daß die Anlage ohne weiteres vom Stillstand aus anlaufen und über den gesamten Motorbetriebsbereich als bürstenloser Gleichstrommotor arbeiten känii. Die in der Ufnförniereinrichtung vorgesehenen torsteuerbaren Schaltelemente werden selektiv in den leitenden Zustand gebracht und derart phasengesteuert, daß in Abhängigkeit von den Speisespannungsphasen und der Rotorposition in den richtigen Ankerwicklungen der Maschine ein Stromfluß passender Größe und Richtung auftritt Die auf die Speisespannungsphasen ansprechende und zum aufeinanderfolgenden Torsteuern der Schaltelemente dienende Torsteuereinrichtung stellt sicher, daß nur diejenigen Schaltelemente freigegeben werden, bei denen die Phase der Speisespannung gerade richtig ist. Die phasengesteuerten Schaltelemente der Umformereinrichtung 50, führen somit die Funktion der Kommutierung bzw. Umschaltung des Stroms zwischen den Ankerwicklungen in Abhängigkeit von der Rotorposition während der gesamten Motorbetriebsart vom Stillstand an aus und arbeiten darüber hinaus im Generatorbetrieb unter Zu- fuhr des Bezugsschwingungssignals der Bezugsschwingungsquelle als Frequenzwandler, so daß die Ausgangsgröße der Anlage eine durch die Bezugsschwingungsquelle beliebig festgelegte, konstante Frequenz aufweist. Die Anlage ist so ausgebildet, daß nahezu alle Komponenten und Elemente bei beiden Betriebsarten Verwendung finden.
Die dynamoelektrische Maschine wird im folgenden auch als Hauptmaschine bezeichnet und zusätzlich zu dieser Hauptmaschine werden bei einem bevorzugten es Ausfühmngsbeispiei zwei weitere dynamoelektrische Maschinen als Hilfsmaschinen in der Anlage benutzt. Bei allen drei Maschinen handelt es sich, allgemein gesagt, um Synchronmaschinen, die zusammen mit einer dynamischen Belastung, beispielsweise einem Düsentriebwerk oder einem Verbrennungsmotor, auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Die Funktionen der drei dynamoelektrischen Maschinen sollen im folgenden kurz beschrieben werden:
Die Hauptmaschine (in F i g. 1: Teil 10) oder einfacher »die Maschine« ist als Synchronmaschine ausgebildet, d. h- sie hat ein gleichstromcrregtes Feld. Im Motorbetrieb treibt die Maschine das Düsentriebwerk von einem anfänglichen Ruhezustand bis zu einer Arbeitsdrehzahl an. Danach wird die Maschine im Generatorbetrieb von dem Düsentriebwerk angetrieben und arbeitet als Wechselstromgenerator, dessen Ausgangsfrequenz sich im Gegensatz zur Ausgangsfrequenz der Anlage ändert.
Eine zweite dynamoelektrische Maschine (in Fig. 1: Teil 12), die auch Erregermaschine genannt wird, arbeitet im Motorbetrieb als rotierender Transformator und im Generatorbciricu als Synchrcricrrcgcrmsichine rnü vertauschtem Innen- und Außenaufbau, d. h, das Gleichstromerregerfeld befindet sich im Stator, und der Anker dreht sich. Die Erregermaschine bildet die FeIdstromquellc für die Hauptmaschine, hat aber auch noch andere Funktionen.
Eine dritte dynamoelektrische Maschine (in Fig. 1: Teil 14) arbeitet im Generatorbetrieb als Permanentmagnetgenerator und dient als Feldstromquelle für die zweite MLichine. Darüber hinaus hat sie insbesondere im Motorbetrieb weitere Funktionen, die noch im einzelnen erläutert werden.
Wie bereits erwähnt, wird die r.ach der Erfindung ausgebildete Starter-Generaior-Artlage vorzugsweise für ein Düsentriebwerk verwendet, wobei in diesem Fall die Anlage derart getroffen ist. daß die Feldwicklungen der mit mehreren Ankerwicklungen ausgerüsteten dynamoelektrischen Maschine auf dem über eine Welle iuit dc~ Düsentriebwerk verbundenen Maschinenrotor angeordnet sind.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Umformereinrichtung mehrere Umformer mit einer Anzahl von phasengesteuerten Gleichrichtergruppen auf. die jeweils vorzugsweise aus steuerbaren Siliciumglcichrichlern bestehen. Die steuerbaren Siliciumgleichrichter arbeiten während des Motorbetriebs als Kommutierungs- oder Schaltelemente. Beim Motorbetrieb werden Signale, die die Rotorposition der Hauptmaschine darstellen, in geeigneten Logikschaltungen verarbeitet, um Signale zu erzeugen, die die einzelnen Gleichrichter in den Gleichrichtergruppen derart sieuern, daß der Strom jeweils auf die richtige Ankerwicklung der Hauptmaschine umgeschaltet wird. Während des Motorbetriebs werden die Gleichrichter von einer. Speisespannung konstanter Frequenz, beispielsweise 400 Hz in einem Flugzeug, gespeist und die vom Rotorpositionsfühler angesteuerte Logik veranlaßt eine selektive Zündung der Gleichrichter in derjenigen Gleichrichtergruppe, die der richtigen Phase zugeordnet ist, um den in und aus den ausgewählten Wicklungen fließenden Strom zu steuern und damit ein positives Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Nachdem das Düsentriebwerk eine Drehzahl erreicht hat, bei der es in der Lage ist, sich selbst zu unterhalten, wird die Anlage vom Motorbetrieb in den Generatorbetrieb umgeschaltet bei dem die Hauptmaschine jetzt als Synchrongenerator arbeitet dessen variable Ausgangsfrequenz von den
jetzt als Frequenzwandlern verwendeten Umformern in eine konstante Frequenz, beispielsweise 400 Hz, umgeformt wird. Beim Umschalten vom Motor- auf den Generatorbetrieb werden sowohl die auf die Rotorposition ansprechende Logik als auch die die Speisephase berücksichtigende Zündlogik gesperrt, und die Speisespannung wird abgeschaltet. Ein Bezugsschwingungsgenerator wird in Gang gesetzt und benutzt, um die Zündung der einzelnen steuerbaren Siliciumgleichrichter als Funktion des Bezugsschwingungssignals konstanter Frequenz und der verketteten Ausgangsspannung des Generators zu steuern.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Starter-Generator-Gcsamtanlage mit einer einzigen dynamoelektrischen Maschine und mit Steuerschaltungen zum Umschalten des Stroms auf die richtigen Ankerwicklungen und Steuern des Strompegels während des Motorbetriebs und zum Umformen der Ausgangsfrequenz der dynamoelektrischen Maschine in eine konstante Frequenz während des Generatorbetriebs,
F i g. 2 Schaltbilder von demjenigen Schaltungsteil der Fig. 1, der zum Steuern des Strompegels in der Maschine und der Felderregung dient,
F i g. 3 ein Schaltbild der Maschinenankerwicklungen und der phasensteuerbaren Siliciunigleichrichtergruppen, die die der Maschine zugeordneten Umformer bilden,
F i g. 4 ein Schaltbild mit den Zündschaltungen für die Gleicl -ichtergruppen,
Fig.5a bis 5e Zeitverläufe der Speisespannungen und von daraus abgeleiteten verketteten Spannungen, die zum Erzeugen von phasenabhängigen Austastsignalen für die Gleichrichtergruppen dienen,
Fig.6 die speisephasenabhängige Steuerlogikschaltung,
Fig.7 Zeitverläufe von Signalen, die in der in der F i g. 6 dargestellten Logikschaltung auftreten,
Fig.8 Zeitverläufe der beim Motorbetrieb in der Maschine erzeugten Spannungen und ihre Phasenbeziehung zu Rotorpositionssignalcn und
F i g. 9 ein Schaltbild der den Rotorpositionsfühlern zugeordneten Logikschaltung, die zur Steuerung der Zündung der phasengesteuerten Gleichrichter in den Gleichrichtergruppen dient.
Die F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Gesamtanlage, in der eine dynamoelektrische Maschinenanordnung sowohl als bürstenloser Gleichstrommotor zum Antreiben einer dynamischen Belastung, beispielsweise eines Düsentriebwerks, und als ein vom Düsentriebwerk angetriebener Synchrongenerator benutzt wird, nachdem das Düsentriebwerk gezündet hat und auf Touren gebracht worden ist Die Anlage besteht aus vier Unteranlagen. Die erste Unteranlage ist die Hauptenergiekette 1, die die dynamoelektrische Maschine und die ihr zugeordneten Erregerelemente enthält Die Zyklowandler oder Frequenzumformer, die während des Motorbetriebs den Stromfluß zu den richtigen Wicklungen der Hauptmaschine selektiv schalten und die während des Generatorbetriebs die variable Frequenz des Generators in eine konstante Frequenz umformen, sind bei 2 gezeigt Ferner ist eine Stromsteueranlage 3 vorgesehen, die während des Motorbetriebs in der Maschine den Strompegel steuert, wozu sowohl der Eingangsstrom als auch der Maschinenstrom abgefühlt wird, um den Zündwinkel der steuerbaren Gleichrichter in den Zyklowandlern zu steuern, damit der Ankerstrom während des Molorbetriebs gesteuert werden kann. Die Stromsteueranlage enthält Mittel zum Abfühlen des Sirompegels in der Maschine, um den Strom auf einem gewünschten Pegel zu halten, als auch Mittel zum Abschwächen des Feldes der Hauptmaschine, um die Anla ge während der Überwachung auf einer vorbestimmten Drehzahl zu halten. Das vierte Untersystem enthält die Steuerschaltungen, die die Zyklowandlergleichrichter während des Motorbetriebs in der richtigen Reihenfol ge zünden, um den richtigen Ankerwicklungen den Strom als Funktion der Rotorstellung und Speisephase zuzuführen, und die während des Generatorbetriebs die Phasenvoreilung und Phasennacheilung derselben Gleichrichter steuern, um aus dem variablen Frequenz eingang einen konstanten Frequenzausgang zu erzeu gen.
Die Hauptenergiekette enthält eine auf einer Welle 11 angeordnete Hauptmaschine 10. bei der es sich vorzugsweise um eine Synchronmaschine mit am Rotor befestigten Gleichstromfeldwicklungen und mit einem am Stator befestigten 6-Phasenanker handelt Auf derselben Welle U wie die Hauptmaschine 10 befindet sich ein Erregergenerator 12, dessen Rotor die Ankerwicklungen und dessen Stator die Feldwicklungen trägt. Die Erregerfeldwicklungen sind die einzigen Elemente der Anlage, die zwischen der Motor- und der Generatorbetriebsart durch Schalten modifiziert werden. Das Erregerfeld ist während des Motorbetriebs als dreiphasige Sternschaltung geschaltet und wird über eine Steuer schaltung 13 für die Felderregung und Feldwicklungs verbindung von einer Wechselstromquelle gespeist und ist während des Generatorbetriebs in Reihe geschaltet und wird von einer Gleichspannungsquelle erregt, so daß der Generator mit vertauschtem Innen- und Außen-
J5 aufbau arbeitet.
Die Art und Weise, wie die Erregerfeldwicklungen beim Umschalten zwischen dem Motor- und Generatorbetrieb modifiziert werden, sind in der DE-ÖS 25 04 834 ausführlich beschrieben.
Die in der Rotorwicklung der Erregermaschine 12 induzierten Spannungen werden in einer nicht dargestellten Gleichrichterbrücke gleichgerichtet, die auf oder innerhalb der Welle befestigt ist. Die Gleichrichterbrücke liefert die Gleichstromerregung für die Hauptmaschine. Ferner ist auf der Welle 11 ein Permanentmagnetgenerator 14 angebracht, dessen Rotor aus mehreren Permanentmagnetpolpaaren besteht und dessen Ankerwicklung den Stator bildet. Der Permanentmagnetgenerator liefert die Gleichstromfelderregung für die Erregermaschine 12 während des Generatorbetriebs und gestattet es, die Rotorstellung der Hauptmaschiiie während des Motorbetriebs zu bestimmen, wobei die Rotorstellung von der Frequenzwandleranlage 2 zum Steuern der Stromzufuhr zu den Ankerwicklungen verwendet wird. Zu diesem Zweck sind drei Hallgeneratoren 15,16 und 17 im Luftspalt des Permanentmagnetgenerators 14 angeordnet Die Hallgeneratoren sind um 120° elektrisch in bezug auf die Permanentmagnetpolpaare versetzt und befinden sich in einer magnetfluß- fühlenden Beziehung zu den Permanentmagneten des Rotors. Die Hallgeneratoren werden dadurch erregt, daß eine von einer Gleichstromquelle 18 herrührende Spannung an ein Stirnflächenpaar des Hallgeneratorwerkstoffs gelegt wird. Im Hallelement wird eine Spanes nung erzeugt, die der dem Hallelement ausgesetzten Magnetflußdichte proportional ist Wenn sich daher der Rotor des Permanentmagnetgenerators 14 dreht ändert sich die Spannung an den jeweiligen Hallgenerato-
ΊΆ ■53
ίο
ren als Funktion der Flußdichte von 0 bis zu einem maximalen Wert, so daß drei trapezförmige Spannungen entstehen, die jeweils um 120° elektrisch gegeneinander versetzt sind. Der Ausgang der Hallfühler stellt daher die Position des Rotors des Permanentmagnetgenerators dar. Wenn der Rotor des Permanentmagnetgenerators derart ausgebildet ist, daß er dieselbe Anzahl von Polpaaren wie die Hauptmaschine aufweist und die Pole des Permrnentmagnetgenerators mit den Polen der Hauptmaschine ausgerichtet sind, ist die Rotorstellung der Hauptmaschine bekannt, wenn die Rotorstellung des Permanentmagnetgenerators bekannt ist. Die Ausgangssignale der Hallelemente 15 bis 17 kann man daher verwenden, um die Schaltvorgänge der torgesteuerten Elemente in den Frequenzwandlern zu steuern, damit der Strom der richtigen Wicklung im Anker der Hauptmaschine zugeführt werden kann.
Zu diesem Zweck werden die drei Ausgangssignale der Hallfühler einem Rotorpositionslogiknetzwerk 20 zugeführt, das die sich ändernden Hallspannungen in sechs Freigabesignale mit einer Dauer von 120° umformt, um die Durchschaltzeit der sechs Gleichrichter in jeder Gruppe zu steuern. Diese Rotorpositionslogiksignale werden über geeignete Leitungen den einzelnen Frequenzwandlern zugeführt, die die Frequenzwandleranlage 2 bilden.
Die Frequenzwandleranlage 2 enthält drei Frequenzwandler 21,22 und 23 mit zugehörigen Ausgangsfiltern, die über Leitungen 25,26 und 27 und über ein drehzahlgesteuertes Schaltglied, das der Einfachheit halber in Form von drei einpoligen Umschaltern 28, 29 und 30 dargestellt ist, entweder an Anschlüsse 31 einer 400-Hz-Speisespannung oder an Anschlüsse 32 anschließbar sind, die zu einer elektrischen Belastung oder zu einem elektrischen Verbraucher führen. Die einpoligen Umschalter werden von einem Versorgungsabschaltnetzwerk 33 gesteuert, das die einpoligen Umschalter in eine solche Schaltstellung bringt, daß die Frequenzwandler mit der 400-Hz-Speisespannung verbunden sind, wenn sich die Anlage mit Startbetrieb befindet. Sobald die Hauptmaschine 10 das Düsentriebwerk bis auf die Leerlaufdrehzahl gebracht hat, veranlaßt das Versorgungsabschaltnetzwerk 33, daß die einpoligen Umschalter umgeschaltet werden, um die Speisespannungsquelle konstanter Frequenz von den Umformern oder Wandlern zu trennen und den Ausgang der Frequenzwandler mit dem elektrischen Verbraucher zu verbinden, der während des Generatorbetriebs das Konstantfrequenzausgangssignal erhält.
Jeder der Frequenzwandler 21 bis 23 enthält zwei Gruppen von entgegengesetzt gepolten steuerbaren Siliciumgleichrichtern oder steuerbaren Siliciumthyristoren, die zur Steuerung ihrer Durchschaltzeiten selektiv torgesteuert werden. Jede Gruppe enthält sechs Siliciumgleichrichter, und zwar jeweils einen für jede von sechs Wicklungen des Sechsphasenankers. Entgegengesetzt gepolte Gleichrichtergruppen sind für jede Versorgungsphase vorgesehen, um während des Motorbetriebs einen Stromfluß in die betreffenden Wicklungen und aus den betreffenden Wicklungen zu gestatten und um während der Gleichrichtung und Wechselrichtung der Maschine im Generatorbetrieb für einen Strom zu sorgen.
Die verschiedenen Eingänge zu den Frequenzwandlern werden durch Leitungen 35 bis 37 von den Hauptmaschinenankerwicklungen dargestellt Der Ankerwicklungsausgang ist als ein Dreiphasenausgang gezeigt obwohl in Wirklichkeit bei einer Sechspansenma schine jeder der Ausgänge einem Paar von Ankerwicklungen in der Maschine entspricht. Das bedeutet, daß bei einer Sechsphr'enmasehinc die Spannungen in komplementären Paaren von Wicklungen um 180° in der Phase verschoben sind. So tritt zwischen der Phase 1 und der Phase 4 einer Sechspahsenmaschine eine Phasenverschiebung von 180° auf, so daß zu irgendeinem vorgegebenen Zeitpunkt die einander entsprechenden Gleichrichter in einer positiven und negativen Gruppe des Frequenzwandlers gemeinsam leiten, um zu gestatten, daß in die eine Wicklung des Paares Strom fließt und aus der anderen Wicklung desselben Paares der Strom herausfließt. Weiterhin wird den Frequenzwandlern der Ausgang des Rotorpositionslogiknetzwerks zu- geführt, um zu bestimmen, welcher der steuerbaren Siliciumgleichrichter in irgendeiner vorgegebenen Gruppe gezündet werden soll und welche der Ankerwicklungen mit dem Strom versorgt werden soll. Gleichzeitig wird jedem der Frequenzwandler ein Zünd- und Austastsi gnal von einer im folgenden mit Zünd- und Austastlogi knetzwerk 40 bezeichneten Torsteuereinrichtung zugeführt, um sicherzustellen, daß Zünd- oder Triggerimpulse den steuerbaren Siliciumglcichrichtern irgendeiner Gruppe nur dann zugeführt werden, wenn die Polarität der Spannung an diesem steuerbaren Siliciumgleichrichter in einer vorgegebenen Gruppe richtig ist. Zu diesem Zweck wird das Zünd- und Austastlogikneizwerk 40 von der 400-Hz-Versorgungsspannung gespeist und erzeugt geeignete Austastsignale für jeden der Fre quenzwandler, und zwar in Abhängigkeit von der Phase der Speisespannung. Das Zünd- und Austastlogiknetzwerk 40 arbeitet derart, daß es die Zünd- und Austastsignale nur während des Motorbetriebs der Maschine liefert. Wenn die Anlage zum Generatorbetrieb umschal- tet, wird das Zünd- und Austastlogiknetzwerk 40 aufgrund eines Drehzahlsteuersignals gesperrt, das an einem Sperranschluß 41 auftritt. Gleichzeitig ist mit den Frequenzwandlern ein Bezugsschwingungsgenerator 42 verbunden, der ein Bezugssignal liefert und der norma lerweise während des Motorbetriebs durch eine Steuer schaltung 43 gesperrt wird. Das Signal vom Bezugsschwingungsgenerator 42 wird in dem Frequenzwandler mit dem Integral der Leitung-zu-Leitung-Maschinenspannung verglichen, um für die einzelnen steuerba- ren Siliciumgleichrichter die Triggerimpulse zu erzeugen, die die leitenden Zeitintervalle oder Durchschaltzeiten derart steuern, daß das frequenzvariable Eingangssignal von der Hauptmaschine in ein Ausgangssignal konstanter Frequenz umgeformt wird. Die Steuer-
schaltung 43, die normalerweise den Bezugsschwingungsgenerator 42 sperrt, wird von einem Drehzahlsignal gesteuert, so daß, wenn die Hauptmaschine eine bestimmte Drehzahl erreicht, bei der die Maschine vom Motorbetrieb in den Generatorbetrieb übergeht und das Zünd- und Austastlogiknetzwerk 40 gesperrt wird, der Koristantfrequenz-Bezugsschwingungsgenerator 42 die Steuerung der Frequenzwandler übernehmen kann.
Die Zündfolge der einzelnen Gleichrichter in den Fre-
quenzwandlergleichrichtergruppen wird noch durch ein
eo viertes Signal gesteuert das den Zündzeitpunkt ändert und damit den Phasenwinkel der Gleichrichter in den Gruppen, und zwar als Funktion des Stroms in der Maschine während des Motorbetriebs. Zu diesem Zweck regelt die Stromfühl- und Steuerkette 3 anfangs den Strompegel als eine Funktion des Eingangsstroms von rf ir Speisequelle zu den Frequenzwandlern, und danach, wenn die Drehzahl steigt wird der Strompegel sowohl in Abhängigkeit vom Maschinenstatorstrompegel als
zo
auch von der Maschinendrehzahl gesteuert. Wenn die Drehzahl der Maschine zunimmt und damit die in den Siatorwicklungen der Hauptmaschine erzeugte Gegen-":MK ansteigt, wird schließlich ein Punkt erreichi, bei dem die Gegen-EMK gleich der Speisespannung ist, so + -daß unter normalen Umständen kein Ankerslrom fließen würde. Zu diesem Zeitpunkt nimmt das Stromsteuernetzwcrk 3 eine Feldschwächung vor, d. h., der Betrag des Feldes der Hauptmaschine wird vermindert, so daß die Gegen-EMK abnimmt und es dem Ankerstrom gestattet wird, auch bei höheren Drehzahlen, als sie normalerweise üblich sind, von der Speiscspannungsquelle wegzufließen. Weiterhin ist die Stromsteuerquelle tätig, um die Felderregung der Erregermaschine 12 zu steiler;·, damit bei zunehmender Drehzahl der Erregerstrom konstant bleibt, so daß eine Überhitzung vermieden wird. Wenn die Maschine still steht und wenn die Maschine eine sehr niedrige Drehzahl hat. ist es schwierig, (1) den Maschinenstrom zu messen und (2) durch Steuern Ί«; Durchschaltzeiten in den Frequenzwandlern den Strompegel auf einem gewünschten Wert zu halten. Wenn nämlich die Maschine still steht, fließt in den Maschinenwicklungen ein Gleichstrom, der sehr schwierig zu messen ist. Bei niedrigen Drehzahlen fließt zwar ein Wechselstrom, der jedoch eine sehr niedrige Frequenz hat und der daher ebenfalls äußerst schwierig zu messen ist. Um diese Probleme zu vermeiden, ist ein Startstromsteuernetzwerk 44 vorgesehen, das mit Hilfe von Stromwandlern 45 den eintretenden 400-Hz-Strom von der Speisespannungsquelle abfühlt, ihn mit einem Bezugsstrom vergleicht und ein Fehtersignal liefert, das einem Maschinenankerstromsteuernetzwerk 47 zugeführt wird. Das Netzwerk 47 liefert eine Steuerspannung, die den Frequenzwandlern zugeführt wird, um den Strompegel des Frequenzwandlers zu ändern. Das Maschinenankerstromsteuernetzwerk 47 wird auch in Abhängigkeit von einem Ankerstrom/Drehzahl-Steuernetzwerk 48 gesteuert, das den Maschinenankerstrom und die Drehzahl der Maschine abfühlt, um die Wirkung des Startstromsteuernetzwerks 44 zu übersteuern, sobald der Ankerstrom und die Maschinendrehzahl einen vorbestimmten Pegel erreichen. Wenn das Startstromsteuernetzwerk 44 gesperrt ist, erzeugt das Maschinenankerstromsteuernetzwerk 47 Steuersignale für den Frequenzwandler nur aufgrund des Maschinenankerstroms und der Maschinendrehzahl. Zu diesem Zweck wird der Maschinenankerstrom von einem geeigneten Ankerstromwandler 46 abgefühlt, der mit einer der Hauptmaschinenausgangsleitungen gekoppelt ist und an einen Eingang des Netzwerks 48 angeschlossen ist. Obwohl nur ein einziger Stromwandler dargestellt ist, sei bemerkt, daß man das den Ankerstrom darstellende Signal unter Heranziehung von allen Ankerwicklungen erzeugen kann, so daC dieses Signal am Regelelement dem mittleren Ankerstrom entspricht
Der andere Eingang zum Ankerstrom/Drehzahl-Steuernetzwerk 48 kommt von einem Rotorposition/ Drehzahl-Umformer, der an den Ausgang von einem der Hallelemente angeschlossen ist, die dem Permanentmagnetgenerator zugeordnet sind. Die Spannung von den HaHgeneratoren stellt die Stellung oder Position des Permanentmagnetgeneratorrotors dar. Durch geeignete Verarbeitung dieser Positionssignale, beispielsweise durch Differenzieren, kann man die Drehzahl des Rotors abfühlen, und das Drehzahlsignal wird benutzt, um den Ankerstrompegel zu steuern, und wird darüber hinaus benutzt, um die verschiedenartigen Logiknetzwerke zu sperren, sobald die Drehzahl der Ma
schine hinreichend hoch ist, um vom Startbetrieb in den Generatorbetrieb umzuschalten.
Wenn die Drehzahl der Maschine im Startbetrieb zunimmt, steigt die in den Ankerwicklungen der Maschine 10 erzeugte Gegen-EMK an, und zwar so lange, bis sie gleich oder größer als die Speisespannung is . D'.e Maschine 10 arbeitet dabei als bürstenloser Gleichstrommotor. Aufgrund des Anstiegs der Gegen-EMK. fließt in den Ankerwicklungen kein Strom, um ein positives
ίο Drehmoment an der Ausgangswelle aufrecht zu erhalten. Zu diesem Zeitpunkt liefert das Maschinenankerstromsteuernetzwerk 47 ein Steuersignal an eine Feldschwächungssteuerschaltung 50, die normalerweise die Feldschwächungsschaltung 51 im gesperrten Zustand hSIt. Die Feldschwächungssteuerschaltung 50 gestattet es nun der Feldschwächungsschaltung 51, ein Ausgangssignal zu erzeugen, das der Feldsteuerschaltung 52 zugeführt wird, die der Erregerspannung des Felderregungsnetzwerks 13 ändert. Durch Herabsetzen der Spannung zum Felderregungsnetzwerk 13 wird die Felderregung für die Erregermaschine 12 vermindert. Das Entsprechende gilt dann für den gleichgerichteten Ausgang der Erregermaschine. Damit wird die Felderregung für das Hauptmaschinenfeld herabgesetzt und die Gegen-EMK der Maschine vermindert so daß es wieder möglich ist, den Ankerwicklungen Strom zuzuführen und weiterhin ein positives Drehmoment an der Welle zu erzeugen, das das Düsentriebwerk antreibt. Die Feldsteuerschaltung 52 wird auch gesteuert, um bei Abwesenheit der Feldschwächung die Felderregung der Erregermaschine 12 konstant zu halten. Dazu ist ein Eingang der Feldsteuerschaltung 52 an einen Stromwandler 53 angeschlossen, der mit den Erregerfeldwicklungen gekoppelt ist und den Strom abfühlt, der der Erregermaschine zugeführt wird. Die Feldsteuerschaltung 52 hält die Felderregung dadurch konstant, daß sie für einen konstanten Feldstrom der Erregermaschine 12 sorgt Der Grund für die Regelung des Feidstroms wird darin gesehen, daß bei zunehmender Drehzahl der Erre germaschine die effektive Impedanz der Erregermaschi ne abnimmt. Wenn man der Feldwicklung eine konstante Spannung zuführen würde, nähme der Feldstrom zu, was auch mit einer Zunahme des Ausgangs der Erregermaschine und einer Zunahme der dem HauptroC^ rfeld zugeführten Erregung verbunden wäre. Da sich das Hauptrotorfeld bereits in der Sättigung befindet pumpt die Erregermaschine einfach mehr Strom in das Maschinenfeld, was zu einer Erhitzung der Maschine führt. Da somit bei einer Zunahme der Drehzahl der Maschine
so infolge der damit verbundenen Impedanzabnahme der Strom zunimmt, wird der Strom in der Erregermaschine abgefühlt, und die Feldsteuerschaltung erzeugt ein Steuersignal, das die Erregung herabsetzt, um einen konstanten Strom aufrecht zu erhalten, wenn die Dreh zahl der Maschine vom Stillstand bis zu einer Betriebs drehzahl zunimmt
Die in der F i g. 1 im Blockschaltbild dargestellte Starter-Generator-Schaltung besteht somit aus einer Hauptmaschine, die von einer synchronen Bauart ist, aus einem Erregergenerator, der die Felderregung für die Hauptmaschine liefert und aus einem Permanentmagnetgenerator, der die Gleichstromerregung für die Erregermaschine während des Generatorbetriebs liefert und der darüber hinaus verwendet wird, um die Position des Hauptmaschinenrotors abzufühlen. Das Abfühlen der Position des Hauptmaschinenrotors wird mit Hilfe von geeignet angeordneten HaHgeneratoren erreicht die Spannungen erzuegen. die dann in geeigne-
ten Logikschaltungen umgesetzt werden, um die Gleichrichter in den Frequenzwandlern 21 bis 23 derart zu steuern, daß jeweils den richtigen Ankerwicklungen der Hauptmaschine ein Strom zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Hauptmaschine als bürstenloser Gleichstromgenerator bcrieben, wobei die Frequenzwandlergleichrichtergruppen ais Kommutier- oder Schalteinrichtung arbeiten, um in Abhängigkeit von der Rotorsiellung, die von den dem Permanentmagnetgenerator zugeordneten Hallgeneratoren abgefühlt wird, den richtigen Ankerwicklungen den Strom zuzuführen. Während des Motorbetriebs arbeiten daher die Frequenzwandler als Schalt- oder Kommutierungselemente, um in den geeigneten Ankerwicklungen der Hauptmaschine einen Stromfluß zu erzeugen und um auf diese Weise den Motorbetrieb aufrecht zu erhalten, so daß an der Ausgangswdle ein positives Drehmoment auftritt, mit dem das Düsentriebwerk angetrieben wird. Darüber hinaus wird während der Motorbetriebsart der Strompegel in der Hauptmaschine mit Hilfe einer Stromsteuerschleife gesteuert, die zunächst in Abhängigkeit von dem ankommenden Speisestrom den Strompegel in der Hauptmaschine steuert, und danach wird die Steuerung des Strompegels von einer Schaltung übernommen, die den im Maschinenanker tatsächlich fließenden Strom und die Drehzahl der Maschine abfühlt. Wenn die Maschinendrehzahl zunimmt, erreicht die in der Maschine erzeugte Gegen-EMK einen Pegel, der den Ankerstrom ur>J damit das Drehmoment auf Null vermindern könnte. Um dies zu vermeiden wird eine Feldschwächung vorgenommen, die die Gegen-EMK vermindert so daß es weiterhin möglich ist, ein positives Drehmoment an das Düsentriebwerk abzugeben. Zusätzlich wird die Felderregung für die Erregermaschine, die die Erregung für die Hauptmaschinenfeldwicklung liefert, gesteuert, um unabhängig von der Drehzahl eine konstante Erregung aufrecht zu erhalten und dadurch eine Überhitzung der Hauptfeldwicklungen zu vermeiden.
Nachdem die Maschine eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat. bei der sie vom Start- oder Motorbetrieb in einen Generatorbetrieb umgeschaltet werden muß, werden Signale erzeugt, die die Logiknetzwerke abschalten oder sperren, die die Frequenzwandler steuern, um den Strom zwischen den Ankerwicklungen als eine Funktion der Rotorstellung zu schalten. Die Konstantfrequenz-Speisespannung wird von den Frequenzwandlern abgeschaltet, und die Feldwicklungen der Erregermaschine werden miteinander verbanden. Der Erregermaschine wird eine Gleichstromerregung zugeführt, um diese Maschine als Synchronerregergenerator zu betreiben. Ein Bezugssignalgenerator wird mit den Frequenzwandlern verbunden, so daß die Frequenzwandler jetzt als echte Frequenzwandler arbeiten, um den sich ändernden Frequenzausgang der jetzt von dem Düsentriebwerk angetriebenen Hauptmaschine in einen Konstantfrequenzausgang umzuformen.
Die F i g. 2 zeigt das in der F i g. 1 als Blockschaltbild dargestellte Stromsteuernetzwerk, durch das der Strompegel in der Hauptmaschine dadurch gesteuert wird, daß die steuerbaren Siliciumgleichrichter in den Stromwandlern in Abhängigkeit von einem Fehlersignal gesteuert werden, das in der Stromsteuerschleife erzeugt wird. In der Fig.2 sind ähnliche Netzwerkkomponenten mit denselben Bezugszahlen verschen wie in der Fig. 1. Somit wird einem Eingangsanschluß 54 des Startstromsteuernetzwerks 44 ein Eingangssignal zugeführt, das dem den Frequenzwandlern zugeführten Eingangsstrom proportional ist. Dieses Eingangssignal wird mit einem Bezugssignal von einem Potentiometer 55 verglichen. Die beiden Signale werden algebraisch addiert und als ein einziger Eingang einem Operationsverstärker 56 zugeführt, der an seinem Ausgang dann ein Fehlersignal abgibt, das der Differenz zwischen dem Pegel des 400-Hz-Eingangsstroms und dem Pegel des Bezugsstroms proportional ist Das dieser Differenz proportionale Fehlersignal wird über einen Gleichrichter 57 dem Maschinenankerstromsteuernetzwerk 47 als ein Eingangssignal zugeführt. Das Maschinenankerstromsteuernetzwerk 47 weist einen Operationsverstärker 58 auf, an dessen Eingangsanschluß das Fehlersignal gelegt wird Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 58 ist mit dem Zünd- und Austastlogiknetzwerk der Frequenzwandler verbunden. Das Fehlersignal wird somit mit einem Zündsignalverlauf in entsprechenden Zünd- und Austastschaltungen oder mit dem Bezugsverlauf in den Modulatoren verglichen, um Triggerimpulse zu erzeugen, die die steuerbaren Siliciumgleich- richter bei einem richtigen Winkel zünden, um den gewünschten Strompegel zu erzeugen.
Beim Start und bei sehr niedrigen Drehzahlen ist die in der Hauptmaschine erzeugte Gegen-EMK sehr niedrig, so daß ein maximaler Strom fließt, der von den steuerbaren Siliciumgleichrichtern kommutiert wird. Der Ausgang des Startstromsteuernetzwerks 44 ist derart eingestellt, um anfangs einen hohen Strompegel zu erzeugen, und die Einstellung am Potentiometer 55 ist derart getroffen, daß der Frequenzwandler einen hohen Ausgangsstrom liefert Da das Netzwerk 44 den Ankerstrompegel jedoch lediglich indirekt mißt was darauf zurückzuführen ist, daß der Speisestrom gemessen wird, ist es erwünscht die Steuerung der Frequenzwandler zum Schalten des Stromes sobald wie möglich auf der Basis einer tatsächlichen Messung des Ankerstroms vorzunehmen. Die Wirkung des Startstromsteuernetzwerks 44 wird daher übersteuert, wenn die Drehzahl der Maschine zunimmt indem dieses Netzwerk gesperrt oder abgeschaltet wird und das Maschinenan- kerstromstcuernetzwerk 47 in Abhängigkeit von einem Netzwerk gesteuert wird, das den Maschinenankerstrom direkt abfühlt. Das Ankerstrom/Drehzahl-Steuernctzwerk 48 ist an den Verbindungspunkt der Diode 57 und des Netzwerks 47 angeschlossen und führt eine Sperrung des Netzwerks 44 durch, sobald die Kombination aus dem Ankerstrom und der Maschinendrehzahl einen vorbestimmten Pegel erreicht. Das Ankerstrom/ Drehzahl-Steuernetzwerk 48 wird in Abhängigkeil vom Ankerstrom und einem Signal gesteuert, das der Dreh zahl der Maschine proportional ist. Das Rotorposition/ Drehzahl-Wandlernetzwerk 49 ist daher an einen Eingang des Netzwerks 48 angeschlossen, und ein Signal, das dem gemessenen Ankerstrom proportional ist, wird dem anderen Eingang zugeführt. Im Netzwerk 48 findet ein Vergleich mit einem Bezugssignal statt um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das das Startstromsteuernetzwerk 44 sperrt Ein dem Ankerstrom proportionales Signal wird als ein Eingang dem invertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 59 im Netzwerk 48 zugeführt. Weiterhin wird dem Eingang des Operationsverstärkers 59 ein Bc/.ugssignal von einem Bezugspotentiometer 60 zugeführt. Dieses Signal stellt den Bczugsankerstrompegcl dar. Der Rotorposition/Drehzahl-Wandler 49 liefert ein Signal, das die Maschinen-
b5 drehzahl darstellt. Diese drei Signale werden algebraisch addiert und erzeugen am Ausgang des Operationsverstärkers 59 ein Signal, das benutzt wird, um das Startstromsteuernetzwerk 44 zu übersteuern und /u
sperren. Das Rotorpositionssignal vom Hallfühler wird einem fl-C-Differenziernelzwerk 61 zugeführt. Das Signal vom Netzwerk 61 wird zusammen mit einer negativen Bezugsspannung von einem Potentiometer 62 dem invertierenden Anschluß eines Operationsverstärkers 63 zugeführt Beim Stillstand oder bei niedrigen Drehzahlen ist das Bezugssignal im Vergleich zu dem Drehzahlsignal des Differenziernetzwerks 61 groß, so daß der Verstärkerausgang stark positiv ist Wenn man dem invertierenden Anschluß des Operationsverstärkers 59 im Netzwerk 48 eine stark positive Spannung zuführt, wird der Ausgang des Verstärkers 59 stark negativ. Mit zunehmender Maschinendrehzahl wird das Drehzahlsignal vom Rotorposition/Drehzahl-Wandlernetzwerk 49 zunehmend weniger positiv. Das bedeutet, daß das differenzierte Signal bei zunehmender Drehzahl positiver wird. Es wirkt daher der negativen Bezugsspannung des Potentiometers 62 entgegen, und der Ausgang des Operationsverstärkers 63 wird weniger positiv. Wenn das dem Operationsverstärker 59 im Netzwerk 48 zugeführte positive Drehzahlsignal abnimmt, wird die algebraische Summe aus dem Drehzahlsignal, dem Ankerstromsignal und dein Bezugssignal des Potentiometers 60 verhältnismäßig stärker negativ, und infolge der Zufuhr dieser Signale zu dem umkehrenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 59 wird der Ausgang des Operationsverstärkers 59 stärker positiv. Bei einer gewissen Kombination aus Drehzahl und Ankerstrom wird das Ausgangssignal des Ankerstrom/ Drehzahl-Sieuernetzwerks positiver als das Ausgangssignal des Startstromsteuernetzwerks 44. Die Diode 57 wird daher in Sperrichtung vorgespannt, und damit wird das Netzwerk 44 vom Maschinenankerstromsteuernetzwerk 47 abgeschaltet Die Strompegelsteuerung des Frequenzwandlers wird daher vom Startstromsteuernetzwerk, das auf den Speisestrom pegel anspricht, auf das Ankerstrom/Drehzahl-Steuernctzwerk umgeschaltet Danach wird der von den Frequenzwandlern den Ankerwicklungen zugeführte Strompegel sowohl als Funktion des Strompegels im Maschinenanker als auch als Funktion der Drehzahl der Maschine gesteuert.
Wenn die Drehzahl der Maschine zunimmt, steigt die Gegen-EMK in der Maschine an, bis bei einer gewissen Drehzahl, die niedriger als die Leerlaufdrehzahl des Düsentriebwerks ist, die Speisespannung überschritten wird. Sobald dies geschieht, ist die Speisespannung nicht mehr in der Lage, einen hinreichend hohen Strom durch die Ankerwicklungen zu schicken, der den Anforderungen der Steuerschlcife genügt. Das bedeutet, daß das Beschleunigungsdrehmoment abnimmt, bis das Drehmoment unzureichend ist, um die Maschine weiter zu beschleunigen. Es ist daher notwendig, eine Fcldschwächung für die Hauptmaschine einzuleiten, indem die Erregung der Erregermaschine 12 herabgesetzt wird. Durch die Verminderung der Erregung der Erregermaschine, die als rotierender Transformator arbeitet, nimmt die dem Hauptfeld zugeführte gleichgerichtete Spannung ab. Dadurch wird die Gegen-EMK in der Maschine vermindert, bis sie wesentlich kleiner als die Speisespannung ist. jetzt kann wieder ein Strom durch die Ankerwicklungen fließen, so daß das positive Drehmoment an der Ausgangswelle aufrechterhalten bleibt und das Düsentriebwerk weiter angetrieben wird. Zu diesem Zweck muß das Fcldschwächungsnetzwerk 51 die Feldbezugsspannung an einem Eingangsanschluß 77 modifizieren, um den geregelten Feldstrom herabzusetzen.
Die Feldschwächungsstcuerschallung 50, die das
Netzwerk 51 normalerweise im gesperrten Zustand hält, weist eine Zenerdiode 65 auf, die über eine Diode 66 an den Ausgang des Operationsverstärkers 58 des Maschinenankersteuernetzwerk 47 angeschlossen ist Der am Operationsverstärker 58 auftretende Ausgang hat normalerweise eine solche Polarität und einen solchen Pegel, daß die Zenerdiode 65 nicht durchbricht und damit nicht leitend ist Demzufolge wird eine negative Spannung an einem Anschluß 67 einer Spannungsquelle
ίο durch einen Widerstand 68 und eine Diode 69 dem umkehrenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 70 in der Feldschwächungsschaltung 51 zugeführt Die Diode 69 ist derart gepolt, daß sie durch die Spannung am Anschluß 67 in Vorwärtsrichtung vorgespannt
ist Die Diode 69 führt daher die negative Spannung am Anschluß 67 dem umkehrenden Anschluß des Operationsverstärkers 70 zu.
Weiterhin wird dem Eingang des Operationsverstärkers 70 eine positive Feldschwächungsbezugsspannung
von einem Potentiometer 72 zugeführt Bei normalen Bedingungen reicht die negative Spannung der FeIdschwächungssteuerschaltung 50 aus, um die Bezugsspannung zu überwinden, so daß der Ausgang des Operationsverstärkers 70 stark positiv ist Bei einem positi- ven Ausgang des Verstärkers wird der Ausgang des Netzwerks 51 durch eine Diode 71 blockiert, die derart gepolt ist, daß sie, wie erwähnt positive Spannungen sperrt. Auf diese Weise wird das Netzwerk 51 von der Feldsteuerschaltung 52 getrennt.
Wenn die Maschinendrehzahl zunimmt fällt der Ankerstrom infolge der höheren Gegen-EMK ab. Der Ausgang des Netzwerks 47 nimmt zu und versucht, den Ankerstrom zu erhöhen. Wenn die Gegen-EMK der Maschine nahezu gleich oder größer als die angelegte
3S Spannung ist, sinkt der Ankerstrom unter einen gewünschten geregelten Wert ab. Der Ausgang des Operationsverstärkers 58 im Maschinenankerstromsteuernetzwerk nimmt seinen maximal positiven Wert an. Die Ausgangsspannung vom Operationsverstärker 58 ist hinreichend positiv, um die Zenerdiode 65 durchzulassen und eine positive Spannung an die Diode 69 zu legen. Diese Spannung ist hinreichend positiv, um die Diode 69 in den nichtleitenden Zustand zu bringen und damit die negative Spannung vom Anschluß 67 abzu schalten, die den Eingang des Operationsverstärkers 70 auf einem negativen Potential gehalten hat. Der Eingang des Operationsverstärkers 70 stellt die algebraische Summe aus dem Bezugssignal vom Potentiometer 72 und dem Signal dar, das dem Ankerstern entspricht.
so Der Ankerstrom wird mit der Bezugsspannung verglichen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das über die Diode 71 dem umkehrenden Eingang des Operationsverstärkers 74 in der Feldsteuerschaltung 52 zugeführt wird. Das Signal steuert das Felderregungsnetzwerk der Erregermaschine, um die Felderregung der Hauptmaschine zu schwächen und dadurch die Gegen-EMK herabzusetzen. Auf diese Weise wird erreicht, daß ein Ankerstrom in der Hauptmaschine fließt. An die Eingänge des Operationsverstärkers 74 ist
bo auch eine Schaltung angeschlossen, die dazu dient, die Felderregung der Erregermaschine unabhängig von der Drehzahl konstant zu halten. Wie bereits erwähnt, nimmt bei zunehmender Drehzahl der Maschine die Erregermaschinenimpedanz ab, und wenn man somit der Erregermaschine eine konstante Spannung zuführt, würde ihr Ausgang zunehmen und damit der Strom in der Hauptmaschine anwachsen. Da das Hauptmaschinenfeld normalerweise gesättigt ist, würde der zusätzli-
17 18
ehe Strom lediglich eine zusätzliche Erwärmung verur- gen zur Speisespannungsquelle fließt, wird dieser Strom Sachen. Daher wird ein Signal das dem Erregergenera- als ein positiver Strom (P) bezeichnet und die steuerbatorfeldstrom entspricht, von einem Stromwandler 75 ren Siliciumgleichrichterschalter werden als positive über die Dioden 76 dem umkehrenden und dem nicht oder P-Schalter identifiziert und auch die Gleichrichterumkehrenden Eingang des Operationsverstärkers 74 5 gruppe wird eine P-Gruppe genannt Ein Stromfluß von zugeführt Weiterhin ist der umkehrende Eingang des der Speisespannungsquelle in den Generator wird hin-Operationsverstärkers 74 über den Anschluß 77 an eine gegen als ein negativer Strom (N) betrachtet In ent-Bezugsgleichspannungsquelle angeschlossen, deren Be- sprechender Weise werden die steuerbaren Siliciumzugsgieichspannung über einen einpoligen Umschalter gleichrichterschalter als negative oder yV-Schalte·· iden-78 und einen Widerstand 70 dem nicht invertierenden 10 tifiziert und die Gleichrichtergruppe wird /V-Gruppe Anschluß zugeführt wird. Die Bezugsgleichspannung genannt Während des Startbetriebs, bei dem die dynaerstellt den erwünschten Strompegel, und wenn der tat- moelektrische Hauptmaschine als bürstenloser Gleichsächliche Strom in den Feldwicklungen der Erregerma- strommotor arbeitet wird den einzelnen Wicklungen in schine diesen Pegel überschreitet wird ein Fehlersignal der richtigen Reihenfolge Strom zugeführt, um in derjeerzeugt, um die Felderregung der Erregermaschine zu 15 :ägen Ankerwicklung einen Speisestrom hervorzurufen, vermindern und dadurch den Strom in Abhängigkeit in der die Rußdichte hoch ist so daß der Motor in der von der Drehzahl konstant zu halten. Wenn die Dreh- Lage ist ein Drehmoment abzugeben. Damit wird zu zahl einen Wert erreicht bei dem die Gegen-EMK die irgendeinem Zeitpunkt einer der dem Anker der Hauptangelegte Spannung erreicht und der Ankerstrom auf maschine zugeordneten Wicklungen ein Strom von eieinen niedrigen Wert abfällt, wird durch die Feldschwä- 20 ner der Speisephasen zugeführt, und zwar von derjenichungsschaltung 51 der Vorgang der Feldschwächung gen Speisephase, die in bezug auf die vorangegangene eingeleitet um das Hauptmaschinenfeld und damit die leitende Phase positiv ist während aus der komplemen-Gegen-EMK in den Ankerwicklungen herabzusetzen, tären Wicklung des Paares ein Strom zu derjenigen so daß die Maschine weiterhin in der Lage ist, ein positi- Phase der Speisespannungsquelle fließt die in bezug auf ves Drehmoment abzugeben. Die Stromsteueranlage 25 die vorangegangene leitende Phase negativ ist steuert daher den Ankerstrom in der Maschine beim Der Stromfluß in und aus den Ankerwicklungen Wx Stillstand und bei niedrigen Drehzahlen in Abhängigkeit bis W6 wird von Gruppen von phasensteuarbaren Silicivom Strom in den Zufuhrleitungen des Frequenzwand- umgleichrichtern gesteuert die die Frequenzwandler lers. Danach, wenn die Drehzahl der Maschine zunimmt 21,22 und 23 bilden, denen die Speisespannungsphasen wird die Stromsteuerung in Abhängigkeit vom Maschi- 30 A, B und C zugeordnet sind. Jeder der stromsteuernden nenankerstrom und der Maschinendrehzahl vorgenom- Frequenzwandler 21 bis 23 enthält eine positive Gleichmen. Wenn dann schließlich die Drehzahl der Maschine richtergruppe P und eine negative Gleichrichtergruppe einen Wert erreicht bei dim die Gegen-EMK gleich N, die jeweils über ein Filter mit einem Ausgleichs- oder oder größer als die Speisespeunung ist wird eine Schal- Zwischenphasentransformator 90 und einem Nebentung tätig, um eine Feldschwächung vorzunehmen und 35 schlußkondensator 91 an einen Eingangsanschluß angedie Gegen-EMK herabzusetzen. Dadurch wird die Ma- schlossen sind, dem eine der Phasen A, B oder C der schine im Motorbetrieb gehalten, und es wird bei Dreh- Speisespannungsquelle zugeführt wird. Die positiven zahlen, bei denen die Maschine normalerweise kein und negativen Gleichrichtergruppen enthalten jeweils π Drehmoment mehr erzeugt, ein positives Antriebsdreh- Gleichrichter, wobei η die Anzahl der Maschinenphasen rnomenJ abgegeben. 40 ist. Jede Gleichrichtergruppe enthält datier sechs steuerbare Siliciumgleichrichter, die zwischen das Filter und
Phasengesteuerte die Ankerwicklungen geschaltet sind, um den Anker-Frequenzwandlergleichrichtergruppen wicklungen W\ bis W6 selektiv Strom zuzuführen. Der
der Phase A zugeordnete Frequenzwandler 21 enthält
In der Fig.3 sind die phasengesteuerten Gleichrich- 45 somit in seiner positiven Gleichrichtergruppe P sechs
tergruppen im einzelnen dargestellt, die die Zyklokon- steuerbare Siliciumgleichrichter lAPbis 6AP, die derart
verter oder Frequenzwandler bilden, die während des gepolt sind, daß der Strom nur von den Ankerwicklun-
Startbetriebs den Stromfluß in und aus den Ankerwick- gen über die Gleichrichter zum Eingangsanschluß flie-
lungen steuern und die während des Generatorbetriebs Ben kann. Die negative Gleichrichtergruppe /V enthält
die Frequenzumwandlung vornehmen. Die Hauptma- 50 ebenfalls sechs steuerbare Siliciumgleichrichter ΜΛ/bis
schine 10 ist als eine Sechsphasenmaschine mit sechs 6AN, die in entgegengesetzter Richtung gepolt sind, so
Phasenwicklungen W1 bis W6 dargestellt. Die Wicklun- daß der Strom nur vom Eingangsanschluß über die
gen sind in einer solchen Weise um den Anker verteilt. Gleichrichter in die Ankerwicklungen fließen kann. Je-
daß die Wicklungen 1 und 4, 3 und 6 sowie 2 und 5 der der steuerbaren Siliciumgleichrichter 1 bis 6 in jeder
komplementäre Wicklungspaare bilden, deren Wicklun- 55 Gruppe ist an eine der Ankerwicklungen angeschlossen,
gen um jeweils 180° phasenverschoben sind. Wenn da- wobei die Zahlen 1 bis 6 in den den Gleichrichtern zuge-
her der Strom von der Speisespannungsquelle in die ordneten Bezugszeichen die jeweilige Ankerwicklung
Wicklung W\ fließt, tritt gleichzeitig der Strom aus der identifizieren, an die der Gleichrichter angeschlossen ist. Wicklung W4 aus und fließt zur Speisespannungsquelle. Der steuerbare Siliciumgleichrichter \AP ist somit der Die Wicklungspaare 3 und 6 sowie 2 und 5 arbeiten in 60 Ankerwicklung W1, der Phase A und der positiven
einer ähnlichen Weise, so daß beim Eintritt des Stroms Gleichrichtergruppe P zugeordnet. Der Gleichrichter
in die eine Wicklung eines Wicklungspaares gleichzeitig MPgestattet es somit, daß Strom von der Wicklung W\
der Strom aus der anderen Wicklung austritt und umge- zum Speisespannungsanschluß fließt und er sperrt den
kehrt. Zur weiteren Erläuterung des Stromflusses in und vorher leitenden Gleichrichter nur dann, wenn die Pha-
aus den Maschinenwicklungen sowie des Stromflusses 65 se A negativer als die vorangegangene Phase ist, bei der
in den Gleichrichtern und Gleichrichtergruppen, die den es sich um die Phase C bei der anfänglichen Torstcue-
Strom steuern, werden die folgenden Vereinbarungen rung handelt, und wenn die Koiorposiiionslogik un/cigt. Betroffen. Wenn ein Strom von den Gcneratorwicklun- dnü der Kotorpol und damit der PcldfliiU. der der Wick
lung Wi benachbart ist. hoch isl. Alle übrigen Gleichrichter in der positiven Gruppe werden selektiv derart gclriggert, daß aus den übrigen Ankerwicklungen ein Strom fließen kann, wenn die Rotorpositionslogik anzeigt, daß der der betreffenden Wicklung benachbarte Feldfluß hoch ist
In der negativen Gruppe des Frequenzwandlers 21 sind die steuerbaren Siliciumgleichrichter in der entgegengesetzten Richtung gepolt, so daß sie nur dann in den leitenden Zustand getriggert werden können, wenn die zugehörige Phasenspannung in bezug auf die vorhergehende Phase positiv ist. Der steuerbare Siliciumgleichrichter IAN in der negativen Gruppe des Frequenzwandlers 21 ist somit zur Stromzufuhr zur Wicklung W\ nur dann leitend, wenn die Phase A positiver als die Phase C ist und wenn die Rotorpositionslogik anzeigt, daß der Feldfluß bei der Wicklung W\ hoch ist. Die den Frequenzwandlern 22 und 23 zugeordneten positiven und negativen Gleichrichterbänke, die an die Phasen B und C angeschlossen sind, enthalten in ähnlicher Weise identifizierte steuerbare Siiiciumgleichrichter lßfbis IW und ICP bis 6CP in den positiven Gltiehrichtergruppen und XBN bis 6BN und \CN bis 6CN in den negativen Gleichrichtergruppen dieser beiden Frequenzwandler.
Alle durch eine 1 identifizierte Gleichrichter sind mit der Ankerwicklung W\ verbunden, und zwar unabhängig davon, ob sie einer positiven oder negativen Gruppe angehören und ob sie der Phase A, B oder Czugeordnet sind. Damit kann man der Ankerwicklung W\ Strom von der Speisespannungsquelle zuführen. Jeder durch dieselbe Zahl identifizierte Gleichrichter ist somit mit der durch die entsprechende Zahl identifizierten Wicklungen der dynamoelektrischen Hauptmaschine verbunden, so daß man die Stromleitung für eine vorgegebene Wicklung leicht von der einen auf die nächste Phase der Versorgungsspannung übertragen kann.
Es ist erkennbar, daß bei einem Stromfluß in eine der Wicklungen über eine negative Gleichrichtergruppe ein Strom aus jer komplementären Wicklung durch eine positive Gruppe zurück zur Spannungsquelle fließen muß. Wenn beispielsweise über den steuerbaren Siliciumgleichrichter \AN in der negativen Gleichrichtergruppe der Phase A ein Strom in die Wicklung Wt fließt, muß ein Strom aus der Wicklung W* austreten und durch einen mit der Zahl 4 identifizierten Gleichrichter einer positiven Gleichrichtergruppe fließen, die einer der beiden anderen Phasen zugeordnet ist. Der in eine besondere Wicklung fließende Strom und der aus einer besonderen Wicklung austretende Strom kann von einer Phase der Speisespannung oder von allen Phasen der Speisespannung geliefert werden, was von der Drehzahl der Maschine abhängt. Falls die Drehzahl der Maschine sehr niedrig ist, was bedeutet, daß die Drehzahl im Vergleich zur Speisefrequenz klein ist, tritt eine neue Speisephase jeweils nach einigen Winkelgraden der Drehung des Maschinenrotorpols auf, so daß sich die Speisespannung während des Intervalls, während dem ein Strom in einer einzigen Ankerwicklung fließt, einige Male ändert. Das bedeutet, daß die Wicklungen von allen Phasen über die einzelnen Gleichrichtergruppen mit Strom versorgt werden. Wenn hingegen die Maschinendrehzahl im Vergleich mit der Speisefrequenz hoch ist, macht hingegen das Zeitintervall, während dem eine einsige Wicklung des Ankers mit Strom versorgt werden muß, lediglich einige Grad der Speisephase aus, so daß eine einzige Speisephase nicht nur einer einzigen Wicklung, sondern einigen Wicklungen, wenn nicht gar allen Wicklungen des Ankers während einer einzigen Alternation der Speisespannungsphasc zuführt. Die Anlage ist daher bei allen Drehzahlen äußerst flexibel, was dadurch erreicht wird, daß das Zünden der einzelnen steuerbaren Siliciumgleichrichter in den positiven und negativen Gruppen, die den einzelnen Speisephasen zugeordnet sind, in einer gesteuerten Weise vorgenommen wird, um den Wicklungen Strom zuzuführen und die dynamoelektrische Maschine als
ίο bürstenloser Motor im Startbetrieb zu betreiben.
Wenn die Maschine eine vorgegebene Drehzaii! erreicht, bei der der von der Maschine als Motor angetriebene dynamische Verbraucher eine Drehzahl erreicht hat, die beispielsweise der Leeriaufdrehzahl bei einem Düsentriebwerk entspricht, werden die Zünd- und Steuerschaltungen, die die steuerbaren Siliciumgleichrichter in den Frequenzwandlern als Funktion der Rotorstellung zünden, gesperrt. Die dynamoelektrische Maschine arbeitet jetzt als Generator und die Zyklokonverter bzw. Frequenzwandler üben ihre eigentliche Funktion als Frequenzwandler aus, um die fciischinenausgangsspannung umzuformen, deren Frequenz sich in Abhängigkeit von der Drehzahl ändert. Zu diesem Zweck werden die Phasen und die Rotorpositionssignale abgeschaltet und die entsprechenden Erzeugungsschaltungen gesperrt, und es wird ein Bezugsschwingungsgenerator freigegeben. Das Signal des Bezugsschwingungsgenerators wird mit dem Integral der Leitungsspannung des Generators verglichen, um Zündimpulse zu erzeugen, die die einzelnen steuerbaren Siiiciumgleichrichter mit veränderlichen Voreilungs- und Nacheilungswinkeln zünden, um die Spannung veränderlicher Frequenz in eine Spannung konstanter Frequenz umzuformen. Beim Betrieb als Frequenzwandler für eine elektrische Generatoranlage veränderlicher Drehzahl und konstanter Ausgangsfrequenz wird die Speisespannung, wie bereits im Zusammenhang mit der F i g. 1 beschrieben, abgeschaltet, und die Ausgangsspannungen der Maschinenwicklungen Wi bis Wf, werden über Anschlüsse 92 einem Netzwerk zugeführt, in dem aus diesen Ausgarjsspannungen Zündsignalverläufe hergestellt werden, die das Integral der Generatorspannungen zwischen den Leitungen sind. Die Zündverläufe werden mit den Bezugsschwingungssignalen in einer geeigneten Modulatorschaltung verglichen, um die Triggersignale zu erzeugen, so daß die jeder Phase zugeordnete positive und negative Gleichrichtergruppe als gleichrichtende bzw. wechselrichtende Gruppe arbeitet, um für eine konstante Ausgangsfrequenz zu sorgen. Die Art und
so Weise, wie der Zündverlauf erzeugt wird und wie die Gleichrichter getriggert werden, um zu einer konstanten Ausgangsfrequenz zu gelangen, ist allgemein bekannt, Dazu wird auf die US-Patentschriften 34 00 321, 34 31 483 und 35 93 106 verwiesen. Diese Druckschriften befassen sich mit Zyklokonvertern bzw. Frequenzwandlern sowie mit zugehörigen Zündeinrichtungen, um aus einem von einem Generator gelieferten Signal veränderlicher Frequenz ein Signal konstanter Frequenz zu gewinnet..
Zündschaltungen für steuerbare
Siliciumgleichrichter bzw. Siliciumthyristoren
Zündschaltungen für die negativen und positiven Gleichrichtergruppti: für jede der Phasen sind in Blockschaltbildform in der F i g. 4 dargestellt. Die F i g. 4 zeigt eine Zündschaltung für die positive Gleichrichtergruppe der Phase A. eine entsprechende Zündschaltung 94
für die negative Gleichrichtergruppe der Phase A und ähnliche Zündschaltungen 95, % sowie 97 und 98 für die positiven und negativen Gleichrichtergruppen der Phasen B und C In Anbetracht der Ähnlichkeit von allen fünf Schaltungen sind nur die Zündschaltungen für die positive und die negative Gleichrichtergruppe der Phase A in einzelnen dargestellt. Die Zündschaltung 93 für die positive Gruppe der Phase A enthält mehrere Modulatoren Ml bis M 6, die an die Steueranschlüsse der steuerbaren Siliciumgleichrichter MPbis 6APder positiven Gruppe in der Phase A angeschlossen sind. Die Modulatoren haben einen solchen Aufbau, daß sie an ihrem Ausgang ein Triggersignal abgeben, wenn das den Modulatoren zugeführie Eingangssignal positiv wird. Dazu wird insbesondere auf die F i g. 3 der US-PS is 34 00 321 Bezug genommen, wo eine solche Schaltungsanordnung im einzelnen gezeigt ist. Die Eingangssignale zu den Modulatoren kommen beim Startbetrieb vom
Ruiörpoäiticnslogikneizwcrk
d i
von dem Zünd-
und Austastlogiknetzwerk 40 und beim Generatorbetrieb vom Zündverlauf- und Bezugsschwingungsgenerator. Im Startbetrieb kommt das Eingangssignal zu jedem der Modulatoren M1 bis M6 von UND-Gliedern
100 und UND-Gliedern 101 bis 106. Alle UND-Glieder
101 bis 106 erhalten ein Eingangssignal vom Zünd- und Austastlogiknetzwerk 40, wobei es sich bei diesem Eingangssignal um ein Freigabesignal für die positive Gruppe der Phase A handelt. Dieses Freigabesignal gibt die betreffenden UND-Glieder nur dann frei, wenn die Speisespannungsphase A in bezug auf die vorangegangene Phase, d. h. die Phase C negativ ist. Die steuerbaren Siliciumgleichrichter der positiven Gruppe der Phase A können somit nur dann getriggert werden, um einen Stromfluß aus den Maschinenwicklungen zuzulassen, wenn die Phase A in bezug auf die vorangegangene Phase negativ ist. Der weitere Eingang von jedem der UND-Glieder !01 bis 106 ist an das Rotorpositionslogiknetzwerk 20 angeschlossen, damit die einzelnen UND-Glieder selektiv durchgeschaltet werden können, wenn durch die besondere zugehörige Wicklung ein Strom Hießen soll. Jedes der UND-Glieder 101 bis 106 wird somit nur dann durchgeschaltet, wenn durch eine besondere Wicklung ein Strom fließen soll. Bei der gezeigten Anordnung empfängt das UND-Glied 101 nur dann ein Freigabesignal von dem Rotorpositionslogiknetzwerk, wenn die Wicklung Wx erregt werden soll. Entsprechendes gilt für das UND-Glied 102 und die Wicklung W3, das UND-Glied 103 und die Wicklung W5 sowie für die UND-Glieder 104, 105 und 106 und die Wicklungen W7, W* und W*. Wenn daher die Wicklung W\ derart gesteuert werden soll, daß durch sie ein Stromfluß zur Phase A auftritt, erzeugt das UND-Glied 101 ein positives Ausgangssignal, allerdings nur dann, wenn ein positives Freigabesignal am einen Eingang andeutet, daß die Phasenpolarität richtig ist, und das am anderen Eingang anliegende Rotorpositionslogiksignal positiv ist und damit anzeigt, daß der der Wicklung Wj benachbarte Fluß hoch ist Das resultierende positive Ausgangssignal wird dem einen Eingang des UND-Glieds 100 zugeführt, dessen Ausgang an den Modulator MX angeschlossen ist Am anderen Eingang des UND-Glieds 100 liegt ein Steuersignal, das nur dann vorhanden ist, wenn sich die Maschine im Startbetrieb befindet Das UND-Glied 100 kann daher nur durchgeschaltet werden, wenn die Anlage im Startbetrieb arbeitet Wenn die Anlage in den Generatorbetrieb übergeht, wird das positive Freigabesignal am UND-Glied 100 abgeschaltet Das Glied ist dann gesperrt und das in Abhängigkeit von der Speisespannung und der Rotorstellung erzeugte Signal wird vom Modulator abgeschaltet. Statt dessen wird den Modulatoren über Eingangsanschlüssc 107 ein Signal zugeführt, das das Integral der Gcncratorspannung zwischen den Leitungen und die Bezugsspannung darstellt, und die Modulatoren und damit die zugeordneten steuerbaren Siliciumgleichrichter mit einer solchen Phasenfolge zu triggern bzw. zu zünden, daß die Generatorausgangsspannung variabler Frequenz in eine Ausgangsspannung konstanter Frequenz umgewandelt wird.
Beim Startbetrieb werden allerdings die einzelnen UND-Glieder durch das Phasen-Gruppen-Freigabesignal und das Rotorpositionslogiksignal freigegeben, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das dann über das UND-Glied 100 an den Modulator weitcrgeleitet wird, um die einzelnen steuerbaren Siliciumgleichrichter in der positiven Gruppe zu zünden, wenn eine richtige Phssenspsnnung vorhanden ist ϋτνί wenn durch die Rotorposition angezeigt wird, daß durch eine besondere Wicklung ein Strom fließen soll. Die Zündschaltung 94 für die negative Gleichrichtergruppe der Phase A enthält in ähnlicher Weise einen Satz von Modulatoren M1 bis M6 für die steuerbaren Siliciumgleichrichter \AN bis 6AN. Die Modulatoren werden entweder von einem Eingangssignal an den Anschlüssen 107 oder aufgrund des Ausgangssignals von UND-Gliedern 108 bis 113 gesteuet L Das jeweilige Ausgangssignal der UND-Glieder 108 bis 113 wird wiederum über UND-Glieder 100 den Modulatoren zugeführt. Das am Anschluß 107 auftretende Signal stellt im Generatorbetrieb das Integral der verketteten Leitungsspannurtg des Generators und die Bezugsspannung dar. Beim Start- oder Motorbetrieb werden die UND-Glieder 108 bis 113 durch ein Freigabesignal für die negative Gleichrichtergruppe der Phase A freigegeben. Dieses Freigabesignal tritt auf, wenn die Phase A der Speisespannung in bezug auf die vorangegangene Phase positiv ist so daß die Gleichrichter in der negativen G'eichrichicrgruppe in der richtigen Reihenfolge gezündet werden können, um den Ankerwicklungen von der Phase A der Speisespannung einen Strom zuzuführen. Das andere Eingangssignal füi die einzelnen UND-Glieder 108 bis 113 kommt vom Rotorpositionslogiknetzwerk 20, das bestimmt, welche Ankerwicklung den Strom empfangen soll und damil welches Glied und welcher Modulator einen Ausgangstriggerimpuls abgeben sollen, um den betreffender steuerbaren Siliciumgleichrichter in den leitenden Zustand zu bringen.
Die übrigen Zündschaltungen für die negativen und positiven Gleichrichtergruppen der Phasen β und J si nc in ähnlicher Weise aufgebaut und werden in entsprechender Weise im Start- oder Motorbetrieb selektiv betätigt und zwar durch entsprechende Phasenfreigabesignale und durch Signale vom Rotorpositionslogiknetz werk, um die steuerbaren Siliciumgleichrichter in der einzelnen Gruppen in der richtigen Reihenfolge zu zünden, so daß in aasgewählten Ankerwicklungspaaren eir Strom fließt Das bedeutet wie bereits erläutert daß be einem Stromfluß durch die Wicklung W, auch durch die Wicklung W* ein Strom fließt der um 180° phasenver schoben ist Wenn in entsprechender Weise von dei Spannungsquelle ein Strom in die Wicklung W3 fließt fließt auch ein Strom durch die Wicklung Wb zur Span nungsquelle. Das Entsprechende gilt für die Wickiunj Ws und die Wicklung Wi. Da die Anordnung in einen paarweisen Betrieb arbeitet und drei Phasen vorhander sind, gibt jedes Steuersignal vom Rotorpositionslogik
netzwerk gleichzeitig sechs UND-Glieder frei. Von diesen sechs UND-Gliedern werden allerdings nur zwei von dem Phasensteuerfrcigabesignal durchgeschaltet, um sicherzustellen, daß unter den negativen und positiven steuerbaren Siliciumgleichrichter!) das richtige Gleichrichterpaar gezündet wird.
Die folgenden Kombinationen sind möglich:
Bezeichnung der Richtung des Stromes
Wicklung
W, P
w, N
W1 N
W4 P
W, P
W, N
W, N
W. P
W5 P
W2 N
W, N
W2 P
Folglich haben alle UND-Glieder, die einem mit der Zahl 1 identifizierten steuerbaren Siliciumgleichrichter in der negativen Gruppe zugeordnet sind, einen gemeinsamen Eingang von der Logikschaltung. Da die durch die Z"hl 4 identifizierten steuerbaren Siliciumgleichrichter in den positiven Gruppen zur selben Zeit gezündet werden müssen, wie die mit der Zahl 1 bezeichneten Gleichrichter in der negativen Gruppe, erhalten alle UND-Glieder für die mit der Zahl 4 bezeichneten Gleichrichter in den positiven Gruppen und alle UND-Glieder für die mit der Zahl 1 bezeichneten Gleichrichter in den negativen Gruppen ein gemeinsames Ffcigabesigna! von dem Rotorpositionslogiknetzwerk. Welche der Gleichrichter in den betreffenden Phasengruppen dann tatsächlich getriggert werden, wird durch die Phasensteuerspannung gesteuert und hängt von der Polarität der Speisespannungsphasen ab. Die UND-Glieder, die in den positiven Gruppen den mit der Zahl 1 bezeichneten Gleichrichtern zugeordnet sind, und die UND-Glieder, die in den negativen Gruppen den mit der Zahl 4 bezeichneten Gleichrichtern zugeordnet sind, sind miteinander verbunden.
Die UND-Glieder, die in den positiven Gruppen den mit der Zahl 3 bezeichneten Gleichrichtern zugeordnet sind, und die UND-Glieder, die in den negativen Gruppen den mit der Zahl 6 bezeichneten Gleichrichtern zugeordnet sind, sind miteinander verbunden. In ähnlicher Weise sind die UND-Glieder in den positiven Gruppen, die den Gleichrichtern mit der Zahl 5 zugeordnet sind, mit den UND-Gliedern in den negativen Gruppen verbunden, denen die Gleichrichter mit der Zahl 2 zugeordnet sind. Die UND-Glieder für die Gleichrichter mit der Zahl 5 in den negativen Gruppen und die UND-Glieder für die Gleichrichter mit der Zahl 2 in den positiven Gruppen sind gegebenenfalls miteinander verbunden.
Es ist somit eine Anzahl von Eingangsanschlüssen 114 zum Empfang von Signalen vom Rotorpositionslogiknetzwerk vorgesehen. Entsprechend der gezeigten Darstellung empfängt der oberste Anschluß ein Signal, um alle UND-Glieder freizugeben, die in den negativen Gruppen von allen Phasen Gleichrichtern mit der Zahl 1 und in den positiven Gruppen von allen Phasen Gleichrichtern mit der Zahl 4 zugeordnet sind. Der zweite Anschluß empfängt ein Freigabesignal für alle UND-Glieder, die in den positiven Gruppen Gleichrichtern mil der Ziihl 1 und in ilen negativen Gruppen Gleichrichten) mit der Zahl 4 /iigeoiiliR-t sind. Der dritte An schluß ist mit denjenigen UN D-Gliedern verbunden, die in den positiven Gleichrichtern mit der Zahl 3 und in den negativen Gruppen Gleichrichtern mit der Zahl 6 zugeordnet sind. Der vierte Anschluß all denjenigen UND- Gliedern ein Freigabesignal zu, die in den positiven Gruppen den Gleichrichtern mit der Zahl 6 und in den negativen Gruppen den Gleichrichtern mit der Zahl 3 zugeordnet sind. Am fünften Anschluß liegt ein Freigabesignal für die UND-Glieder, die in den positiven
is Gruppen den Gleichrichtern mit der Zahl 2 und in den negativen Gruppen den Gleichrichtern mit der Zahl 5 zugeordnet sind. Der sechste und letzte Anschluß führt schließlich denjenigen UND-Gliedern ein Freigabesignal zu, denen in den positiven Gruppen die Gieichrich- ter mit der Zahl 5 und in den negativen Gruppen die Gleichrichter mit der Zahl 2 zugeordnet sind.
Zünd- und Austastlogiknetzwerk
Das Zünd- und Austastlogiknetzwerk enthält Mittel zum Erzeugen eines Austast- oder Freigabesignals, das den Übergang von Strom von einer Speisephase auf die nächste Speisephase nur dann gestattet, wenn die Polarität der Speisephase richtig ist. Wenn somit beispiels- weise der Stromfluß negativ sein soll, d. h. in die Wicklung, wird ein Stromübergang zwischen Speisephasen nur dann gestattet, wenn die Phase in bezug auf die leitende Phase positiv wird. Falls der Stromfluß positiv ist, d. h. aus der Wicklung heraus, wird ein Stromüber gang zwischen Speisephasen nur dann gestattet, wenn eine Phase in bezug auf die vorgehend leitende Phase negativ wird. Wenn somit unter der Annmahme einer Phasenfolge Ax B, Cdie Phase A in bezug auf die Phase C positiv wird, wird für die negative Gleichrichtergrup pe in der Phase A des Frequenzwandlers ein Austast oder Freigabesignal für ein Zeitintervall erzeugt, während dem die Phase A gegenüber der Phase Cpositiv ist. Sobald während desselben Intervalls die Phase C in bezug auf die Phase B negativ wird, wird für die positive Gleichrichtergruppe der Phase C ein Freigabesignal erzeugt, um ausgewählte Gleichrichter in der positiven Gruppe zu triggern und damit einen Stromfluß aus den Ankerwicklungen zu gestatten. In ähnlicher Weise erzeugt das Netzwerk ein Austastsignal, wenn die Phasen
so B und Cin bezug auf die anderen Phasen positiv werden, uiT. die negativen Gleichrichtergruppen in diesen Phasen freizugeben, und zwar bei gleichzeitiger Freigabe der positiven Gleichrichtergruppen, um den geeigneten Stromfluß vorzusehen. Weiterhin wird das Integral der Speisespannung zwischen den Leitungen erzeugt, um als ein Zünd- oder Triggersignal zu arbeiten, damit die Dauer der Phase-/4-, der Phase-.9- und der Phase-C-Austastsignale verändert werden kann, um den Pegel des Stroms in den Ankerwicklungen zu steuern. Die Erzeugung der Phasenaustastsignale, die anzeigen, daß der Strom von einer leitenden Phase auf die nächste Phase übertragen werden kann, kann man auch unter direkter Heranziehung der Phasenspannungen vornehmen. Da man jedoch in jedem Falle die Integrale der verketteten Leitungsspannungen bilden muß, um zur Steuerung des Strompegels in der Maschine den Zündwinkel der steuerbaren Siliciumgleichrichter zu ändern, kann man auch das Integral der verketteten Spannung
heranziehen, um die Austastspannungen zu erzeugen. Das Integral der Spannung zwischen der Leitung der Phase Cund der Leitung der Phase B hat dieselbe Phase wie die Speisephase A. Entsprechend hat das Integral der Spannung zwischen der Leitung der Phase C und der Leitung der Phase A dieselbe Phase wie die Speisephase B. und dz; Integral der verketteten Spannung zwischen den Phasen B und A hat dieselbe Phase wie die Phase C. Wenn man daher das Integral von B-A vom Integra! von C-B subtrahiert, ist es möglich, ein Leertastsignal zu erhalten, das für das Intervall positiv ist, während dem die Phase A gegenüber der Phase C positiv ist. Wenn man in ähnlicher Weise das Integral von C-B vom Integral von /4-Cabziehi und das Integral von ,4-C vom Integral von BA abzieht, erhält man Austastsignale, die positiv während der Zeitintervalle sind, bei denen B positiver als A und C positiver als B ist. Wenn eine besondere Phasenspannung positiver als die vorangegangene Phasenspannung wird, kann man den in die Maschine gerichteten Strom von der vorangegangenen Phase wegnehmen. In ähnlicher Weise kann man. wenn diese Spannungen in bezug auf die vorangegangene Phase negativ wird, den aus den Ankerwicklungen fließenden Strom von der vorangegangenen Phase auf die negativ gewordene Phase übertragen. Die Austastspannungen werden daher benutzt, um ein Zünden der Gleichrichter in der besonderen positiven oder negativen Gruppe zu ermöglichen.
Die Art und Weise, wie die Integrale der verketteten Speisespannungen voneinander abgezogen werden, um die Austastspannungen für die Phasen A. B und C zu erzeugen, soll an Hand von Signalverläufen erläutert werden. Dazu wird auf die Fig.5 verwiesen. In der F i g. 5a ist die dreiphasige Speisespannung mit der Phasenfolge A. B und C dargestellt. Die Spannungen sind dabei lungs der Ordinate über der der Zeit zugeordnete Abszisse aufgezeichnet. In der F i g. 5b sind die Integrale der verketteten Speisespannungen gezeigt, die man erhält indem man die einzelnen Phasenspannungen voneinander subtrahiert und dann integriert. In der F i g. 5b ist das Integral der Spannung zwischen der Spannung an der Leitung mit der Phase A und der Spannung an der Leitung mit der Phüise C mit \A-C bezeichnet. In entsprechender Weise sind die übrigen integrierten verketteten Spannungen mit [B-A und [C-B bezeichnet. Aus den F i g. 5a und 5b erkennt man. daß zum Zeitpunkt fo die Phasenspannung A positiver als die vorausgehende Phasenspannung Cwird und bis zum Zeitpunkt t2 positiver bleibt Weiterhin kann man der F i g. 5b entnehmen, daß zum Zeitpunkt fo das JC-S in bezug auf das [C-B in bezug auf das ]B-A positiv wird und bis zum Zeitpunkt f2 positiv bleibt Wenn man daher feststellt zu welchem Zeitpunkt das Integral der verketteten Phasenspannung C-B größer als das Integral der verketteten Phasenspannung B-A wird, ist es möglich, eine Austast- oder Freigabespannung zu diesem Zeitpunkt zu erzeugen. Ferner kann man diese Austast- oder Freigabespannung zum Zeitpunkt h beenden, wenn wieder \B-A positiver als \C-B wird. In der F i g. 5c ist diese Austastspannung gezeigt, die zum Zeitpunkt t0 eine positive Flanke und zum Zeitpunkt f2 eine negative Flanke aufweist wenn JC-S negativer als [B-A wird. Mit den Integralen der beiden genannten verketteten Phasenspannungen kann man daher ein Maß für das Intervall gewinnen, während dem die Phase A positiver als die Phase C ist Gleichermaßen erkennt man., daß man eine Phase- B-Austastspannung erzeugen kann, isdem man das Integral von C-B vom Integral von A-Csubtrahiert da zum Zeitpunkt /ι [A-C positiver als [C-B wird und diese Bedingung bis zum Zeitpunkt u bestehen bleibt. Gleichzeitig sieht man, daß vom Zeitpunkt /ι bis zum Zeitpunkt u die Phase B positiver als die Phase A ist.
Das in der Fig.5d dargestellte Phase-ß-Austastsignal besteht daher vom Zeitpunkt l\ bis zum Zeitpunkt {4 zu Recht. Die Phase-C-Austastspannung wird dadurch erzeugt, daß das Integral der Spannung A-C vom Integral der Spannung B-A subtrahiert wird. Man erkennt, daß [B-A zum Zeitpunkt fj positiver als [A-C wird und daß dieser Zustand bis zum Zeitpunkt is bestehen bleibt. Aus der F i g. 5a sieht man, daß dies der Zeit entspricht, während der die Phase C positiver als die Phase B ist. Somit erhält man in obiger Weise die in der F i g. 5e dargestell te Phase-C-Austastspannung. die vom Zeitpunkt /j bis zum Zeitpunkt t^ dauert. Es werden somit drei Austastspannungen A, B und Cer/.eugt. die jeweils eine Zeilperiode darstellen, während der eine der Speisephasen positiver als die vorausgegangene Phase ist. so daß man
;o die genannten Austastspannungen veru/pnHen kann, um es den negativen Gleichrichtergruppen zu gestalten. Strom in die Ankerwicklungen zu schicken. Durch Invertierung und Verarbeitung der erwähnten Austastspannungen kann man auch positive Austastspannun- gen gewinnen, die jeweils die Zeitintervalle darstellen, während denen eine Phase negativer als die vorangegangene Phase ist. Diese invertierten Austastspannungen kann man daher verwenden, um die positiven Gleichrichtergruppen in den Frequenzwandlern derart zu steuern, daß aus den Ankerwicklungen Ströme austreten können.
In der F i g. 6 ist das Zünd- und Austastlogiknetzwerk zum Erzeugen der Austastspannungen in Abhängigkeit von den Speisespannungspolaritäten und dem Maschi ncnstrompegel dargestellt, damit für die Zündschaltun gen der positiven und negativen Gleichrichtergruppen der Frequenzwandler Freigabespannungen erzeugt werden können, die zum richtigen Zeitpunkt auftreten und eine richtige Dauer haben.
Die drei Phasenspannungen A, B und C werden Eingangsanschlüsse 120,121 und 122 des in der F i g. 6 dargestellten Zünd- und Austastlogiknetzwerkr zugeführt. Die drei Phasenspannungen werden drei Λ-C-lntegriernetzwerken mit Widerständen 123, 125 und 127 sowie Kondensatoren 124,126 und 128 zugeführt Die I?-C-Integriernetzwerke erzeugen eine Spannung, die dem Integral der Phasenspannungen A. B und C proportional ist. Diese integrierten Spannungen werden einer Anzahl von Operationsverstärkern 129,130 und 131 zugeführt Die integrierten Speisespannungen werden in den Operationsverstärkern vereinigt und subtrahiert um an den Ausgängen der Operationsverstärker 129 bis 131 Spannungen zu erzeugen, die dem Integral der verketteten Phasenspannungen proportional sind. Im einzelnen wird die integrierte Phasenspannung A dem nicht umkehrenden Anschluß des Operationsverstärkers 129 und die integrierte Phasenspannung C dem umkehrenden Anschluß des Operationsverstärkers 129 zugeführt Der Ausgang des Operationsverstärkers 129 ist daher das Integral der Phase A minus dem Integral der Phase B. Das Ausgangssignal stellt daher das Integral der Differenz zwischen den Spannungen an den Phasen A und C dar (JA-CJI Dem nicht umkehrenden Anschluß des Operationsverstärkers 130 wird die integrierte Phase B und dem umkehrenden Anschluß des Operationsverstärkers 130 die integrierte Phasenspannung A zugeführt Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 130 stellt daher das Integral zwischen der Differenz der Phasen-
spannungen B und A dar (JS.AJl Dem nicht umkehrenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 131 wird das Integral der Phasenspannung C und dem umkehrenden Anschluß dieses Operationsverstärkers das Integral der Phascnspanining B zugeführt. Am Ausgang des Operationsverstärkers 131 triti daher das Integral der Differenzspsnnung aus den Phasen C und B auf
Wie bereits erwähnt, werden die Integrale der verketteten Spannungen nicht nur zum Erzeugen der Austastsignale für die Phasen A. B und Cbenutzt, sondern auch zum Steuern des Betrages des Stromes, der den Ankerwicklungen zugeführt wird, und zwar dadurch, daß Zündsignalverläufe mit einem Fehlersignal verglichen werden, das man von dem Ankerstromsteuernetzwerk 47 (Fig. 1) erhält, und die Dauer der Austastverläufe des Stromflusses modifiziert wird. Zu diesem Zweck werden die Integrale der verketteten Spannungen einem zweiieii Säii. von Operationsverstärkern 533 bis 135 zugeführt, die die Mittel zum Erzeugen der Phasenaustastsignaic darstellen. Der Operationsverstärker 133 subtrahiert \B-A vom \C-B, um ein Ausgangssignal zu gewinnen, das die Austastspannung für die Phase A darstellt Wie es an Hand der Signalverläufe in der F i g. 5 erläutert wurde, hat das Integral der verketteten Spannung zwischen der Phase C und der Phase B dieselbe Phase wie die Phase A der Speisespannung. Ferner hat das Integral der verketteten Spannung zwischen der Phase ß und der Phase A dieselbe Phase wie die Speisespannung der Phase C Wenn mqn diese beiden Integrale voneinander subtrahiert, wird zum Zeitpunkt, bei dem die Spannung JC-ß positiver als die Spannung IB-A wird, ein Austastsignal erzeugt. Daher wird das Integral der verketteten Spannung aus den Phasen C und B dem nicht umkehrenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 133 und das Integral der verkettete" Spannung der Phassf! B üv.d A dtm umkehrenden Eingangsanschluß dieses Operationsverstärkers zugeführt. Somit wird zum Zeitpunkt ίο, bei dem, wie es in der F i g. 5b gezeigt ist, JC-B positiver als \B-A wird, der Ausgang des Operationsverstärkers 133 positiv. Der Operationsverstärkerausgang bleibt bis zum Zeitpunkt /2 positiv, bei dem \B-A größer als JC-S wird. Am Ausgang des Operationsverstärkers 133 tritt daher eine positive Austastspannung auf, die so lange positiv ist, wie die Phase A der Speisespannung positiver als die Phase Cder Speisespannung ist
In ähnlicher Weise wird J/l-Cdem nicht umkehrenden Anschluß des Operationsverstärkers 134 und Jß-C dem umkehrenden Anschluß dieses Operationsverstärkers zugeführt Am Ausgang des Operationsverstärkers 134 tritt daher eine Austastspannung auf, die positiv ist, solange die Phase B positiver als die Phase A ist. Der Operationsverstärker 135 subtrahiert \B-A vom \A-C und erzeugt eine Austastspannung, die positiv ist, solange die Phase C positiver als die Phase B ist.
Die Austastspannungen an den Ausgängen der Operationsverstärker 133 bis 135 stellen die maximalen Zeitintervalle dar, die zum Stromleiten für die einzelnen Phasen zur Verfugung stehen. Dabei wird angenommen, daß die steuerbaren Siliciumgleichrichter in den Netzwerken gezündet werden, sobald eine Phase positiver als die vorangegangene Phase wird, und die Stromleitung auf diese Phase unmittelbar übertragen wird. Um den Ankerstrorn zum Aufrechterhalten eines vorbestimmten Pegels zu steuern, ist es erwünscht, die Dauer der Austastverläufe als eine Funktion von der Abweichung des Strompegels in der Maschine von einem vor bestimmten Pegel zu modifizieren. Durch Verändern der Dauer der Phasenaustastverläufe kann man den Stromflußwinkel und damit den Strom verändern, der in die Maschine oder aus der Maschine fließt. Zu diesem
ί Zweck werden die integrierten Zündspannungen, die zum Erzeugen der Austastspannungen erzeugt wurden, einem Vergleichernetzwerk zugeführt, in dem die Zündverläufe, d. h. die integrierten verketteten Spannungen, mit einem Fehlersignal verglichen werden, das den tat sächlichen Ankerstrom oder den Strom von der Speise spannungsquelle zu den Zyklonvertern oder Umrichtern darstellt. Der Ausgang eines phasengesteuerten Gleichrichters nimmt linear mit dem Integral der Spannung zwischen der vorausgegangenen leitenden Phase und der zu steuernden Phase ab. Durch die Verwendung der Zündverläufe, die durch Integration aus den verketteten Spannungen abgeleitet wurden, erhält man somit eine lineare Steuerkennlinie. Das bedeutet, daß beispielsweise bei einer Änderung des Feh!?rsigp?i!s von 2
auf I der Ausgang ebenfalls eine Änderung von 2 auf 1 vornimmt. Wie es bereits in Verbindung mit der Beschreibung der Anlage nach der F i g. 1 erläutert wurde, sind Mittel vorgesehen, die die Abweichung des Maschinenstroms oder Speisestroms von dem gewünschten Pegel feststellen, und ein entsprechendes Fehlersignal erzeugen, das sowohl den Betrag als auch die Richtung dieser Abweichung darstellt. Durch Vergleich dieses Fehlersignals mit den Zündspannungen wird ein Steuersignal erzeugt, das die Dauer der Austastspannungen modifiziert, so da3 die Zeit, während der die Gleichrichter in irgendeiner gegebenen Phase leitend sein können, um über die Gleichrichter einen Stromfluß in den Wicklungen zu ermöglichen, als Funktion dieses Fehlersignals steuerbar ist. Die den Strompegel modifizierenden Steuersignale erhält man dadurch, daß die Zündspannungen von den Operationsverstärkern 129 bis 131 dem einen Eingang einer Anzahl von Operationsverstärkern 136 bis 141 zugeführt werden. Die Operationsverstärker 136 und 137 befinden sich im Erzeugungskanal des Aus tastsignals der Phase A. Die Operationsverstärker 138 und 139 sind im Erzeugungskanal des Austastsignals der Phase B und die Operationsverstärker 140 und 141 im Erzeugungskanal des Austastsignals der Phase C angeordnet Das Integral der verketteten Spannung wird dem umkehrenden Anschluß des einen Operationsverstärkers jedes Verstärkungspaares und dem nicht umkehrenden Anschluß des anderen Verstärkers jedes Verstärkerpaares zugeführt. Das Fehlersignal vom Maschinenankerstromsteuernetzwerk 47, das in den F i g. 1
so und 2 dargestellt ist, tritt an einem Eingangsanschluß 142 auf und wird den übrigen Eingängen von jedem der Operationsverstärker zugeführt. Das Fehlersignal wird daher mit den Zündverläufen verglichen, um an den Ausgängen der Operationsverstärker ein rechteckför miges Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Dauer eine Funktion des Fehlersignals ist
Die Strompegelsteuersignale von den Operationsverstärkerpaaren werden dem einen Eingang von paarweise angeordneten NAND-Gliedern 143 und 144,145 und 146 sowie 147 und 148 zugeführt, die in den Erzeugungskanälen der Austastsignale für die Phasen A, B und C liegen. Den anderen Eingängen der NAND-Glieder werden die Austastsignale von den Operationsverstärkern 133 bis 135 zugeführt, und zwar den NAND-GKe- dem 143S145 und 147 direkt und den NAND-Gliedern 144,146 und 148 nach Inversion. Im einzelnen werden die Austastsignale an den Ausgängen der Operationsverstärker 133 bis 135 über Leitungen 149,150 und 151
den einen Eingangsanschlüssen der NAND-Glieder 143, 145 und 147 zugeführt Weiterhin werden die Austastsignale von den Ausgängen der Operationsverstärker 133 bis 135 den Eingängen von NAND-Gliedern 152 bis 154 zugeführt, die die Austastsignale invertieren. NAND-Glieder zeichnen sich dadurch aus, daß der Ausgang des Glieds nur dann negativ ist, wenn beide Eingänge positiv sind. Bei allen anderen Eingangskombinationen ist der Ausgang des NAND-Glieds positiv. An den NAND-Gliedern 152 bis 154 tritt daher ein negativer Ausgang auf, wenn die Ausgänge der Operationsverstärker 133 bis 135 positiv sind, also während der Austastintervalle, bei denen die Phasen A, B und C positiver als die jeweils vorangegangene Phase ist Andererseits tritt an den NAND-Gliedern 152 bis 154 ein positiver Ausgang auf, wenn die Ausgänge der Verstärker 133 bis 135 negativ sind, d. h, wenn die Phasen A, B und C negativer als die jeweils vorausgegangenen Phasen sind. Die Ausgänge der NAND-Glieder 152 bis 154, die dem einen Eingang der NAND-Glied 144, 146 und 148 zugeführt werden, steuern daher diese Glieder derart, daß die Ausgänge der NAND-Glieder 144,146 und 148 stets den Ausgängen an den ihnen zugeordneten NAND-Gliedern 143, 145 und 147 entgegengesetzt sind. Die Ausgänge der NAND-Glieder 143 bis 148 werden dem einen Eingang von NAND-Gliedern 145 bis 160 zugeführt Die anderen Eingänge dieser NAND-Glieder sind mit einem Freigabesignalanschluß 161 verbunden.
Aus der obigen Erläuterung geht hervor, daß das NAND-Glied 143 im Kanal der Phase A von der Stromsteuerspannung des Operationsverstärkers 133 gesteuert wird. Der Ausgang des NAND-Glieds 143 wird daher für die gesamte Dauer des Intervalls negativ, bei dem der Austastverlauf positiv ist und der Ausgang des Operationsverstärkers 136 einen positiven Wert aufweist. Da die Dauer des Austastverlaufs am Ausgang des Operationsverstärkers 133 festgelegt ist ändert sich der Ausgang des NAND-Glieds 143 als Funktion der Dauer des Ausgangssignals des Operationsverstärkers 136, der in Abhängigkeit vom Stromfehlersignal gesteuert wird. Der Ausgang des NAND-Glieds 143 wird im NAND-Glied 155 invertiert, um für die negative Gleichrichtergruppe der Phase A einen positiven Durchschaltimpuls zu erzeugen, und zwar für die Dauer des Intervalls, bei dem der Austastverlauf der Phase A positiv ist und das Strompegelsteuersignal vom Operationsverstärker 136 ebenfalls einen positiven Wert aufweist. Das Ausgangssignal am komplementären NAND-Glied 144 im Kanal der Phase A stellt die Inversion des Ausgangssignals des N AN D-Glieds 143 dar. da der Austastverlauf des Operationsverstärkers 133 im NAND-Glied 152 invertiert wird, bevor er an das NAND-Glied 144 gelegt wird. Wenn der Ausgang des NAND-Glieds 155 positiv wird, um der negativen Gruppe der Phase A ein positives Freigabesignal zuzuführen, und zwar während des Intervalls, bei dem die Phase A der Speisespannung positiver als die Phase Cist, wird der Ausgang des NAND-Glieds 156 negativ, um die positive Gruppe der Phase A zu sperren. Sobald das Freigabesignal für die negative Gruppe der Phase A beendet ist, d. h„ wenn das Austastsignal vom Operationsverstärker 133 wieder negativ wird, tritt am Ausgang des NAND-Glieds 152 ein positives Signal auf, so daß die beiden Eingänge zum NAND-Glied 144 negativ werden. Der Ausgang des NAND-Glieds 156 wird daher positiv, so daß der positiven Zündschaltung der Phase A ein Freigabesignal zugeführt wird und die positive Glcichrichtergruppe der Phase A freigegeben wird. Man kann somit sehen, daß im Kanal für die Phase A ein Freigabesigna, für die Gleichrichter der negativen Gruppe der Phase A erzeugt wird, wenn die Phase A positiver als die Phase C ist. und daß für die positive Zündschaltung der Phase A ein positives Freigabesignal erzeugt wird, wenn die Phase A negativer als die Phase Cist
In ähnlicher Weise treten an den Ausgängen der NAND-Glieder 157 und 158 für den Kanai der Phase B positive Freigabesignale für die negative bzw. positive
ίο Gleichrichtergruppe der Phase B auf, wenn die Phase B positiver als die Phase A im Falle der negativen Gleichrichtergruppe bzw. die Phase B negativer als die Phase A im Falle der positiven Gleichrichtergruppe ist Die NAND-Glieder 159 und 160 erzeugen im Kanal der Phase C Freigabesignale für die negative Gleichrichtergruppe der Phase C wenn die Phase Gleichrichtergruppe C positiver als die Phase B ist, und für die positive Gleichrichtergruppe der Phase C wenn die Phase C negativer als die Phase B ist
Auf welche Weise die Austastsignale für die Gleichrichtergruppen erzeugt werden, wird an Hand von Signalverläufen, die in der F i g. 7 dargestellt sind, erläutert Die gezeigten Signalverläufe treten an den verschiedenartigen Schaltungen auf, die das Phase-A-Steu- ernetzwerk entsprechend der Fig.6 bilden. In der F i g. 7a ist der am Ausgang des Operationsverstärkers 129 auftretende Zündverlauf gezeigt der das Integral der verketteten Spannung der Phase A und der Phase C darstellt also ]A-C. Da jU-Cder Phase A der Speise spannung um 90° nacheilt ist die Phase A, wie es auch aus der F i g. 5 hervorgeht, bei der Darstellung nach der F i g. 7 vom Zeitkpunkt fo bis zum Zeitpunkt i3 gegenüber der Phase C positiv, und es tritt während dieser Zeitdauer ein entsprechendes positives Austastsignal 170 am Ausgang des Operationsverstärkers 133 auf. Das bedeutet, daß die negative Glcichrichtergruppe der Phase A zu irgendeinem Zeitpunkt während dieses Intervalls gezündet werden kann, um den Ankerwicklungen von der Phase A Strom zuzuführen. Die Austast- spannung 170 wird dem einen Eingang des NAND-Glieds 143 und dem NAND-Glied 152 zugeführt. Am Ausgang des NAND-Glieds 152 tritt die Inversion des Austastverlaufes auf, wie es in der Fig.7c durch den Verlauf 171 dargestellt ist. Der Signalverlauf 171 ist so mit negativ, wenn der Signalverlauf 170 positiv ist, und umgekehrt. Das Integral der in der F i g. 7a dargestellten verketteten Spannung 168 wird den beiden Operationsverstärkern 136 und 137 zugeführt, in denen es mit dem Strompegelfehlersignal verglichen wird, das in der
so F i g. 7a durch einen Gleichspannungsverlauf 169 dargestellt ist. Da die Zündspannung 168 dem nicht invertierenden Anschluß des Operationsverstärkers 136 zugeführt wird, und das Fehlersignal, das den Strompegel in der Maschine oder den Strompegel von der Speisespan nungsquelle darstellt dem umkehrenden oder invertie renden Anschluß des Operationsverstärkers 136 zugeführt wird, bleibt der Ausgang des Operationsverstärkers 136 negativ, bis die Zündspannung positiver als das Stromfehlersignal wird. Folglich bleibt der in der F i g. 7d dargestellte Ausgangsverlauf 172a bis zum Zeitpunkt /ι negativ. Zu diesem Zeitpunkt Ji. bei dem die Zündspannung positiver als das Strompegclfehlersignal wird, wird der Ausgang des Operationsverstärkers 136 positiv und bleibt bis /um Zeilpunkt is positiv, bei dem der Zündvcrlauf 168 weniger positiv als das Fchlcrsignal 169 wird. Der Zündvcrlauf 168 wird auch dem invertierenden Anschluß des Operationsverstärkers 137 zugeführt, und das Slrompcgclfchlcrsignal 169 liegt um nichl
invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 137. Der Ausgang des Operationsverstärkers 137 bleibt daher bis zum Zeitpunkt h positiv, bei dem der Eingangszündverlauf 168 positiver als das Fchlersignal 169 wird Zum Zeitpunkt fc wird der Ausgang des Operationsverstärkers 137 negativ und bleibt bis zum Zeitpunkt U negativ, bei dem der Zündverlauf weniger positiv als die Fehlerspannung wird. Zum Zeitpunkt U wird der Verstärkerausgang somit wietier positiv und bleibt bis zum Zeitpunkt fe positiv, bei dem der Zündverlauf wiederum positiver als der Bezugsverlauf wird. Zum Zeitpunkt i» wird somit der Ausgang des Operationsverstärkers 137 negativ, wobei zu berücksichtigen ist, daß der Zündverlauf dem invetierenden Anschluß des Verstärkers zugeführt wird. Man erkennt, daß der Ausgang des Operationsverstärkers 136 zum Zeitpunkt ii positiv wird und bis zum Zeitpunkt /5 positiv bleibt und während des von is bis U reichenden Intervalls negativ ist Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 137 zeigt ebenfalls einen rechteckförmigen Verlauf, der phasenmäßig versetzt ist
Obwohl der Ausgang des Operationsverstärkers 136 von /1 bis /5 positiv ist, zeigt der in der F i g. 7f dargestellte Verlauf 173 am Ausgang des NAND-Glieds 143 nur bis zum Zeitpunkt h einen negativen Wert, da zum Zeitpunkt t3 die Austastspannung 170 der Phase A negativ wird.
Der Ausgang des NAND-Glieds 155 ist in der F i g. 7g durch den Verlauf 174 gezeigt und stellt die Freigabe-Spannung für die negative Gleichrichtergruppe der Phase A dar, die nur von fj bis /3 positiv ist Obgleich der Ausgang des Operationsverstärkers 137 von U bis fe positiv ist, hat der invertierte Austastverlauf 171, der am Ausgang des NAND-Glieds 152 auftritt, nur von I1 bis U, einen positiven Wert Demzufolge ist der Ausgang des NAND-Glieds 144, der in der F i g. 7h durch den Verlauf 175 dargestellt ist, von u bis fb negativ. Der Ausgang des NAND-Glieds 156 ist von U bis /6 positiv, was bedeutet, daß die positive Gruppe der Phase A während dieses Intervalls freigegeben ist, um einen Stromfluß von den Ankerwicklungen zur Speisequelle zu gestatten. Man erkennt, daß die Dauer des Freigabesignals für die positive und negative Gleichrichtergruppe des Wandlers sowohl vom Austastsignal, das das Intervall darstellt, während dem eine vorgegebene Phase entweder positiv oder negativ in bezug auf die vorangegangene leitende Phase ist, als auch vom Strompegel in der Maschine gesteuert wird, wobei die Dauer des Austastsignals als Funktion des Strompegels geändert wird. Da das Strompegelfehlersignal zu- oder abnehmen kann, ist der Schnittpunkt zwischen dem Fehlersignal und dem Zündverlauf veränderlich. Dadurch wird die Breite der positiven Ausgangsimpulse der Verstärker 136 und 137 verändert und damit die Dauer der Phasenfrcigabesignale an den NAND-Gliedern 155 und 156. Die Kanäle für die Phase B und die Phase C arbeiten in einer ähnlichen Weise, um für die entsprechenden negativen und positiven Zündschaltungen die Freigabesignale zu erzeugen.
In den F i g. 7j bis 7o sind die Signalverläufe der Freigabesignale für die negativen und positiven Gruppen von allen drei Phasen dargestellt. An diesen Verläufen kann man erkennen, daß die Freigabespannungen für die negativen Gleichrichtergruppen eine Stromübertragung von Phase zu Phase zulassen. Weiterhin ist ersichtlich, daß ein Stromfluß in oder aus einem Paar von Ankerwicklungen niemals in einer negativen und positiven Gleichrichtergruppc derselben Phase auftreten kann. Wenn eine negative Gleichrichtergruppe einer Phase in eine Wicklung Strom schickt, muß der Strom von der komplementären Wicklung über eine der beiden anderen Phasen fließen. Wenn beispielsweise von der Phase A Strom in die Maschine fließt weil die Freigabespan nung 174 positiv ist, fließt der aus der Maschine austre tende Strom anfangs zur Phase B. da die Freigabespannung 178 anfangs positiv ist und wird dann auf die Phase C übertragen, wenn die Freigabespannung 178 der Phase B negativ und die Freigabespannung 180 der Phase C positiv wird Wenn in ähnlicher Weise die Phase C den Strom für die Ankerwicklungen liefert verläßt der Strom die Ankerwicklungen anfangs zur Phase A und dann zur Phase B.
Rotorpositionslogik
Das Rotorpositionslogiknetzwerk ist in der Fig.9 dargestellt und verarbeitet die Ausgangssignale von den Hallgeneratoren, um Ausgangssignale zu liefern, die die Wicklung bestimmen, in der der Strom fließen soIL Wenn man die Haiigeneratoren derart anordnet, daß sie um 120e elektrisch gegeneinander versetzt sind kann man feststellen, wenn der einer vorbestimmten Wicklung zugeordnete Ruß einen Maximalwert erreicht Mit dieser Information ist es möglich. Signale zu erzeugen, die einen Stromfluß in und aus der besonderen Wicklung gestatten, die dem hohen Fluß des Feldpolpaares zugeordnet ist, um ein positives Drehmoment zu erzeugen. Weiterhin muß die Rotorpositionslogik sicherstel- len, daß der einer vorgegebenen Wicklung zugeordnete steuerbare Siliciumgleichrichter derart getriggert wird, daß ein Strom nur fließt, wenn der steuerbare Siliciumgleichrichter, der der Ankerwicklungsphase zugeordnet ist die als nächste mit Strom versorgt werden muß, nicht in einem Triggerzustand ist, um zu verhindern, daß in aufeinanderfolgenden Ankerwicklungsphasen gleichzeitig Strom fließt Dazu sei beispielsweise angenommen, daß die Zündfolge derart ist, daß der Strom aufeinanderfolgend in die Wicklungen Wi, Wj und dann Ws fließen bzw. aus den Wicklungen W2, W4 und W6 herausfließen soll. Wenn die Hallgeneratoreinrichtung anzeigt, daß der Strom der Wicklung Wj zuzuführen ist, darf die Logik das Freigabesignal für den steuerbaren Siliciumgleichrichter, der der Wicklung W) zugeordnet ist, nur während des Intervalls erzeugen, bei dem die Hallgeneratoren anzeigen, daß der Fluß bei der Wicklung W3 hoch ist und der der Wicklung Ws zugeordnete Fluß niedrig ist Dadurch soll sichergestellt werden, daß zu einem Zeitpunkt nur eine einzige Wicklung eingeschal tet wird. Wenn somit die Phasenfolge 1, 3 und 5 ist, erkennt man, daß bei leitender Phase 1 die Phase 3 den Strom nur während des Intervalls übernehmen kann, wenn der der Phase-3-Wicklung zugeordnete Fluß hoch ist, jedoch nicht, wenn auch der der Phase 5 zugeordnete Fluß hoch ist. Wenn in entsprechender Weise der Strom von der Phase-3-Wicklung der Maschine auf die Phases'Wicklung der Maschine übertragen werden soll, kann dies nur geschehen, wenn der Fluß bei der Wicklung Wj hoch ist, jedoch nicht wenn auch der Fluß bei der Wick lung Wi hoch ist. Auf diese Weise werden die steuerba ren Siliciumgleichrichter, die den einzelnen Wicklungen zugeordnet sind, nur getriggert, wenn die steuerbaren Siliciumgleichrichter, die der nächsten Phasenwicklung zugeordnet sind, für eine Stromübernahme wirksam ge-
bS sperrt sind. Die Bedeutung dieser Beziehung kann man an Hand der in der Fig.8 dargestellten Signalverläufe erläutern, die jeweils die in den Wicklungen W1, Wj und W5 erzeugte Gegen-EMK darstellen und die Ausgangs-
spannungen der Hallgeneratoren. In der Fig.8 stellen die Signalverläufe 190,191 und 192 jeweils die Gegen-EMK. in den Maschinenwickluogen dar, und zwar während des Motorbetriebs. Das Ausgangssignal des der Phasenwicklung Wi zugeordneten Hsllgeneratorverstärkers ist in der F i g. 8b gezeigt Das entsprechende Signal für die Phase 4 ist um 180° phasenverschoben. Weiterhin sind in den F i g. 8c und 8d die Ausgangssignale der Hallelemente dargestellt, die den Phasenwicklungen W3 und W5 zugeordnet sind. Die Ausgangssignale der Hallelemente, die als Rechteckschwingungen dargestellt sind, werden in Operationsverstärkern verarbeitet und sind jeweils um 120° elektrisch gegeneinander verschoben. Die Position des Hallgeneratorsignalverlaufs in bezug auf die Gekgen-EMK ist derart, daß das Ausgangssignal des Hallelements in bezug auf die Gegen-EMK. hinreichend vorgeschoben ist, daß der leitende Siliciumgleichrichter in den nichtleitenden Zustand kommutiert werden kann, wenn der Strom auf die nächste Wicklung Qbet tragen wird. Für den Zeitpunkt to wird angenommen, daedsr Strom gerade ir. die Wicklung Ws fließt und als nächstes auf die Phasenwicklung Wi übertragen werden soIL Um vom Motor ein maximales Drehmoment zu erhalten, wäre es erwünscht, wenn die Wicklung W5 den Strom bis zum Zeitpunkt U führen würde und wenn dann der Strom von der Wicklung W5 auf die Wicklung Wi umgeschaltet werden würde. Es wäre somit erwünscht, daß der mit der Zahl 5 bezeichnete steuerbare Siliciumgleichrichter den Strom der Wicklung W5 so lange wie möglich führt und dann zum Zeitpunkt ti gespr *ri wird, infolge der Tatsache, daß es schwierig sein kann, den leitenden Gleichrichter in den nicht leitenden Zustand zu korrmiutieren, wird der Zündzeitpunkt des nächsten Gleichrichters vorgeschoben, damit ein hinreichend großer Fijß vorhanden ist, um den zuvor leitenden Gleichrichter in den gesperrten Zustand zu bringen. Demzufolge sind die Hallelemente derart angeordnet, daß die Hallspannung zu einer Zeit A> vor t\ ein Maximum erreicht Daher wird die Hallgeneratorspannung der Phase 1 zum Zeitpunkt fo positiv und erzeugt eine Zündspannung für die mit der Zahl 1 bezeichneten Gleichrichter. Sobald einer der steuerbaren Gleichrichter mit der Zahl 1 eingeschaltet ist, wird der leitende steuerbare Siliciumgleichrichter mit der Zahl 5 in den gesperrten Zustand kommutiert. Das bedeutet, daß beim Triggern eines Gleichrichters mit der Zahl 1 in den leitenden Zustand zum Zeitpunkt J0, wenn die Gegen-EMK der Wicklung Ws immer noch positiver als die Gegen-EMK der Wicklung Wi ist ein Strom von der Wicklung W5 in die Wicklung W1 fließt. Diese interne Stromschleife zwischen den steuerbaren Siliciumgleichrichtern veranlaßt, daß der mit der Zahl 5 bezeichnete steuerbare Siliciumgleichrichter vor Erreichen der Zeit U gesperrt wird, da der Fluß der Gegen-EMK des Signalverlaufs 191 von der Zeit ίο bis zur Zeit ii ausreichen, am den steuerbaren Siliciumgleichrichter mit der Zahl 5 in den gesperrten Zustand zu kommutieren.
Weiterhin kann man den in den Fi g. 8b bis 8d dargestellten Hallgeneratorspannungen 193,194 und 195 entnehmen, daß die aus den Hallgenratorspannungen abgeleiteten Freigabespannungen für die steuerbaren Siliciumgleichrichter mit der Zahl 1 in den verschiedenen Gruppen nicht gleichzeitig mit der Hallgeneratorspannung 193 auftreten kann, da dies zu einer Fehlkommutierung führen würde und der Strom von der Wicklung Wi nicht auf die nächste Phasenwicklung Wj übertragen werden würde. Nach der Zeit ti wird die Phase-3-Hallgeneratorspannung positiv, und das Freigabesignal für die steuerbaren Siliciumgleichrichter mit der Zahl 3 wird in den verschiedenen Gruppen erzeugt Es ist daher erforderlich, die Freigabespannung für die steuerbaren Siliciumgleichrichter mit der Zahl 1 zu dieser Zeit bei der die Gleichrichter mit der Zahl 3 freigegeben werden, zu beenden, da es sonst nicht mehr möglich ist die steuerbaren Siliciumgleichrichter mit der Zahl 1 zu sperren und die steuerbaren Siliciumgleichrichter mit der Zahl 3 einzuschalten. Die steuerbaren SiIi, "iumgleichrichter, die einer vorgegebenen Phasenwicklung zugeordnet sind, werden zur Stromübernahme in ihre Wicklung nur dann freigegeben, wenn die steuerbaren Siliciumgleichrichter, die der Phasenwicklung zugeordnet sind, die den Strom ais nächste übernehmen soll, gesperrt sind. Die folgende Wahrheitstabelle zeigt diese Beziehungen und erstellt die Intervalle, während denen Freigabespannungen für die steuerbaren Siliciumgleichrichter erzeugt werden können, um ein richtiges Schalten der Ströme zwischen den Wicklungen zu gewährleisten.
Hallelement/.ustand 25 Negative Positive
Gruppen Gmppcn-
gleich gleich-
richter, richter.
30 1 (hoch) · 3 (niedrig) die gezündet die gezündet
Ϊ (niedrig)-3 (hoch) werden werden
3 (hoch)· 5 (niedrig) können können
3(niedrig)-5(hoch) 1 N 4P
5 (hoch) Ϊ (niedrig) 4/V 1 P
35 5 (niedrig) - I (hoch) 3/V bP
6Λ/ 3P
5N 2P
2/V 5P
In der F i g. 9 ist eine Ausführungsform des Rotorpositionslogiknetzwerks gezeigt das die Freigabespannungen für die verschiedenen GleichrHvterkombinationen erzeugt, um einen Stromfluß von und zu den Ankerwicklungen in der richtigen Reihenfolge zu ermöglichen, wenn der Ruß sowohl in der positiven als auch in der negativen Richtung in bezug auf diese Wicklungen ein Maximum annimmt In der F i g. 9 sind Hallgenera toren 200,201 und 202 für die Phase 1,3 und 5 dargestellt. Die Hallelemente sind um 120° elektrisch versetzt und enthalten ein Hallmaterial, dem an einem Stirnflächenpaar eine Erregerspannung von einer positiven Spannungsquclle + ^zugeführt wird. An dem anderen Stirn-/iächenpaar wird in Abhängigkeit von dem Fluß, dem das Hallelement ausgesetzt ist, eine Hallspannung erzeugt Die Hallspannungen, die im allgemeinen trapezförmig sind, werden einer Anzahl von Operationsverstärkern 203 bis 205 zugeführt. Die Operationsverstärker haben eine sehr hohe Verstärkung, so daß sie bereits bei sehr niedrigen Spannungspegeln in die Sättigung geraten. Demzufolge entsteht aus den trapezförmigen Hallspannungen eine Rechteckschwingung. Die rechteckförmigen Ausgangsspannungen der Opera-
bo tionsverstärker sind gegenüber den Hallspannungen um 180° phasenverschoben und werden einer Reihe von NAND-Gliedern 206 bis 208 zugeführt um die Rechteckschwingungen zu invertieren und damit Rechteckschwingungen zu erzeugen, die mit den einzelnen HaII-
b5 spannungen in Phase sind. Die Ausgangssignale der NAND-Glieder 206 bis 208 werden den einen Eingängen von NAND-Gliedern 209, 211 und 213 zugeführt. Weiterhin werden die Ausgangssignale der NAND-
Glieder 206 bis 208 invertierenden NAND-Gliedern 214,215 und 216 zugeführt Die Ausgänge der NAND-Glieder 214 bis 216 werden den einen Eingängen von NAND-Gliedern 217,21(8 und 219 zugeführt.
An die anderen Eingänge der NAND-Glieder 217 bis 219 sind die Ausgänge der NAND-Glieder 207,208 und 206 angeschlossen, die die Hallspannungen der Phase 3, 5 und 1 darstellen.
Die anderen Eingänge der NAND-Glieder 209, 211 und 213 sind an die Ausgänge der NAND-Glieder 215, 216 und 214 angeschlossen, die die invertierten Hallspannungen der Phasen 3. 5 und 1 darstellen. Die Ausgänge der NAND-Glieder 215, 216 und 214 sind somit negativ, wenn der Fluß in der Nachbarschaft der Wicklungen W3, Ws kund W1 hoch ist, und positiv, wenn der Fluß niedrig ist, also bei 3,5, f. Demzufolge erzeugen die NAND-Glieder 209,211 und 213 einen negativen Ausgang, wenn beide Eingänge positiv sind, d. h. für die Rußkombinationen 1 · 3,3 · 5 und 5 · Ϊ. Die Ausgänge der NAND-Glieder 217,218 und 219 werden negativ, wenn die Ausgänge der NAND-Giieder 2Ö7 und 2i4 beide positiv sind, und zwar für den Fall des NAND-Glieds 217, wenn die NAND-Glieder 208 und 215 pctitiv sind, und zwar für das NAND-Glied 218, und wenn die NAND-Glieder 206 und 216 positiv sind, und zwar für den Fall des NAND-Glieds 219. Die Ausgänge der NAND-Glieder 217,218 und 219 werden somit negativ, wenn beide Eingänge positiv sind, & h. für die Flußkombinationen 3-ΐ,5-3 und 1 S.die Ausgänge det NAND-Glieder 209,217,211,218,213 und 219 werden NAND-Gliedern 22/ bis 226 zugeführt, um positive Freigabesignale zu erzeugen, wenn das jeweils zugeordnete NAND-Glied 209 usw. negativ wird. Somit ist der Ausgang des NAND-Glieds 220 positiv, wenn die Hallspannung anzeigt, daß der Fluß bei der Ankerwicklung IV1 hoch ist, jedoch nicht bei der Ankerwicklung Wi, also bei 1 -3. Der Ausgang des NAND-Glieds 221 ist positiv, wenn die Hallspannung anzeigt, daß der Fluß bei der Wicklung Wt. hoch ist, jedoch nicht bei der Wicklung W1, also bei 3-T. Die Ausgänge der NAND-Glieder 220 und 221 kann man daher benutzen, um die mit der Zahl bezeichneten steuerbaren Siliciumgleichricirter in den positiven Gruppen und die mit der Zahl 1 bezeichneten Siliciumgleichrichter in den negativen Gruppen zu zünden, und zwar für den Fall des NAND-Glieds 220, und um die mit der Zahl 1 bezeichneten steuerbaren Siliciumgleichrichter in den positiven Gruppen und die mit der Zahl 4 bezeichneten steuerbaren Siliciumgleichrichter in den negativen Gnippen zu triggern, und zwar für den FaI! des NAND-Glieds 221.
Die NAND-Glieder 22? und 224 haben einen positiven Ausgang, wenn die Hallgeneratoren anzeigen, daß der Ruß bei der Wicklung W] hoch, jedoch bei der Wicklung W5 niedrig ist, also für 3-5, und zwar für den Fall des NAND-Glieds 223, und daß der Fluß bei der Wicklung Wf hoch ist, jedoch nicht bei der Wicklung W% also für 5-3, und zwar für den Fall des NAND-Glieds 224. Das NAND-Glied 223 wird benutzt, um die Gleichrichter mit der Zahl 6 in den positiven Gruppen und die Gleichrichter mit der Zahl 3 in den negativen Gruppen freizugeben, und das NAND-Glied 224 wird bcntutz, um die Gleichrichter mit der Zahl 3 in den positiven Gruppen und die Gleichrichter mit der Zahl 6 in den negativen Gruppen freizugeben.
In entsprechender Weise wird der Ausgang des NAND-Glieds 225 pos;ti.v, wenn die Hallgeneratoren anzeigen, daß der Fluß bei der Wicklung W5 hoch, jedoch bei der Wicklung Wi niedrig ist, also für 5Ϊ, und das NAND-Glied 226 zeigt einen positiven Ausgang, wenn der Fluß bei der Wicklung Wi hoch und bei der Wicklung W5 niedrig ist, also für 1 -5. Der Ausgang des NAND-Glieds 225 wird benutzt, um die Gleichrichter mit der Zahl 2 in den positiven Gruppen und die Gleichrichter mit der Zahl 5 in den negativen Gruppen freizugeben. Das NAND-Glied 226 wird benutzt, um die Gleichrichter mit der Zahl 5 in den positiven Gruppen und die Gleichrichter mit der Zahl 2 in den negativen
Gruppen freizugeben.
Aus dem Vorstehenden erkennt man, daß das Roiorpositionslogiknetzwerk selektiv die einzelnen steuerbaren Siliciumgleichrichter in den verschiedenen Gruppen freigibt, wenn die Hallspannungen anzeigen, daß der Fluß bei einer besonderen Wicklung ein Maximum hat, allerdings mit der Einschränkung, daß der Ruß bei der Wicklung, auf die als nächste der Strosn übertragen werden soll, niedrig ist Die Folge davon ist, daß der Stromfluß derart gesteuert wird, daß zu einer Zeit der Strom nur in eine Wicklung und nur von e:.r-...:r Wicklung weg fließen kann, und zwar trotz der Tausche, daß infolge der 120°-Phasenversetzungen Intervalle auftreten, bei denen der Fluß an beiden Wicklungen hoch ist Die Freigabesignale für die verschiedenen steuerbaren Gleichrichter werden gleichzeitig allen Gleichrichtern zugeführt, die der betreffenden Wicklung zugeordnet sind. Der besondere Gleichrichter, der gezündet wird, um Strom in die Wicklung zu schicken oder Strom Von der Wicklung aufzunehmen, wird nicht nur durch diese Gleichrichterfreigabespannung ausgewählt, sondern auch noch durch die Phasenfreigabespannung. Wenn beispielsweise der Ausgang von einem der NAND-Glieder des Rotorpositionslogiknetzwerks anzeigt, daß die Gleichrichter mit der Zahl 1 in den positiven Gruppen und die Gleichrichter mil der Zahl 4 in den negativen Gruppen gezündet werden sollen, werden alle Gleichrichter mit der Zahl 1 in den positiven Gruppen und alle Gleichrichter mit der Zahl 4 in den negativen Gruppen freigegeben. Es wird jedoch nur in einer positiven Grup pe ein Gleichrichter mit der Zahl 1 und in einer negati ven Gruppe ein Gleichrichter mit der Zahl 4 gezündet, da nur eine Speisespannungsphase positiv ist, die eine Zündung des negativen Gleichrichters mit der Nr. 4 zuläßt, und nur eine Speisespannungsphase negativ ist, die ein Zünden des positiven Gleichrichters mit der Nr. 1 zuläßt. Auf diese Weise wird der Stromfluß in und aus den Ankerwicklungen durch das Phasenfreigabesignal, das Strompegelfehlersignal und das Rotorpositiionssignal gesteuert, das die besondere Ankerwicklung aus- wählt, durch die zu einer Zeit der Strom fließen soll.
Die Stromzufuhr zu den einzelnen Ankerwicklungen der dynamoelektrischen Maschine kann entweder von einer einzigen Phase der Speisespannung oder von mehreren Phasen der Speisespannung erfolgen. Die Art mit der der Strom entweder von einer einzigen oder von allen Phasen der Speisespannung während irgendeines vorgegebenen Zeitintervalls zugeführt wird, ist eine Funktion der Maschinendrehzahl. Bei einer niedrigen Maschinendrehzahl ist die Relativbewegung des Rotors und damit die Geschwindigkeit, mit der der Strom zwischen den Ankerwicklungen umgeschaltet werden muß, in bezug auf die Speisefrequenz niedrig. So wird beispielsweise bei einer Drehzahl von etwa 100 UpM und bei einer 14-Polpaarxnaschine der Strom zwischen den
M Wicklungen etwa 25mal/sec umgeschaltet. Andererseits beträgt die Speisespannungsfrequenz etwa 400 Hz. Die Speisespannung durchläuft daher etwa 20 Perioden, bevor der Strom von einer Wicklung auf die nächste um-
37 38
geschaltet wird. Demzufolge wird der während dieses Zeitintervalls durch irgendeine vorgegebene Wicklung fließende Strom von allen Phasen gliefert. Wenn somit beispielsweise die Phase A positiv ist, liefert ein Gleichrichter in einer der negativen Gleichrichtergruppen den s Strom zu einer der Wicklungen, und danach wird die Stromzufuhr von der Phase B und anschließend von der Phase C übernommen und schließlich wieder von der Phase A, bis der Strom auf die nächste Wicklung übertragen wird. Wenn sich die Drehzahl des Rotors der Frequenz der Gegen-EMK nähert und schließlich die Speisefrequenz übersteigt, liefert eine einzige Speisespannungsphase den Strom für mehrere aufeinanderfolgend eingeschaltete Wicklungen.
Es wird somit eine Starter-Generator-Anlage geschaffen, in der eine einzige dynamoelektrische Maschine sowohl als bürstenloser Gleichstrommotor beim Startbetrieb als auch als synchroner Wechselstromgenerator beirr. Gcncraicrbciricb betrieben wird, ohne daß irgendwelche Änderungen im Maschinenaufbau oder in den Maschinenverbindungen erforderlich sind. Gemeinsame phasensteuerbare Gleichrichtergruppen werden benutzt, um den Maschinenankerwicklungen wahrend des Motorbetriebs Strom zuzuführen und um während des Generatorbetriebs eine Frequenzwandlung vorzunehmen, mit dem Ziel, den frequenzveränderlichen Generatorausgang in einen Ausgang konstanter Frequenz umzuformen. Während des Startbetriebs werden die Gleichrichtergruppen von Rotorpositions- und Logiknetzwerken gesteuert, um den Strom von einer Speisespannungsquelle konstanter Frequenz den verschiedenen Wicklungen in der richtigen Reihenfolge zuzuführen. Im Generatorbetrieb werden die Gleichrichtergruppen vom Generator und einer Bezugssignalquelle angesteuert, um die Zündwinkel derart zu steuern, daß eine Ausgangsspannung konstanter Frequenz gewonnen wird. Die Steuernetzwerke der Gleichrichtergruppen werden selektiv als Funktion der Maschinenbetriebsart betätigt, und zwar derart, daß die Speisespannungen und die Rotorpositionsnetzwerke im Start- betrieb mit den Gleichrichtergruppen verbunden sind, jedoch beim Erreichen einer bestimmten Maschinendrehzahl, bei der die Anlage in den Generatorbetrieb übergeht, die Speisespannungen und Rotorpositionsnetzwerke von den Gleichrichtergruppen abgeschaltet und durch Bezugssignalquellen ersetzt werden. Die beschriebene Anlage nutzt die vorhandenen Teile und Komponenten in einer maximalen Weise aus und gestattet eine sehr große Flexibilität und einen weiten Anwendungsbereich.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
55
60

Claims (10)

Patentansprüche: 1. Starter-Generator-Anlage, enthaltend a) eine dynamoelektrische Maschine, die sowohl als bürstenloser Gleichstrom als auch als Wechselstromgenerator betreibbar ist. b) eine mit der Maschine verbundene Umformereinrichtung mit Gruppen von entgegengesetzt gepolten, phasengesteuerten torsteuerbaren Schaltelementen zur selektiven Stromzufuhr zu den Maschinenankerwicklungen während des Motorbetriebs und zur Frequenzumwandlung der Maschinenausgangsfrequenz in eine konstante Frequenz während des Generatorbetriebs, c) Mittel zum Betreiben der dynamoelektrischen Maschine als bürstenloser Gleichstrommotor mit
1. einer an die Schaltelementgruppen angeschlossenen Speisespannungsquelle, und
2. Einrichtungen zum Abfühlen der Rotorposition der dynamoelektrischen Maschine und zum Torsteuern von ausgewählten der Schaltelemente in einer Reihenfolge, die in ausgewählten Ankerwicklungen als Funktion der Rotorposition einen Stromfluß zuläßt, und zwar derart, daß in der Ankerwicklung, mit zugeordnetem hohen Fluß ein Strom fließt, um ein positives Drehmoment zu erzeugen und
d) Mittel zum Überführen der Anlage vom Motorbetrieb in den Genet atorber/ ieb.
dadurch gekennzeichnet daß
J5
e) als Speisespannungsquelle eine mehrphasige Spannungsquelle (31) dient, die zur selektiven Stromleitung durch die torsteuerbaren Schaltelemente eine mehrphasige Speisewechselspannung abgibt,
f) die Mittel zum Betreiben der dynamoelektrischen Maschine (10) als bürstenloser Gleichstrommotor ferner auf die Speisespannungs- phasen ansprechende Einrichtungen (40) zum Erzeugen von Torsteuersignalen enthalten, deren jeweilige Dauer den Intervallen proportional ist, in denen die Speisespannungsphasen in bezug auf die jeweilige vorausgegangene Phase so in der mehrphasigen Spcisespannungsfolge positiv und negativ sind, und zum aufeinanderfolgenden Torsteuern von ausgewählten der Schaltelemente nur dann, wenn die Phase der alternierenden mehrphasigen Speisespannung und die Rotorposition richtig sind,
g) eine Bezugsschwingungsquelle (42) konstanter Frequenz sowie eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der Bezugsfrequenzschwingungen mit der Ausgangsspannung der dyna- t>o moelektrischen Maschine (10) vorgesehen sind und
h) die Mittel zum Überführen der Anlage vom Motorbetrieb in den Generatorbetrieb enthalten: 1. auf die Drehzahl der dynamoelektrischen Maschine (10) ansprechende Einrichtungen (49, 33) zum Abtrennen der mehrphasigen Speisespannungsquelle (31) sowie der von der Rotorposition und den Speisespannungsphasen abhängigen Torsteuereinrichtungen (20,40) von den Schaltelementgruppen der Umformereinrichtung (2), wenn die Maschine eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, bei der sie als Generator arbeiten soll, und
2. auf die Drehzahl der dynamoelektrischen Maschine (10) ansprechende Einrichtngen (49, 43) zum Verbinden des Ausgangs der Vergleichseinrichtung mit den Schaltelementgruppen der Umformereinrichtung (2) bei der vorbestimmten Drehzahl, um die Schaltelemente torzusteuern und um den Punkt in der Phase der Ausgangsspannung der dynamoelektrischen Maschine, bei dem die Schaltelemente in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der dynamoelektrischen Maschine und dem Bezugsschwingungssignal leiten, derart zu steuern, daß die Anlage eine Wechselausgangsgröße konstanter Frequenz abgibt, wenn die Anlage im Generalorbetrieb arbeitet
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die von der Rotorposition abhängigen TorsteuereinrichtutBzen (14 bis 17, 20) auszeichnen durch Einrichtungen (200 bis 208) zum Abfühlen der Rotorpolposition und zum Erzeugen eines mehrphasigen Signals, das dem Polfluß proportional ist, und Einrichtungen (203 bis 226) zum Vergleichen der mehrphasigen Signale und zum Erzeugen eines Torstcuersignals, wenn der Polfluß bei einer vorgegebenen Ankerwicklung hoch, jedoch bei der nächsten Ankerwicklungsphase niedrig ist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformereinrichtung (2) drei Umformer (21, 22, 23) mit jeweils zwei Gruppen (P. N) von entgegengesetzt gepolten torsteuerbaren Schaltern (14Pbis 6ΛΡ. tANbis6AH, iBPb\s6BP, 1BN bis 6BN. 1CP bis 6Cf, 1CP bis 6CN) aufweist, daß in jeder Schaltergruppe die Anzahl der Schalter gleich der Anzahl der Ankerwicklungen (W, bis W7) der dynamoelektrischen Maschine (10) ist, daß die mehrphasige Speisespannungsquelle (31) eine dreiphasige Speisespannung abgibt, und daß während des Motorbelriebs der dynamoelektrischen Maschine jeweils eine der Phasen (A, B. C) der Speisespannungsquclle an jevi-eils einen der Umformer (21, 22, 23) angeschlossen ist.
4. Anlage nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die dynamoelektrische Maschine (10) eine Sechsphasenstatorwicklung aufweist, daß jede der entgegengesetzt gepolten Gleichrichtergruppen (P, N) in jedem der Umformer (21,22,23) sechs Gleichrichter (\AP bis 6AP. \AN bis 6AN, \BP bis 6BP. \BN bis 6BN, \CP bis 6CP. ICN bis 6CN) enthält und daß jeder Gleichrichter in einer Gleichrichtergruppe mit einer anderen der Ankerwicklungen (W\ bis Wh) verbunden ist.
5. Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Speisespannungsphasen (A. B. C) abhängigen Torsteuereinrichtungen (40) Mittel (133, 134, 135, 152, 153, 154) enthalten, die in Abhängigkeit von den einzelnen Speisespannungsphasen einen ersten Satz von Torsteuersignalcn erzeugen, deren Dauer dem In-
tervall entspricht, während dem jede Phase in bezug auf die vorangegangene Phase positiv ist, und einen zweiten Satz von Torsteuersignalen erzeugen, deren Dauer dem Intervall entspricht, während dem jede Phase in bezug auf die vorgehende Phase negativ ist, und daß der erste Satz von Torsteuersignalen (AN, BN, CN) der einsn Schaltelementgruppe (N) von jedem der Umformer (21, 22, 23) und der andere Satz von Torsteuersignalen (AP, BP, CP) der anderen, entgegengesetzt gepolten Schalteiementgruppe (P) in jedem der Umformer (21, 22, 23) zugeführt wird, um die Schaltelemente in den betreffenden Gruppen freizugeben.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mittel zum Erzeugen der Torsteuersignale auszeichnen durch Einrichtungen (123 bis 131) zum Erzeugen der Integrale der verketteten Speisephasenspannungen, Einrichtungen (133 bis 135) zum Subtrahieren der Integrale der verketteten Spannungen, um den ersten Satz von Torsteuersignalen zu erzeugen, und Einrichtungen (152 bis 154) zum Invertieren der Torsteuersignale des ersten Satzes, um den zweiten Satz von Torsteuersignalen zu erzeugen.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Dauer der Torsteuersignalsätze als Funktion des Maschinenstroms Einrichtungen (47) ein Fehlersignal erzeugen, das dem Strompegel proportional ist Einrichtungen (136 bis 141) das Fehlersignal mit jedem der Integrale der verketteten Spannungen vergleichen, um für jede Speisephase ein Steuersignal zu erzeugen, und Einrichtungen (143 bis 148) auf dieses Steuersignal ansprechen, um die Dauer der Torsteuersignalsätze zu ändern.
8. Anlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Toreinrichtungen (143 bis 148, 152 bis 154), Mittel (149 bis 151) zum Anlegen eines Signals von jedem der Sätze von Torsteuersignalen der Subti-hiereinrichtungen (133 bis 135) an einen Eingang von jeder der Toreinrichtungen und Mittel zum Anlegen von einem der Steuersignale an den anderen Eingang von jeder der Toreinrichtungen, so daß am Ausgang von jeder der Toreinrichtungen jeweils ein Torsteuersignal auftritt, dessen Dauer sich in Abhängigkeit von der Spfnsephase und in Abhängigkeit vom Maschinenstrompegel ändert.
9. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die von der Rotorposition abhängigen Torsteuereinrichtungeii (14 bis 17, 20) auszeichnen durch einen Permanentmagnetgenerator (14), der auf derselben Welle (11; wie die dynamoelektrische Maschine (10) angeordnet ist und dessen Rotor genau so viele Pole wie die dynamoelektrische Maschine aufweist, durch mehrere Hallsonden (15 bis 17), die im Luftspalt des Permanentmagnetgenerators (14) angeordnet sind, um phasenversetzte Ausgangsspannungen zu erzeugen, die die Polposition des Rotors der dynamoelektrischen Maschine anzeigen, und Einrichtungen (20), die auf die phasenversetzten Spannungen ansprechen, um Torsteuerspannungen zu erzeugen, wenn die Rotorposition anzeigt, daß der Fluß der Rotorpole bei einer Ankerwicklung hoch, jedoch bei der nächsten Ankerwicklung niedrig ist.
10. Verwendung einer Starter-Gencrator-Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche für ein Düsentriebwerk, wobei dis dynamoelektrische Maschi-
ne anfangs zum Antreiben des Düsentriebwerks als Motor und anschließend als ein vom Düsentriebwerk angetriebener Wechselstromgenerator dient, nachdem das Düsentriebwerk seine Leerlaufdrehzahl erreich! hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklungen der mit mehreren Ankerwicklungen (Wi bis H4) ausgerüsteten dynamoelektrischen Maschine (10) auf dem über eine Welle (11) mit dem Düsentriebwerk verbundenen Maschinenrotor angeordnet sind.
DE2504890A 1974-02-07 1975-02-06 Starter-Generator-Anlage Expired DE2504890C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US440322A US3902073A (en) 1974-02-07 1974-02-07 Starter generator electrical system utilizing phase controlled rectifiers to drive a dynamoelectric machine as a brushless dc motor in the starter mode and to provide frequency conversion for a constant frequency output in the generating mode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2504890A1 DE2504890A1 (de) 1975-08-21
DE2504890C2 true DE2504890C2 (de) 1985-01-17

Family

ID=23748311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2504890A Expired DE2504890C2 (de) 1974-02-07 1975-02-06 Starter-Generator-Anlage

Country Status (7)

Country Link
US (1) US3902073A (de)
JP (2) JPS50109333A (de)
DE (1) DE2504890C2 (de)
FR (1) FR2260893B1 (de)
GB (1) GB1493875A (de)
IL (1) IL46574A (de)
IT (1) IT1031522B (de)

Families Citing this family (71)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3908161A (en) * 1974-02-07 1975-09-23 Gen Electric Field excitation system for synchronous machines utilizing a rotating transformer brushless exciter generating combination
US4218732A (en) * 1978-11-06 1980-08-19 General Electric Company Phase angle balancing circuit for a variable speed constant frequency power system
US4330743A (en) * 1980-07-17 1982-05-18 Sundstrand Corporation Electrical aircraft engine start and generating system
JPS5863085A (ja) * 1981-10-08 1983-04-14 Osaka Hatsudenki Kk 内燃機関用始動装置
JPS5879668A (ja) * 1981-11-05 1983-05-13 Nissan Motor Co Ltd 機関始動充電装置
JPS58156169U (ja) * 1982-04-14 1983-10-18 日産自動車株式会社 内燃機関の始動装置
GB2206751B (en) * 1987-05-29 1991-05-15 Shinko Electric Co Ltd A variable speed constant frequency generating system
US4772802A (en) * 1987-08-19 1988-09-20 Sundstrand Corporation Starting/generating system
US5140245A (en) * 1990-09-24 1992-08-18 Westinghouse Electric Corp. Pmg-based position sensor and synchronous drive incorporating same
US5488286A (en) * 1993-05-12 1996-01-30 Sundstrand Corporation Method and apparatus for starting a synchronous machine
US5461293A (en) * 1993-05-12 1995-10-24 Sundstrand Corporation Rotor position detector
US5495162A (en) * 1993-05-12 1996-02-27 Sundstrand Corporation Position-and-velocity sensorless control for starter generator electrical system using generator back-EMF voltage
US5384527A (en) * 1993-05-12 1995-01-24 Sundstrand Corporation Rotor position detector with back EMF voltage estimation
US5428275A (en) * 1993-05-12 1995-06-27 Sundstrand Corporation Controlled starting method for a gas turbine engine
US5594322A (en) * 1993-05-12 1997-01-14 Sundstrand Corporation Starter/generator system with variable-frequency exciter control
US5493200A (en) * 1993-05-12 1996-02-20 Sundstrand Corporation Control for a brushless generator
US5363032A (en) * 1993-05-12 1994-11-08 Sundstrand Corporation Sensorless start of synchronous machine
US5581168A (en) * 1993-05-12 1996-12-03 Sundstrand Corporation Starter/generator system with DC link current control
US5495163A (en) * 1993-05-12 1996-02-27 Sundstrand Corporation Control for a brushless generator operable in generating and starting modes
US5430362A (en) * 1993-05-12 1995-07-04 Sundstrand Corporation Engine starting system utilizing multiple controlled acceleration rates
US5444349A (en) * 1993-05-12 1995-08-22 Sundstrand Corporation Starting control for an electromagnetic machine
US5512811A (en) * 1994-01-21 1996-04-30 Sundstrand Corporation Starter/generator system having multivoltage generation capability
FR2718902B1 (fr) * 1994-04-13 1996-05-24 Europ Gas Turbines Sa Ensemble turbine-générateur sans réducteur.
US6153942A (en) * 1995-07-17 2000-11-28 Lucas Aerospace Power Equipment Corp. Starter/generator speed sensing using field weakening
DE19532164A1 (de) 1995-08-31 1997-03-06 Clouth Gummiwerke Ag Antriebssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und Verfahren zum Betreiben desselben
US6158405A (en) * 1995-08-31 2000-12-12 Isad Electronic Systems System for actively reducing rotational nonuniformity of a shaft, in particular, the drive shaft of an internal combustion engine, and method of operating the system
DE19532136A1 (de) * 1995-08-31 1997-03-06 Clouth Gummiwerke Ag Antriebssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und Verfahren zum Betreiben desselben
DE19532129A1 (de) 1995-08-31 1997-03-06 Clouth Gummiwerke Ag System zur aktiven Verringerung von Drehungleichförmigkeiten einer Welle, insbesondere der Triebwelle eines Verbrennungsmotors, und Verfahren hierzu
DE59603636D1 (de) 1995-08-31 1999-12-16 Isad Electronic Sys Gmbh & Co Antriebssystem
US6148784A (en) * 1995-08-31 2000-11-21 Isad Electronic Systems Gmbh & Co. Kg Drive systems, especially for a motor vehicle, and method of operating same
JP2002515962A (ja) 1995-08-31 2002-05-28 イーエスアーデー・エレクトロニク・ジステームス・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニ・カーゲー 回転する軸の半径方向振動を積極的に減少するための機構並びにこのために適する方法
US6177734B1 (en) 1998-02-27 2001-01-23 Isad Electronic Systems Gmbh & Co. Kg Starter/generator for an internal combustion engine, especially an engine of a motor vehicle
DE19532135A1 (de) 1995-08-31 1997-03-06 Clouth Gummiwerke Ag Antriebssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und Verfahren zum Betreiben desselben
JP2002516057A (ja) * 1995-08-31 2002-05-28 イーエスアーデー・エレクトロニク・ジステームス・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニ・カーゲー 駆動機構、駆動機構に使用するための電気機械、及び駆動機構における電気機械を運転する方法
US5920162A (en) * 1996-08-05 1999-07-06 Sundstrand Corporation Position control using variable exciter feed through
DE19861015A1 (de) * 1998-12-30 2000-07-06 Frisia Steuerungen Gmbh Anordnung zur Einspeisung von elektrischem Strom in ein 3-phasiges Stromnetz
US6538403B2 (en) * 2000-01-07 2003-03-25 Black & Decker Inc. Brushless DC motor sensor control system and method
JP3765703B2 (ja) * 2000-02-01 2006-04-12 本田技研工業株式会社 電源装置
JP3676660B2 (ja) * 2000-08-28 2005-07-27 本田技研工業株式会社 エンジン発電装置
JP2003189672A (ja) * 2001-12-11 2003-07-04 Honda Motor Co Ltd ブラシレス回転電機の始動方法
TW575718B (en) * 2001-12-11 2004-02-11 Honda Motor Co Ltd Method of starting an electric brushless rotating machine for driving an internal combustion engine
JP3826822B2 (ja) * 2002-03-20 2006-09-27 株式会社デンソー 車両用発電制御装置
US6838778B1 (en) 2002-05-24 2005-01-04 Hamilton Sundstrand Corporation Integrated starter generator drive having selective torque converter and constant speed transmission for aircraft having a constant frequency electrical system
AU2003243627A1 (en) * 2002-06-18 2003-12-31 Ingersoll-Rand Energy Systems Corporation Microturbine engine system
US6838779B1 (en) * 2002-06-24 2005-01-04 Hamilton Sundstrand Corporation Aircraft starter generator for variable frequency (vf) electrical system
US6856032B2 (en) * 2002-10-24 2005-02-15 Dana Corporation Starter/alternator assembly of internal combustion engine and method for controlling thereof
US6800953B2 (en) * 2002-11-08 2004-10-05 Dana Corporation Engine starting apparatus and method for controlling the same
US7116003B2 (en) * 2004-07-14 2006-10-03 Hamilton Sundstrand Corporation Aircraft starter/generator electrical system with mixed power architecture
JP4196927B2 (ja) * 2004-10-15 2008-12-17 株式会社デンソー 車両用発電制御装置
US7327113B2 (en) * 2004-11-15 2008-02-05 General Electric Company Electric starter generator system employing bidirectional buck-boost power converters, and methods therefor
JP4581735B2 (ja) * 2005-02-21 2010-11-17 株式会社デンソー 車両用発電制御装置
US7434406B2 (en) * 2005-05-10 2008-10-14 Honeywell International Inc. Drive for using a direct driven generator to start a counter-rotating multi-spool gas turbine engine
US7253535B2 (en) * 2005-09-15 2007-08-07 Hamilton Sundstrand Corporation Electrical starter generator system for a gas turbine engine
JP4449882B2 (ja) * 2005-10-14 2010-04-14 株式会社デンソー 車両用発電制御装置
US20070159119A1 (en) * 2006-01-10 2007-07-12 Caterpillar Inc. Power system
US7612514B2 (en) * 2006-11-09 2009-11-03 Honeywell International Inc. Architecture and a multiple function power converter for aircraft
US8097968B2 (en) * 2007-12-21 2012-01-17 Honeywell International, Inc. Position-controlled start from the AC line using a synchronous machine
US7977925B2 (en) * 2008-04-04 2011-07-12 General Electric Company Systems and methods involving starting variable speed generators
US9145833B2 (en) * 2010-05-25 2015-09-29 General Electric Company Gas turbine startup control
DE102012102718A1 (de) * 2011-03-30 2012-10-04 Johnson Electric S.A. Antriebsmaschinenstartsystem
DE102011086734B4 (de) * 2011-11-21 2023-11-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Energieversorgungseinheit für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs
GB2504754B (en) * 2012-08-09 2018-07-04 Safran Power Uk Ltd Aircraft engine electrical apparatus
US9000709B2 (en) 2012-09-12 2015-04-07 Electro-Motive Diesel, Inc. System and method for control and analysis of a prime mover in an electrical machine using calculated torque
US9709015B2 (en) * 2013-03-21 2017-07-18 Honda Motor Co., Ltd. Power generation unit, and motor generator control method
JP6152472B2 (ja) * 2013-06-06 2017-06-21 ジーイー・アビエイション・システムズ・エルエルシー ジェットエンジン組立体および電気を発生するための方法
CN104811004A (zh) * 2014-01-23 2015-07-29 黄朝星 带内置变频器的永磁同步电机
US10778123B2 (en) * 2015-10-16 2020-09-15 Kohler Co. Synchronous inverter
WO2018140744A1 (en) 2017-01-30 2018-08-02 Carrier Corporation Paralleled passive front-end rectifiers with and without interleaving
US10833603B2 (en) 2017-01-30 2020-11-10 Carrier Corporation Method of controlling paralleled passive front-end rectifiers with and without inter-leaving
US9906183B1 (en) 2017-01-30 2018-02-27 Otis Elevator Company Parallel interleaved 2-level or 3-level regenerative drives
US11719213B2 (en) * 2019-10-22 2023-08-08 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for preventing activation of a starter based on engine speed

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2609659A (en) * 1945-06-02 1952-09-09 Lockheed Aircraft Corp Starting system for internal-combustion turbine power plants
US2967252A (en) * 1958-08-04 1961-01-03 Specialties Dev Corp System for supplying controlled frequency power
US3187188A (en) * 1959-07-21 1965-06-01 Curtiss Wright Corp High speed turbo-generator
FR1321782A (fr) * 1961-06-03 1963-03-22 Roehm & Haas Gmbh Masses de revêtement très adhérentes et résistant aux solvants
GB1041587A (en) * 1962-08-27 1966-09-07 Bristol Siddeley Engines Ltd Improvements in gas turbine engines
GB1020063A (en) * 1963-10-03 1966-02-16 Revertex Ltd Improvements in or relating to aqueous resin emulsions
CA832110A (en) * 1965-09-13 1970-01-13 General Electric Company Protective circuits for frequency converter system
US3431483A (en) * 1966-12-30 1969-03-04 Gen Electric Cycloconverter power circuits
US3591844A (en) * 1967-09-26 1971-07-06 Licentia Gmbh Electrical apparatus for rotating a turbogenerator shaft
US3593106A (en) * 1970-03-11 1971-07-13 Gen Electric Cycloconverter with rectifier bank control for smooth switching between rectifier banks
DE2051569C3 (de) * 1970-10-21 1983-01-05 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur Herstellung von Polymerisat-Dispersionen
DE2110747B2 (de) * 1971-03-06 1975-06-26 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Anfahreinrichtung für einen an eine Turbine angekuppelten Generator
US3793826A (en) * 1972-12-08 1974-02-26 Gen Motors Corp Electronic start control circuit for gas turbine engine
US3908161A (en) * 1974-02-07 1975-09-23 Gen Electric Field excitation system for synchronous machines utilizing a rotating transformer brushless exciter generating combination

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5918583U (ja) 1984-02-04
US3902073A (en) 1975-08-26
IL46574A0 (en) 1975-05-22
FR2260893B1 (de) 1981-10-23
FR2260893A1 (de) 1975-09-05
JPS6223274Y2 (de) 1987-06-13
IT1031522B (it) 1979-05-10
DE2504890A1 (de) 1975-08-21
IL46574A (en) 1977-02-28
JPS50109333A (de) 1975-08-28
GB1493875A (en) 1977-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2504890C2 (de) Starter-Generator-Anlage
DE2504894C2 (de) Erregeranlage für eine dynamoelektrische Maschine
DE2744319C2 (de)
DE69723913T2 (de) System und Verfahren zum Schutz eines Einphasenmotors vor Freilaufströmen
DE3838579C2 (de)
DE4008606A1 (de) Fehlertolerante geschaltete reluktanzmaschine
DE2804297A1 (de) Induktionsmotor-regelvorrichtung
DE3006034A1 (de) Anfahrsystem fuer einen buerstenlosen motor
DE2305251A1 (de) Asynchronmaschine zur erzeugung von wechsel- bzw. gleichspannungen
CH620799A5 (de)
DE2225609A1 (de) Mehrphasiger Wechselstrommotorantrieb mit einstellbarer Drehzahl
DE2443120A1 (de) Elektromotorische antriebseinrichtung mit einem synchronmotor und einem wechselrichter
DE2607595C2 (de) Sicherheitseinrichtung für eine elektrische Stromerzeugungsanlage
DE2938768A1 (de) Verfahren und einrichtung zum steuern einer synchronmaschine
DE2849298A1 (de) Antriebsanordnung fuer ein zugfahrzeug
DE2716538C2 (de) Verfahren zur Steuerung der Lage und zur Regulierung der Bordspannung eines Raumfahrzeuges sowie Trägheitsanordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens
DE3030465A1 (de) Verfahren zum betrieb eines umrichters mit gleichstromzwischenkreis zur speisung einer drehfeldmaschine
DE2219018B2 (de) Anordnung zur Speisung eines Stromrichtermotors über einen Umrichter mit Gleichstromzwischenkreis
DE2839712C3 (de) Schaltung mit Zerhackerfunktion für einen bürstenlosen Gleichstrommotor
DE2556582C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Mehrphasen-Wechselstrommotors
DE2216226A1 (de) Antrieb mit mindestens zwei Synchron motoren
DE2950907A1 (de) Antriebsanordnung mit einem frequenzumrichtergespeisten zweiphasigen synchronmotor
DE2221779A1 (de) Verfahren und anordnung zum steuern des ausganges eines selbsterregten wechselstrommotors
DE3005156C2 (de) Gleichrichteranordnung in Drehstrombrückenschaltung
DE2641530C2 (de) Einrichtung zum Erzeugen ein- oder mehrphasiger Wechselspannung mit einer im Generatorbetrieb arbeitenden Induktionsmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: SCHUELER, H., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 6000 FRANKFURT

8328 Change in the person/name/address of the agent

Free format text: VOIGT, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 6232 BAD SODEN

8339 Ceased/non-payment of the annual fee