DE2558086A1

DE2558086A1 - Elektronische steuerungseinrichtung

Info

Publication number: DE2558086A1
Application number: DE19752558086
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Igarashi; Itaru Kawasaki; Kazutsugu Kobayashi; Kouichi Yamaguchi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1976-07-01
Also published as: FR2295621A1; DE2558086C2; US4035700A; JPS556938B2; CA1041604A; JPS5176506A; GB1519990A; NL7514871A; FR2295621B1

Description

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Telegramm-Adresse: Telegramm-Adree«e: Quadratur Berlin Quadratur München TELEX: 183786 TELEX: 522767

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Matsushita Electric Industrial Company, Limited, HadDma, Osaka, Japan

Elektronische Steuerungseinrichtung

Zusammenfassung der Offenharung

Die vorliegende Erfindung hetrifft eine elektronische Steuerung zur Steuerung von Strömen, die in steinverschaltete Mehrphasenlasten eingespeist werden. Sie weist auf zuei Gruppen von Schaltanordnungen, eine Bezunssignalquelle, einen Spannungsdetektor zum Erfassen der Spannung des gemeinsamen Anschlusses der Sternschaltung, einen Komparator, der die Ausgangsgröße des Spannungsdetektors mit der der Bezugssinnalquelle vergleicht, einen Rückkopplungsverstärker, der das Ausgangssignal des Homparators verstärkt, eine Laststrom liefernde Einrichtung, die der Mehrphasenlast üher eine der beiden Gruppen von Schaltanordnungen nach Maßgabe eines Befehlssignals einen Strom zuführt, eine an den Rückkopplungsverstärker und die andere der beiden Gruppen von Schaltanordnungen angeschlossene Einrichtung zum Ableiten des Rückkoppflungsstroms, und einen Zeitgabesignalgenerator,

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um die beiden Gruppen von Schaltanordnungen wahlweise zu schalten, wobei die den Rückkopplunnsstrom ableitende Einrichtung den Strom über die andere Gruppe von Schaltanordnungen von den Mehrphasenlasten ableitet, um die Spannung an dem gemeinsamen Anschluß der Sternschaltung unabhängig von der Betriebsart des Zeitgabesignalgenerators konstant bzw. im wesentlichen konstant zu halten.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Steuerung zur Steuerung van in sterriverschaltete Mehrphasenlasten eingespeistm Strömen - bspw. die Mehrphasenlasten in einem bürstenlDsen GS-Motor.

Bei herkömmlichen elektronischen Steuerungen zur Steuerung von in sternverschalteten Mehrphasenlasten eingespeisten Strömen bzw. in einem mit Uollwellensignalen erregten Motor ist der dem gemeinsamen Anschluß der Sternschaltung entgegengesetzte Anschluß jeder der Mehrphasenlasten über jeweils eine Gruppe von Schaltanordnungen an eine Stromquelle und über eine andere Gruppe von Schaltanordnungen an eine weitere Stromquelle geschaltet. Indem man jede der beiden Gruppen von Schaltanordnungen so auslegt, daß sich ein Differenzbetrieb ergibt, prägen die beiden Gruppen von Schaltanordnungen dsm gemeinsamen Anschluß der Sternschaltung wahlweise und in Zeitfolge einen Strom auf.

Hierbei ist es theoretisch möglich, daß der wahlweise und in Zeitfolge aufgeprägte Strom konstant bleibt, durch die nicht angewählte Last kein Strom

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fließt und die durch die Lasten Fließenden Ströme präzise geschaltet werden. In der Praxid läßt sich dieser theoretische Zustand jedoch nicht immer erreichsn - bspw. infolge des Unterschieds zwischen dem einer Stromquelle entzogenen Strom und dem der anderen Stromquelle entzogenen Strom. Wenn es sich bei den Mehrphasenlasten um die in einem Motor handelt, werden die be- . trieblichen Eigenschaften des Motors von dsm unEruünschten Laststromfluß beeinträchtigt.

^! Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung für die elektronische Steuerung der dsn einzelnen sternverschaltetEn Mehrphasenlasten zugeführten Ströme anzugeben, durch die der wahlweise und in Zeitfolge den MehrphaBenlasten zugEführts Strom sich genau schalten und ein Stromfluß durch die nicht angewählten Lasten sich vermeiden läßt, sowie betrieblich · ' eine Zeitspanne vorzusehen, in der ein überlappender Stromfluß im Differenz-

betriBb stattfindet. j

Dieses Ziel wird nach der vorliegenden Erfindung erreicht, indem man eine i

i elektronische Anordnung zur Steuerung der den einzelnen sternverschalteten !

Mehrphasenlasten zugeführten Ströme vorsieht, die eine Vielzahl erster Schaltanordnungen, eine Vielzahl zweiter Schaltanordnungen, wobei jeweils . ein dem gemeinsamen Anschluß der Sternschaltung gegenüberliegender Anschluß der Lasten an eine Einer entsprechenden Vielzahl von ersten Schaltanordnungen und an eine einer entsprechenden Vielzahl von zweiten Schaltanordnungen gelegt iBt, sowie einen Bezugssignalquelle, die sin Bezugssignal erzeugt, einen an den gemeinsamen Anschluß der Sternschaltung angeschlossenen Span- ; nungsdetektor, der die Spannung an diesem gemeinsamen Anschluß erfaßt, einen i an den Spannungsdetektor und an die BezugssignalquellE angeschlossenen er-

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sten Komparator, der ein Ausgangssignal liefert, das gleich der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des Spannungsdetektors und der Bezugssignalquelle ist, einen ersten Rückkopplungsverstärker, der an den ersten Komparator angeschlossen ist und dessen Ausgangssignal verstärkt, eine an die erste Schaltanordnung angeschlossene Laststromquelle, die d über die erste Schaltanordnung nach Maßgabe eines Befehlssignals einen Strom an die Mehrphasenlasten liefert, eine an den ersten Rückkopplungsverstärker und die ztdeite Schaltanordnung angeschlossene stromableitende Einrichtung und einen Zeitgabesignalgenerator aufweist, der an die Vielzahl der ersten Schaltanordnungen und die Vielzahl der zweiten Schaltanordnungen angeschlossen ist, um die Vielzahl der ersten Schaltanordnungen und die Vielzahl der zweiten Schaltanordnungen wahlweise zu schalten, wobei die Rückkopplungsstromableiteinrichtung den Strom durch die zweite Schaltanordnung von den Mehrphasenlasten ableitet, um die Spannung am gemeinsamen Anschluß der Sternschaltung unabhängig von der Betriebsart des Zeitgabesignalgenerators konstant bzw. im wesentlichen konstant zu halten.

Wach einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die erwähnte laststromliefernde Einrichtung einen hohen Ausgangswiderstand auf, der an der ersten Schaltanordnung liegt, um über die ersten Schaltanordnungen nach Maßgabe des Befehlssignals den Strom den Mehrphasenlasten zuzuführen.

! !Mach einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die elek-

! ironische Steuerung weiterhin eine Vielzahl erster Laststromverstärker, die j jeweils zwischen den ersten Schaltanordnungen und den dem gemeinsamen An-Schluß der Sternschaltung gegenüberliegenden Lastanschlüssen liegen, den van

der stromliefernden Einrichtung über die erste Schaltanordnung gelieferten

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Strom verstärken und ihn auf die Mehrphasenlasten gehen, sowie eine Vielzahl zueiter Laststromverstärker auf, die jweils zwischen den zweiten Schaltanordnungen und den dem gemeinsamen Anschluß gegenüberliegenden Anschlüssen der Sternschaltung liegen und den über die zweite Schaltungsanordnung von der stromableitenden Einrichtung abgeleiteten Strom zu verstärken und den Ausgangsstrom von den Mehrphasenlasten abzuleiten.

Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die laststromliefernde Einrichtung in der elektronischen Steuerung nach der obenerwähnten anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung einen zweiten Komparator, einen an den zweiten Komparator und die erste Schaltanordnung angeschlossenen zweiten Rückkopplungsverstärker und der das Ausgangssignal des zweiten Kamparators verstärkt und den Strom über die erste Schaltanordnung auf die Mehrphasenlasten gibt, und einen Laststromdetektor auf, der zwischen die l/ielzahl der ersten Laststromverstärker und den zweiten Komparator eingefügt ist und den Gesamtstrom der Mehrphasenlasten ermittelt, wobei der zweite Komparator ein Ausgangssignal gleich der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Laststramdetektors und dem Befehlssignal liefert, um den Mehrphasenlasten über die erste Schaltanordnung nach Maßgabe des Befehlssignals Strom zuzuführen.

Nach eher anderen Ausgestaltung weist die laststromliefernde Einrichtung in der elektronischen Steuerung nach der abigen anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung einen zweiten Komparator, einen an den zweiten Komparator und die ersten Schaltanordnungen angeschlossenen zweiten Rückkopplungsverstärker, der das Ausgangssignal des zweiten Komparatars verstärkt und über die erste Schaltanordnung den Mehrphasenlasten den Strom zuführt,

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und einen Laststromdetektor auf, der zwischen die Vielzahl der zeiten Laststromverstärker und den zweiten Detektor geschaltet ist, um den Gesamtstrom der Mehrphasenlasten zu ermitteln, wobei der zweite Komparator ein Ausgangssignal gleich der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Laststromdetektors und dem Befehlssignal liefert, um den Mehrphasenlasten über die erste Schaltungsanordnung nach Maßgabe des Befehlssignals Strom zuzuführen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt der Zeitgabesignalgenerator Signale derart, daß nur eine aus der VMzahl von Schaltanordnungen und nur eine aus der Vielzahl der zweiten Schaltanordnungen jeweils eingeschaltet sind.

Nach einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den Mehrphasenlasten um die Phasenwicklungen eines Elektromotors und beim Zeitgabesignalgenerator um das Hommutierungssystem des elektrischen Motors.

Die vorliegende Erfindung soll im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines bekannten bürstenlosen GS-Motors;

Fig. 2(1) und 2(2) zeigen bekannte Schaltungen zum Gleichrichten und Glätten von entsprechend der Drehstellung des Läufers modulierten üJechselsignalen;

Fig. 3(1) zeigt die bekannte Sternschaltung einer Ständerwicklung;

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Fig. 3(2) zeigt eine bekannte Schaltanordnung zur Steuerung der Mehrphasenlasten mit Vollmellensignalen;

Fig. h zeigt diagrammatisch die Uellenformen der Stellunnssignale und
Durchschaltphasen der Mehrphasenlasten;

Fig. 5 ist eine bekannte Schaltung zum vollständigen Schalten des Stromes ! den Mehrphasenlasten mit Halbuellensignalen;

Fig. G ist eine bekannte Schaltung zum Schalten des Stromes der Mehrphasen- : lasten mit Volliuellensignalen;

j Fig. 7 zeigt eine Schaltung als ein Beispiel der elektronischen Steuerung

nach der vorliegenden Erfindung zum vollständigen Schalten des Stromes der Mehrphasenlasten mit Volluellensignalen; und

Fig. B ist eine Schaltung eines weiteren Beispiels der elektronischen Steuerung nach der vorliegenden Erfindung zum vollständigen Schalten des Stromes der Mehrphasenlasten mit l/olluellensignalen.

Die Fig« 1 zeigt einen typischen bürstenlosen GS-Motor. Dessen Ständertüicklungen 2, 3 und h sind auf Ständerpole auf der Innenseite eines Ständers 1 gewickelt, wie dargestellt. Die Ständeruicklungen 2, 3 und if sind zu den
Phasen (a), Cb) und (c) sterm/erschaltet, uiie in Fig. 3(1) gezeigt; der
Sternpunkt ist dabei mit "5" bezeichnet.

Ein LMdermagnet 6 dreht sich zusammen mit einem Verteiler B und ist gleichachsig mit einem auf dem Stander angeordneten Stellungsdetektorelement 7 an- j geordnet, um die Stellungserfassung durchzuführen. Eine Primärwicklung P

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zum Induzieren eines ÜJechselsignals in den Verteiler 8 ist in der Nähe des Drehmittelpunktes des Verteilers 8 angeordnet.

Die Sekundärwicklungen P. , P^, , P. , P„ , P„, und P„ sind auf dem Stellungsdetektarelement 7 zur Stellungserfassung angeordnet und nehmen die Wechselsignale vom Verteiler B entsprechend der Drehung des Läufers 6 auf. Die Hüllkurven der von den Sekundärwicklungen P. bis P„ aufgenommenen Wechselsinnale werden νσπ den in Fig. 2 dargestellten Gleichricht- und Glättungsschaltungen abgeleitet.

In der Fig. 2 stellt "P. " jeweils eine der Sekundärwicklungen P. bis P„ dar j das induzierte Signal wird von einer Diode 9 gleichgerichtet und dann mit einem Kondensator 1a und einem Widerstand 11 geglättet. Die Fig. 4(1), (2), (3), (6), (7) und (8) zweigen Hüllkurven der üJechselsignale an den Sekundärwicklungen P. , P.,, P. , P„ , P„, bzw. P„ ; es handelt sich um die Stellungserfassungssignale, die bei Drehung des Läufers 6 im Motor hinter · der Gleichricht- und Glättschaltung anstehen. Die Fig. 4(1), (2) und (3) zeigen die Ausgangswellenfarmen der Schaltung der Fig. 2(1), die Fig. 4(6), (7) und (8) die Ausgangswellenformen der Schaltung nach Fig. 2(2).

Fig. 5 zeigt eine bekannte Treiberschaltung zum Beaufschlagen der Mehrphasenlasten (Phasenwicklungen eines Motors) mit Halbwellensignalen· In Fig. 5 ist der Emitter der Transistoren 51, 52 und 53 jeweils an den Hollektor eines Transistors 54 und sind die Hollektoren der Transistoren 51, 52 und 53 an die dem Sternpunkt entgegengesetzten Anschlüsse der Ständerphasenwicklungen (Phasen (a), (b) bzw. (c) gelegt. Der Sternpunkt 5 der Sternschaltung geht an eine zweite Spannungsquelle 12, der Emitter des Transistors 54 über einen

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Widerstand 55 an eine erste Spannungsquelle 13. Indem man eine Befehlsspannunn an die Basis des Transistars 5h lent, werden die Emitter der Transistaren 51, 52 und 53 vnm Kollektor des Trannistars 5k her mit einem von der Spannung bestimmten Strom beaufschlagt.

Der Kollektor des Transistors 5^ stellt einen hohen Ausgangswiderstand dar. Indem man die in den Fig. if(i), (2) und (3) gezeigten Signale gemeinsam mit einer geeigneten Gleichvorspannung an die Basen der Transistoren 51, 52 und 53 legt, schaltet nur derjenige der Transistoren 51, 52 und 53 durch, der von diesen das höchste Basispotential aufweist; nur dieser zeigt einen BasisstromfluB.

Das Emitterpotential folgt dem Basispotential des Transistors, der den Basisstrom führt, und zwar um die Spannungsdifferenz U_RF War ⁼ Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter). Folglich sinkt die Basisemitterspannung derjenigen Transistoren, die keinen Basisstram führen, und diese werden daher weit in den Sperrzustand gesteuert. Folglich nommt der einzige der Transistoren, der durchschaltet, einen vollständig leitenden Zustand ein.

Beim Übergang des Einschaltzustandes von einem auf den nächsten der Transistoren 51, 52 und 53 wird während einer bestimmten Zeitspanne das Basispotential dieser beiden kammutierten Transistaren gleich. Dann sind beide Transistoren leitend, und die Summe ihrer Kollektorströme ist gleich dem Kollektorstrom des nur einen Transistors, der vollständig durchgeschaltet ist·.

Bei der Schaltung der Fig. 5 handelt es sich folglich um eine Differenz- ,

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- 1α -

schaltung, bei der die Umschaltung zwischen den beiden Transistaren allmählich entsprechend der Änderung der Basisspannungen der beiden Transistoren erfolgt.

Fig. if(l·) zeigt alle Basisspannungen der Transistoren 51, 52 und 53, die Fig. i*(5) die Zeitspannen, in denen diese Transistoren sich im .Leitzustand befinden, wobei A, B und C die Stramflußphasen der Transistoren 51, 52 und 53 im Durchschaltzustand bezeichnen. Indem man diese Differenzschaltung einschaltet, IMBt sich eine ausgezeichnete Schaltfunktion erreichen, bei der keine Überlappungen auftreten, wenn zuiei nebeneinanderliegende Stramflußzeiten einander überlappen; weiterhin tritt, ωεηη keiner der Transistaren durchgeschaltet ist, keine tote Zone auf.

Handelt es sich bei den Mehrphasenlasten (a), Cb) und (fc) also um die eines Elektromotors, ermöglicht die oben beschriebene Differenzverstärkerschaltung ein einwandfreies Anlaufverhalten des Motors sauie geringstmögliche Schwankungen des erzeugten Drehmoments und der Drehgeschwindigkeit, Nach dem ausgeführten Beispiel erfolgt die Stellungsermittlung unter Ausnutzung der Änderung des Modulationsgrades von üJechselsignalen. Es ist jedoch bekannt, daß sich entsprechende Ergebnisse aus erzielen lassen, wenn man als stellungserfassendes Element eine Hallsonde, ein magnetisches Uiderstandselement, ein '

j photoleitendes Element, eine PhotDzelle oder dergl. einsetzt.

Ein von Uolluellensignalen angetriebener bekannter Motor soll im weiteren be- j

schrieben werden. üJie in Fig. 3(2) gezeigt, sind die dem Sternpunkt 5 entgegengesetzten Anschlüsse sternverschalteter Mehrphasenlasten (a), (b) und Cc) über die Schalter Ξ. , Ξ., und S. an eine erste Spannungsquelle 13 und * j

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und über die Schalter EL , S_ und S„ an eine zweite Spannunqsquelle q 12 ; gelegt. Bei Einsatz dieser Schaltung der Fig. 3(2) läßt sich eine Gruppe von

Stellungssignalen erreichen, wie sie in den Fig. 4(6), (7) und (B) darge- ^ stellt sind.

! D.h., daß zwei Differenzverstärker von den beiden Gruppen von Stellungssignalen angesteuert werden, wobei man die Fig. 4(5) und 4(1o) gezeigten Strom-

fluBzeiten erhält. Die Fig. 4(9) zeigt sämtliche Potentiale der Fig. 4(6),-'■ (7) und (B). In der Fig. 4(5) stellen A, B und C die Stromfluß zeiten der j Lasten (a), (b) bzw. (c) dar. In der Fig. 4(1o) bezeichnen Ά, B und E die gegenphasigen StromfIuBzeiten der Lasten (a), Cb) und (c).

Folglich werden die Stromflußzeiten in Zeitfolge von B · A -?A · E-?E · B —> B · Ά~->Ά · C-» C · B....... usw. geschaltet. Die Schalter S. und S„,,

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S_1a und S_2c sowie S_1b und S_2c, S_1b und S_2g, S_1c und S^ sowie S_1c und S_2b der Fig. 3(2) werden also in Zeitfolge geschlossen.

Sind der Läufermagnet 6 und der Verteiler B des Stellungsdetektors relativ zueinander auf geeignete Weise angeordnet und hat der Magnetfluß des Läufermagneten 6 einen wirksamen Einfluß auf den Ständerstrom, dreht der Läufer 6 kontinuierlich durch.

Die Fig. 6 zeigt eine Schaltung, in der die Differenzschaltung der Fig. 5 auf die Schaltung der Fig. 3 angewendet ist. Wie in Fig. 6 dargestellt, sind eine V/ielzahl erster Transistoren 61, fi2 und 63 mit den Emittern an den Hollektor eines Transistors 64 und auch mit ihren Kollektoren an die sternverschalteten Ständerwicklungen (a), (b) und (c) gelegt, wie dargestellt. Der

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Emitter des Transistors 64 liegt über einen Widerstand 65 an der ersten Spannunnsquelle 13. Eine Vielzahl zweiter Transistoren SS₁ 67 und 68 sind jeweils mit ihren Emittern an den Kollektor eines Transistors 69 und mit ihren Kollektoren an die sterhverschalteten Ständerwicklungen (a), (b) und (c) gelegt. Der Emitter des Transistors 69 liegt über einen Widerstand 7o an der zweiten Spannungsquelle 12.

Entsprechend den Basisspannungen der Transistoren 64 und 69 werden den Kollektoren der Transistoren 64, 69 Ströme eingeprägt; an den Basen der ersten Transistoren 61. 62 und 63 stehen die in den Fig. 4(1), (2) und (3) gezeig- j ten Potentiale zusammen mit geeigneten Gleichvorspannungen, desgl. an den j Basen der zweiten Transistoren 66, 67 und 6ß die in Fig. 4(6), (7) und (B) j

j gezeigten Potentiale gemeinsam mit geeigneten Gleichv/orspannungen» i

Diese beiden Gruppen von Transistoren erzeugen also eine Differenzverstärker-

wirkung auf die gleiche Weise, wie sie oben für die Fig. 5 erläutert wurde.· ·

Entsprechend den Basisspannungen der Transistoren 64, 69 führen deren Kollek- !

toren Strom. !

Es ist jedoch äußerst schwierig, diese beiden Kollektorströme einander genau '; gleich zu machen. Unterscheiden sie sich, fließt ein Strom entsprechend der j Differenz zwischen den beiden Kollektorströmen zu den Basen der ersten Transistoren 61, 62 und 63 oder den Basen der zweiten Transistoren 66, 67 und 68 und sättigt diese, was die Funktion dieser Differenzverstärkerstufen beeinträchtigt.

Bspw. tritt eine teilweise Überlappung zwischen aufeinanderfolgEndEn Strom-

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flußzeiten auf, wenn stromführende Phasen oeschaltet werden. Handelt es sich bei den Mehrphasenlasten um die in einem Elektromotor, werden die MotDreigenschalten durch das Fehlverhalten der Differenzuerstärkerschaltunn beeinträchtigt.

Es ist also das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Steuerung zur Steuerung der an sternverschaltete Mehrphasenlasten gelieferten Ströme anzugeben, bei der das Stromungleichgewicht zwischen zwei stromliefernden Einrichtungen sich vermeiden läßt.

Die Fig. 7 zeigt ein Beispiel der elektronischen Steuerung nach der vorliegenden Erfindung. Die Anordnung mit den ersten Transistoren 161,162 und 163, den zweiten Transistoren 166, 167 und 168, den Transistoren 16^ und 169 und den Widerständen 165 und 17o entspricht der mit den ersten Transistoren 61, 62 und 63, den zweiten Transistoren 66, 67 und 68, den Transistoren 65 und 69 und den Widerständen 65 und 7o, wie sie oben unter Bezug auf die Fig. 6 beschrieben worden ist.

Weiterhin sind die Transistoren 171 und 172 mit den Emittern über einen Widerstand 17^ an die ersteSpannungsquelle 13 gelegt, der Hollektor des Transistors 171 über einen Widerstand 173 an die zweite Spannungsquelle 12. Der Kollektor des Transistors 172 liegt an der Basis des Transistors 169.

^Die Basis des Transistors 171 ist an den Sternpunkt 5 der sternverschalteten Ständerwicklungen gelegt, die Basis des Transistors 172 an einen gemeinsamen Anschluß der Widerstände 175 und 176, die in Reihe zwischen der ersten und der zweiten Spannungsquelle 12, 13 liegen und deren Spannungsdifferenz tei-

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len; der gemeinsame Anschluß 177 ist also ein Spannungsteilerpunkt zwischen den beiden Spannungsquellen.

Die durch die Ständerwicklungen fließenden Ströme tuerden von der Basisspannunn des Transistors 16^ bestimmt. Wenn man die durch die Ständerwicklungen fließenden Ströme idealerweise mit l/ollwellensignalen im Differenzbetrieb erregt, um eine teilweise Überlappung aufeinanderfolgender StromfIuBzeiten zu vermeiden, und auch die Mehrphasenlasten symmetrisch anordnet, ändert sich das Potential am Sternpunkt 5 zeitlich nicht.

Tritt iedoch eine Differenz zwischen dem vom Transistor 169 bestimmten HoI-lektorrstrom auf, überlappen sich die Zeiten, in denen zwei aufeinanderfolgende der Lasten Strom führen; in diesem Fall tritt am Sternpunkt 5 eine Potentialänderung auf. Um diesen unerwünschten Betriebszustand zu vermeiden, uiird nach der vorliegenden Erfindung das Potential am Sternpunkt 5 mit dem Potential am Punkt 177 verglichen; das Uergleichssignal wird van den Transistoren 171 und 172 verstärkt und steuert dann den Basis- bzw. Hollektorstrom des Transistors 169 derart, daß das Potential des Sternpunkts gleich dem Potential am Punkt 177 wird. Auf diese lüeise läßt sich eine vorzügliche Differenzverstärkerschaltung erreichen.

Die Fig. 8 zeigt ein weiteres Besipiel einer elektronischen Steuerung nach der vorliegenden Erfindung. Dort sind die ersten Transistoren 361, 362 und 363 mit den Hollektoren an die dem Sternpunkt 5 der Sternschaltung entgegengesetzten Anschlüsse der sternverschalteten Ständerwicklungen (Phasen (a), (b) und (c)) und mit den Basen jeweils an die Hollektoren einer Vielzahl dritter 261, 262 und 263 gelegt.

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Weiterhin liegen sie mit den Emittern jeweils an einer ersten Spannungsquelle 23. Die zweiten Transistoren 366, 367 und 368 sind mit den Kollektoren jeweils an die dem Sternpunkt 5 entgegengesetzten Enden der sternverschalteten Ständerwicklungen (phasen (a), (b) und(c)) und mit den Basen an die Kollektoren einer Vielzahl vierter Transistoren 266, 267 und 26B gelegt; mit ihren

■ Emittern liegen sie über einen stromerfassenden Widerstand 3o1 an einer zwei-• ten Spannungsquelle 2.

Der Kollektor eines Transistors 26*t liegt am Emitter jedes der dritten Tran-

; sistoren 261, 262 und 263, seine Basis am Ausgang eines Verstärkers 3o2. Der Emitter des Transistors 26^ ist über einen Widerstand 265 an die zweite Spannungsquelle 22 gelegt. Der Invertierende Eingang des Verstärkers 3o2 ist mit dem gemeinsamen Emitteranschluß der zweiten Transistoren verbunden; am nicht- ! invertierenden Eingangsanschluß 3d3 liegt ein Strombefehlssignal (Spannung).

Ein Transistor 269 ist mit seinem Emitter über einen Widerstand 27o an die erste SpannungsquellB 23 und mit seiner Basis an den Kollektor eines Transistors 271 gelegt. Die Transistoren 271 und 272 liegen mit ihren Emittern jeweils über einen Widerstand 27^ an der zweiten Spannungsquelle 22, der Kollektor des Transistors 272 über einen Widerstand 273 an der ersten Spannungsquelle 23.

Die Basis des Transistors 271 'führt zum Sternpunkt 5 der sternverschalteten Ständeruicklungen. Zwischen der ersten und der zweiten Spannungsquelle liegen die reihengeschalteten Widerstände 275 _s 276; ihr gemeinsamer Anschluß 277 ist ein Spannungsteilerpunkt, an dem die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Spannungsquellen herabgeteilt ansteht.

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Der Transistor 272 ist an den Punkt 277 gelegt. Diese elektronische Steuerung nach Fig. 8 erreicht das gleiche Ziel wie die der Fig. 7 und ist vorteilhaft, Lüeil die Lasten nicht unmittelbar von den Differenzverstärkertransistoren angesteuert werden und die Spannungen der Spannungsquellen sich wirkungsvoll in den Lasten (des Motors) ausnutzen lassen (im l/ergleich zu der Schaltung nach Fig. 7).

Die dritten Transistoren 261, 262 und 263, der Transistor 264, die vierten Transistoren 266, 267 und 268 und der Transistor 269 arbeiten als Differenzverstärker entsprechend den ersten Transistoren 161, 162 und 163, dem Transistor 164, den zweiten Transistoren 166, 167 und 168 und dem Transistor 169, wie oben unter Bezug auf die Fig. 7 beschrieben.

Die durch die entsprechenden Ständeruicklungen fließenden Ströme unterscheiden sich, ujenn die ersten ader zweiten Transistoren der Fig. 8 unterschiedliche Stromverstärkungsfaktoren haben.

Der Verstärker 3o2 verbessert diese unerwünschte Differenz zwischen den Strömen der ersten oder zweiten Transistoren (das Ungleichgewicht der Ströme). D.h., daß die Spannung über dem stromerfassenden Widerstand 3o1 und die Befehlsspannung am nichtinvertierenden Eingang 3o3 des Verstärkers verglichen und verstärkt werdenj die so erhaltene Spannung geht auf die Basis des Transistors 264.

Es handelt sich also um eine Regelschleife. Infolge dieser Regelschleife lassen sich den Ständerwicklungen Ströme entsprechend dem Potential am nicht-, invertierenden Eingang des Verstärkers aufprägen, die nicht von den Unter-

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schieden der Stromverstärkungsfaktoren der Transistoren 361, 362 und 363 oder 366, 367 und 368 beeinträchtigt werden.

In einer solchen Schaltung läßt sich auch der Strom des Transistors 269 mit den Transistoren 271 und 272 derart steuern, daß das Potential am Sternpunkt der Sternschaltung gleich dem Potential am Punkt 272 ist.

Die ersten Lind zweiten Transistoren der Fig. B sind also in der Lage, mit Uolltjellensinnalen einen ausgezeichneten Differenzverstärkerbetrieb zu liefern. Da diese Funktion der oben für die Fin. 7 beschriebenen entspricht, braucht sie hier nicht weiter erläutert zu werden.

LJie sich aus den obigen Erläuterungen ergibt, lassen sich die den stemverschalteten Mehrphasenlasten zuzuführenden Ströme derart einprägen, daß das Potential am Sternpunkt der Sternschaltung konstant bleibt und die Ströme durch die entsprechenden Mehrphasenlasten gut ausgeglichen sind.

Folglich erreicht man nach der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Differenzverstärkerfunktion. Wach den beschriebenen Beispielen der vorliegenden Erfindung wurde ein 3-Phasen-Motor- als Beispiel für die sternverschalteten Mehrphasenlasten genommen.

Das folgende ergibt sich aus der vorgehenden Beschreibung. Die Kombination der Transistoren 161, 162 und 163 in der Fig. 7 und die Kombination der Transistoren 261, 262 und 263 in der Fig. ß ujirken als die zuvor ermähnte erste Schaltanordnunn.

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Die Kombination der Transistoren 1GG, 167 und 168 der Fio. 7 und die Kombination der Transistoren 266, 267 und 268 in Fig. B wirken als die erwähnte zweite Schaltanordnung, die Spannung am Punkt 177 der Fig. 7 und die Spannung am Punkt 277 der Fig. 8 sind die Bezugssignale der erwähnten Bezunsspannunnsquelle.

Die Basisspannung des Transistors 171 in Fig. 7 und die Basisspannung des Transistors 271 in Fig. 8 wirken als die Ausganqssignale des oben beschriebenen Spannunnsdetektors.

Der Differenzverstärker aus den Transistaren 171 und 172 der Fig. 7 und der Differenzverstärker aus den Transistoren 271, 272 und der Fig. 8 wirken als der erste Komparator mit dem ersten Rückkopplungsverstärker, wie oben erwähnt.

Die Kombination der Transistoren 16^ und des Widerstandes 165 in Fig. 7 sowie die Kombination des Transistors 26*f mit dem Widerstand 265 in Fig. 8 wirken als die erwähnte laststramliefernde Einrichtung, die Kombination des Transistors 169 mit dem Widerstand 17a in Fig. 7 und die Kombination des Transistors 264 mit dem Widerstand 265 in Fig. 8 als die vorerwähnte Einrichtung zum Ableiten des Laststrams.

Die Transistoren 361, 362 und 363 in Fig. 8 arbeiten als die oben erwähnten ersten Laststromverstärker, der Uerstärker 3a2 in Fig. 8 als der zweite Komparator einschließlich des zweiten Rückkopplungsverstärkers. Der Widerstand 3o1 wirkt als der oben erwähnte Laststramderektor.

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Die vorliegende Erfindung ist oben am Beispiel eines bürstenlosen GS-Motors beschrieben worden, wobei in einem bestimmten Augenblick nur eine der mehreren ersten bzw. zweiten Anichaltanordnungen schließt.

Es lassen sich jedoch allgemein mehrere. Schalter der ersten bzw. der zweiten Anordnung in den Schließzustand bringen.

In einem solchen Fall wird der mittels des Befehlssignals von der laststramliefernden Einrichtung eingeprägte Strom natürlich von der Rückkopplungsstromableiteinrichtung abgeleitet, und zwar unabhängig von der Betriebsart der Schaltanordnung. Folglich lassen die erste und die zweite Schaltanordnung sich von dem Zeitgabesignalgensraltor allgemein betreiben.

Obgleich weiterhin der Laststromdetektor zwischen den mehreren ersten Laststramverstärkern der Fig. 8 liegt, läßt er sich auch zwischen die zweiten Laststromverstärker legen.

Die die Transistoren 166, 167 und 168, die Transistoren 266, 267 und 268 sowie die Transistoren 261, 262 und 263 an deren Emittern ansteuernden Verstärker brauchen auch nicht unbedingt einen hohen Ausgangswiderstand zu haben wie die Kailektoren der Transistoren 169, 269 und 26*f, um die Differenzfunktion zu erreichen, und ztuar infolge der Regelschleife. Jedoch ist für die Verstärker, die die Transistoren 161, 162 und 163 an deren Emittern ansteuern, ein hoher Ausgangsuiderstand erwünscht, um den Differenzbetrieb zu erreichen.

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Claims

-Zo-

Patentansprüche

1. J Elektronische Steuerung zum Steuern VDn an

sternverschaltete Mehrphasenlastsn gElieferten Strömen, gekennzeichnet durch eine Vielzahl erster Schaltanordnungen, eine ViElzahl zweiter Schaltanordnunnen, wobei jeweils ein dem Sternpunkt der Sternschaltung entgegengesetzter Anschluß jeder der Lasten mit einer aus der UiElzahl dEr ersten Schaltanordnungen und einer aus der Vielzahl der zweiten Schaltanordnungen vsrsch'altEt ist, durch sine Bezugssignalquelle, die ein Bezugssignal liefert, είπΕΠ an den Sternpunkt der Sternschaltung angeschlossenEn Spannungsdetektor, der die dort anstehsndE Spannung Ermittelt, einen an den Spannungsde- . tektor und die BszugssignalquellE angsschlossEnen ersten Komparator, der ein Ausgangssignal gleich der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Spannungsdetektors und der Bezugssignalquelle liefert, durch einen ersten Rückkopplungsverstärker, der an den ersten Komparator angeschlossen ist und dessen Ausgangssignal verstärkt, eine laststromliefErnde Einrichtung, die an die Brsts Schaltanordnung angsschlosssn ist und über diese entsprschEnde Einem Befehlssignal einsn Strom an dis Mehrphasenlastsn liefert, eine Rückkopplungsstromableitanordnung, die an den ersten Rückkopplungsverstärker und die zweits Schaltanordnung angESchlossen ist, und einen Zeitgabesignalgensrator, dEr mit der Vielzahl dar ersten Schaltanordnungen und der l/ielzahl der zweiten Schaltanordnungen verbunden ist, um wahlweise die Vielzahl der ErstEn SchaltanordnungEn und die Vielzahl dsr zweiten Schaltanordnungen zu schalten, wobei die Rückkopplungsstromableiteinrichtung den Strom über die zweitEn SchaltanordnungEn von den Mshrphasenlasten ableitet, um die

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Spannung am Sternpunkt der Sternschaltung unabhängig van der Betriebsweise des Zeitgabesignalgeneratars konstant bzw. im wesentlichen konstant zu halten.

2. Elektronische Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die laststromliefernde Einrichtung einen hohen Ausnangswiderstand aufweist, der an die ersten Schaltanordnungen gelegt wird, um den Strom über die ersten Schaltanordnungen entsprechend dem Befehlssignal an die Mehrphasenlasten zu geben.

3. Elektronische Steuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch erste Laststromverstärker, die jeweils zwischen die ersten Schaltanordnungen und die dem Sternpunkt der Sternschaltung entgegengesetzten Anschlüsse gelegt sind, den von der laststromliefernden Einrichtung über die ersten Schaltanordnungen gelieferten Strom verstärken und den Ausnannsstrom auf die Mehrphasenlasten geben, und durch eine Vielzahl zweiter Laststramverstärker, die jeweils zwischen den zweiten Schaltanordnungen und den dem Sternpunkt der Sternschaltung entgegengesetzten Anschlüssen der Sternschaltung eingefügt sind, den von der Rückkopplungsstromableiteinrichtung über die zweiten Schaltanordnungen abgeleiteten Strom verstärken und den Ausgangsstrom van den Mehrphasenlasten ableiten.

^. Elektronische Steuerung nach Anspruch 3, dadurch

gekennzeichnet, daß die laststramliefernde Einrichtung einen zweiten Komparator, einen zweiten an den zweiten Komparator und die ersten Schaltanordnungen angeschlossenen Rückkopplungsverstärker, der das Ausgangssignal de.s zweiten Komparators verstärkt und den Strom über die ersten Schaltanordnun-

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nen auf die Mehrphasenlasten gibt, und einen Laststromdetektor zwischen der Vielzahl erster Laststromverstärker und dem zuleiten Kamparator aufweist, der den Gesamtstram der Mehrphasenlasten ermittelt, wobei der zweite Hamparator ein Ausgangssinnal gleich der Differenz zwischen dem Ausgangssinnal des Laststramdetektors und dem Befehlssignal liefert, um entsprechend dem Befehlssignal Strom über die ersten Schaltanordnungen auf die Mehrphasenlasten zu neben.

5. Elektronische Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die laststromliefernde Einrichtung einen zweiten Komparator, einen an den zweiten Kamparator und die ersten Schaltanordnungen angeschlossenen zweiten Rückkopplungsverstärker, der das Ausgangssignal des zweiten Komparators verdärkt und den Strom über die ersten Schaltanordnungen auf die Mehrphasenlasten gibt, und einen Laststromdetektor aufweist, der zwischen die Vielzahl von zweiten Laststramverstärkern und den zweiten Komparator eingefügt ist und den Gesamtstrom in den Mehrphasenlasten erfaßt, wobei der zweite Komparator ein Ausgangssignal gleich der Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Laststramdetektors und dem Befehlssignal liefert, um entsprechend dem Befehlssignal über die ersten Schaltanordnungen den Mehrphasenlasten Strom zuzuführen.

6. Elektronische Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ZeitgabesignalgEnerator Signale derart erzeugt, daß jeweils nur eine aus der Vielzahl von ersten Schaltanordnungen und nur eine aus der Vielzahl der zweiten Schaltanordnungen durchgeschaltet sind,

7. Elektronische Steuerung nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet, daß es sich bei den Mehrphasenlasten um die Phasenuicklungen eines Elektromotors handelt und der ZeitnabesignalnEnErator das Kommut leitungssystem des Elektromotors ist.

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