DE2836467C2 - Steueranordnung für einen von einem Läuferlagefühler gesteuerten Synchronmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für einen Synchronmotor, der von einem Läuferlagefühler gesteuert ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Synchronmotor mit veränderlicher Drehzahl besteht aus einem Synchronmotor und einem thyristorgesteuerten Wechselrichter und hat weder einen Kommutator noch Bürsten. Der Vorteil eines solchen Motors besteht darin, daß seine Drehzahl in weiten Bereichen ansteuerbar ist und daß das Fehlen von Kommutator und Bürste die Wartung und Inspektion erleichtert.

Ein solciier drehzahlgesteuerter Synchronmotor ist im Vo-wärts-Antriebsbetrieb, Vorwärts-Generatorbetrieb, Rückwärts-Antriebsbetrieb und Rückwärts-Generatorbetrieb betreibbar, indem der Zündwinkel des Wechselrichters geändert wird. Bei einem derartigen Synchronmotor muß der Zündwinkel auf der Antriebsoder Motorseite (Voreilwinkel) entsprechend den Be- triebsbedingungen geändert werden. Die Ursache hierfür liegt darin, daß beim Anlassen oder Starten des Motors der Voreilwinkel verringert wird, um das maximale Drehmoment zu erzielen, während bei Lastbetrieb der Voreilwinkel entsprechend dem Laststrom herabgesetzt werden muß, um jedes Kippen (Kommutationsverlust) zu verhindern, das seinerseits zu einem Verlust des Sicherheilswinkels führt.

Bei einer aus der US-PS 37 78 691 bekannten Steueranordnung wird, um diese Schwierigkeit zu überwinden, ein fester Impuls durch Zusammenfassen von drei von dem Läuferlagefühler abgegebenen Lagesignalen einer Breite von 180° el. und einer Phasendifferenz von 120° und von inversen Lagesignalen erhalten, die auf einer Inversion der Lagesignale beruhen. Gleichzeitig wird ein Drehzahlsignal für eine vorbestimmte Periode integriert, und als eine Signalfolge der Logik zum Erzeugen von Zündimpulsen für die Ventile des Wechselrichters zugeführt, so daß durch Vergleichen des integrierten Drehzahlsignais mit dem Phasensteuersignal ein phasenverschobener Impuls erzeugt wird. Die Thyristoren werden durch den festen Impuls oder den immer zuvor erzeugten phasenverschobenen Impuls gezündet. Damit kann einerseits das maximale Drehmoment beim Starten erzielt und andererseits das Kippen verhindert werden.

Die Phasendrehung beim Vorwärtsbetrieb ist umgekehrt zur Phasendrehung beim Rückwärtsbetrieb, so daß die Kombination der Lagesignale geändert werden muß. Das Schalten erfolgt üblicherweise durch Auswählt len von UND-Gliedern abhängig von einem Vorwärtsbctricb-Bcfchlssignal und einem Rückwärtsbctricb-Befehlssignal. Dieses Schalten setzt voraus, daß el ic Motordrehzahlcn den Wert Null hat. Ob jedoch die Motor

drehzahl den Wert Null oder nicht hat, kann lediglich mit einem bestimmten Spielraum entschieden werden. Dies fahrt dazu, daß beim Schalten ein unregelmäßiger Zündimpuls erzeugt wird, was zu einem Fehler, wie z. B. einem Kurzschluß der Stromversorgung, führt. Weiterhin wird trotz des Versuches, vom Vorwärts- in den Rückwärtsbclrieb zu schalten, die Vorwärlsdrchung in unerwünschter Weise wieder beschleunigt, wenn das Schalten im Drehzahlbereich des Vorwärtsbetriebs erfolgt Damit ist mit der bekannten Anordnung ein s*abiles Umschalten zwischen Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb unmöglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Steueranordnung für einen von einem Läuferlagefühler gesteuerten Synchronmotor anzugeben, die ein stabiles Schalten der Betriebsarten ohne Änderung der Kombination der Lagesignale ermöglicht

Die Lösung der obigen Aufgabe erfolgt bei einer Steueranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild mit dem Aufbau der Hauptschaltung des Synchronmotors,

F i g. 2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steueranordnung,

Fig.3 Signale zur Erläuterung des Betriebs einer beim Ausführungsbeispiel der F i g. 2 verwendeten Logik-Schaltung,

F i g. 4 ein Schaltbild eines Beispiels mit dem genauen Aufbau eines Phasenschiebers in F i g. 2,

F i g. 5 bis 10 Signale zur Erläuterung des Betriebs des Phasenschiebers,

Fig. 11a und 11b Phasenschiebe-Kennlinien der erfindungsgemäßen Steueranordnung,

Fig. 12 ein Schaltbild mit einem anderen genauen Aufbau des Phasenschiebers, und

Fig. 13 Signale zur Erläuterung des Betriebs des Phasenschiebers der F i g. 12.

F i g. 1 zeigt ein Schaltbild der Hauptschaltung des Synchronmotors 4, der von einem Läuferlagefühler 5 gesteuert ist mit einer Gleichspannungsquelle 1, einer Glättungsdrossel 2 und einem Wechselrichter 3 aus Thyristoren UP. UN, VP,... WN in Graetz-Schaltung zum Wechselrichten der Gleichspannung in eine Wechselspannung mit veränderlicher Frequenz. Der durch den Wechselrichter 3 angesteuerte Synchronmotor 4 hat eine Mehrphasen-Ankerwicklung UVW und eine Feldwicklung F. Ein mit der Welle des Motors 4 gekoppelter Läuferlagefühler 5 erfaßt die Winkelstellung des Läufers. Der Läuferlagefühler 5 kann alternativ ein Näherungsschalter zum Erfassen der Lage eines mit der Weile gekoppelten Vorsprunges, ein System, bei dem ein Verschluß zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger liegt, um das Licht durch den mit der Welle gekoppelten Verschluß auszuschalten oder eine Kombination eines magnetempfindlichen Bauelements und eines mit der Welle gekoppelten Magneten sein. Die Lagesignale Uo, V_H und IV₀ für den Lagefühler 5 haben eine Breite von 180' el. und Phasendifferenzen von 120° dazwischen. Weiterhin sind vorgesehen ein Gleichstrom-Tachogenerator 6 und ein Zündsteuerglied 7 zum Erzeugen eines Zündimpulses für die Thyristoren UP, UN.... WN aus den Lagesignalen U„, V_n, W_n und den invertierten Lagesignalen Uon, Von. Wim-

Der Aufbau des Zündstcuargliedes 7 ist in Einzelheiten in F i g. 2 gezeigt; dabei sind vorgesehen Phasenschieber 8 U, 8 K 8 IVzum Erzeugen phasenverschobener Signale Us, V.s, Ws, die durch Verschieben der Phase

der Lagesignale U_n. V_n, W_n mittels des Phasensteuersi-

gnales E, und des Drehzahlsignals S₁ des Tachogenera

tors 6 erhallen sind, und ein Logik-Glied 9 einschließlich NICHT-Gliedern und UND-Gliedern.

Bei diesem Aufbau erzeugt das Logik-Glied 9 Zündimpulse UP, UN.... WNmittels der phasenverschobenen Signale Us, V* W_s und der inversen Signale Usn, Vsn, Wsn wie folgt:

UP = Us- Vsn, VP= V₅ · W_SN, WP= W₃ · Usn UN = Usn · Vs, VN= V_SN ■ Ws. WN= Wsn · Us.

Dies ist in F i g. 3 dargestellt

Der genaue Aufbau des Phasenschiebers 8 U von F i g. 2 ist in F i g. 4 dargestellt Die Phasenschieber 8 V und 8 W haben den gleichen Aufbau und werden daher nicht näher erläuterL

In Fig.4 sind dargestellt ein Invertierglied 11 zum Invertieren der Polarität des Drehzahlsignals Sf, ein Umschalter 12 zum Schalten zwischen dem Drehzahlsignal Sf und dem Rückwärtsdrehzahlsignal Sfn zur Versorgung eines Integrierers 13 abhängig vom »1«- oder »0«-Zustand des Lagesignals Ud, wobei der Integrierer 13 einen positiven und einen negativen Begrenzer zum Integrieren des Rückwärtsdrehzahlsignals Sfn während des »1«-Zustands des Lagesignals U_D und zum Integrieren des Drehzahlsignals Sf während des »0«-Zustands des Signals Uo aufweist. Weiterhin sind vorgesehen ein Invertierglied 14 zum Invertieren des Ausgangssignals des Integrierers 13, ein Addierer 15 zum Addieren des integrierten Signals Uw zum Phasensteuersignal Ec, ein Addierer 16 zum Addieren des umgekehrten integrierten Signals Cw zum Phasensteuersignal fcund ein PoIaritätsentscheider 17 zum Bestimmen, ob das addierte Signal Uan positiv oder negativ ist, und zum Erzeugen eines Ausgangssignals Ue im »1 «-Zustand während der positiven Periode des Signals Uan- Außerdem sind vorgesehen ein Invertierglied 18, das das Lagesignal Ud invertiert, ein Schalter 19, der im Einschaitzustand das Lagesignal Ud in den Addierer 21 während des »0«-Zustands des Entscheidungssignals Up einspeist, ein Schalter 20, der im Einschaltzustand das Rückwärtslagesignal Ui7N in den Addierer 21 während des »!«-Zustands des Entscheidungssignals Ui: einspeist, ein Addierer 21, der das addierte Signal Uap des Addierers 15 zum Lagesignal Ud oder zum Rückwärtslagesignal Udn addiert und ein Null-Fühler 22, der das phasenverschobene Signal Us auf »1« während des positiven Zustands des addierten Signals Ua des Addierers 21 hält.
Der Betrieb dieser Schaltung wird im folgenden an-

v> hand der Zeitdiagramme der F i g. 5 bis 8 näher erläutert.

Zunächst wird anhand der F i g. 5 der Vorwärtsbetrieb näher beschrieben. Das durch den Tachogenerator 6 erfaßte Drehzahlsignal Sr wird über den Umschalter 12 in den Integrierer 13 eingespeist. Das Drehzahlsignal Sf wird auch über den Umschalter 12 in den Integrierer 13 nach Polaritätsumkehr durch das Invertierglied 11 eingespeist. Der Umschalter 12 wählt abhängig vom »0«-Zustand oder vom »1 «-Zustand des Lagesignals Ud

b5 das Drehzahlsignal Si oder das inverse Drehzahlsignal S/n zur Einspeisung in den Integrierer 13. Insbesondere werden das inverse Drehzahlsignal Sfn während des »!«-Zustands des Signals Up und das Drehzahlsignal

während dessen »O«-Zustands gewählt. Der Integrierer 13 integriert das Drehzahlsignal 5/ während des »O«-Zus!ands des Signals Uu, und daher wird das integrierte Ausgangssignal Uw in positiver Richtung während der Zeitdauer von fi bis U erhöht. Während des »1«-Zustands des Signals Up wird andererseits das inverse Drehzahlsignal Sin integriert, und daher wird das integrierte Signal Uw in negativer Richtung für die Zeitdauer von /₄ bis h erhöht. Der Integrierer 13 hat positive und negative Begrenzer, so daß der Spitzen- oder Scheitelwert des integrierten Signals U/p immer auf einem konstanten begrenzten Wert gehalten wird. Die Frequenz des Lagesignales U_D ist proportional zur Größe des Drehzahlsignals Sr. Wenn daher die Integrationszeit des Integrierers 13 so konstantgehalten wird, daß der Spitzenwert (Absolutwert) des integrierten Signalcs Uip ein begrenzter Wert bei den Zyklen für die Nenndrehzahl wird, nimmt das integrierte Signal Uw im Zeitpunkt der Änderung zwischen »0« und »1« des Lagesignals Uo einen Höchstwert an und die Richtung der Integration wird umgekehrt, selbst wenn die Drehzahl des Synchronmotors 4 verändert wird. Als Ergebnis ist das integrierte Signal U/pe'in Dreieck-Signal mit einem konstanten Spitzen-Spitzen-Wert synchron zum Lagesignal Ud-Dieses integrierte Signal Uw wird in den Addierer 15 eingespeist und nach Phasenumkehr im Phasenumkehrer 14 an den Addierer 16 in der Form eines Signales UiN abgegeben. In den Addierern 15 und 16 werden die integrierten Signale Um und Uin zum Phasensteuersignal Ec addiert, wodurch ein Signal Uat entsteht, da? den Nullpunkt in den Zeitpunkten ti und U kreuzt, sowie ein Signal U_An, das den Nullpunkt in den Zeitpunkten t₂ und u kreuzt. Nach Einspeisung des Ausgangssignales Uan des Addierers 16 in den Polaritätsenlscheider 17 wird ein Signal Ue erzeugt, das im Zustand »1« lediglich während der positiven Periode des Signales t/4/vist. Das Signal Ue bestimmt das Ende (Rückflanke) und den Beginn (Vorderflanke) einiger der Zündimpulse UP, UN, ... WN. Der Schalter 19 speist im Einschaltzustand das Lagesignal Ud zum Addierer 21, wenn das Signal Uf. im »O«-Zustand ist; der Schalter 20 speist im Einschaltzustand das inverse Lagesignal Udn vom Umkehrer 18 zum Addierer 21, wenn das Signal ίΛτϊιτι »1 «-Zustand ist. Damit addiert der Addierer 21 das Lagesignal Un zum Signal U_Ap während der Zeitdauer von i₄ bis t_b und das inverse Lagesignal Udn zum Signal Uap während der Zeitdauer von t_b bis f₇. Das so vom Addierer 21 erhaltene Ausgangssignal Ua ist das Ergebnis der Teilung des Signales Ud durch das Phasensteuersignal Fo wenn das Lagesignal Ud den Wert »i« hat. Der Spitzenwert des Lagesignals Ud wird auf einen höheren Pegel als die Amplitude des Dreieck-Signaies ü'ip entsprechend dem Phasensteuersignal £_c eingestellt Damit wird eine positive Periode des addierten Signales U_A beim Höchstwert des Phasensteuersignales Ec erzeugt In der betrachteten Figur sind vom Signal Ua die Teile des Signales Ud und Udn schraffiert und vergrößert dargestellt Der Null-Fühler 22 dient zum Ändern des Signales Us in den »1 «-Zustand während der positiven Periode des Signales Ua- Dieses Signal Us nimmt die Form eines Impulses mit einer Breite von 180° el. an und eilt in der Phase um θ dem Lagesignal Ud vor. Der Phasenwinkel θ wird erhöht indem das Phasensteuersignal fein positiver Richtung vergrößert wird. Damit kann durch Vergrößern des Phasensteuersignales Ec in positiver Richtung der Phasenwinkel ©von 0° nach 180° in Voreilrichtung geändert werden.

Der Phasenwinkel θ kann durch das Phasensteuersignal Ec eingestellt werden. Wenn jedoch das Phasensteuersignal Ec negativ stärker als der Spitzenwert des integrierten Signales Uw anwächst, sind die addierten Signale Um· und Uan der Addierer 15 und 16 negativ während der Zeitdauer von t\ bis /7 entsprechend einem Zyklus des Lagesignales Uu, wie dies in F i g. 6 gezeigt ist. Als Ergebnis nimmt das Ausgangssignal Ut des PoIaritätsentscheiders 17 ebenfalls den Wert »0« an. In diesem Fall ist lediglich der Schalter 19 eingeschaltet, so daß das Signal ϋ_Λ/> zum Signal Uu im Addierer 21 addiert wird. Das sich ergebende addierte Signal Ua ist positiv lediglich während der Zeitdauer von U nach, ti entsprechend der »1«-Periode des Lagesignales Un, wie dies in F i g. 6 gezeigt ist. Somit ist das vom Null-Fühler 22 erzeugte phasenverschobene Signal Us in Phase mit dem Lagesigna! Uo-

Bei Erhöhen des Phasensteuersignales E_L in positiver Richtung vom Amplitudenwert des integrierten Signales Uw sind die addierten Signale Uap und Uan positiv während der gesamten Periode, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist. Damit wird das Ausgangssignai Uk des Polaritätsentscheiders 17 immer auf dem Wert »1« gehalten, während der Addierer 21 das Signal Uap zum inversen Lagesignal Udn addiert. In diesem Fall ist das addierte Signal Ua positiv während der Zeitdauer von U bis u, so daß das phasenverschobene Signal Us in der Phase um 180° bezüglich des Lagesignales Ud voreilt, wie dies in F i g. 7 gezeigt ist.

Wenn das Phasensteuersignal £₍- in positiver Richtung auf diese Weise anwächst, eilt das phasenverschobene Signal Us in der Phase dem Lagesignal Ui, vor. Wenn dagegen das Phasensteuersignal Ec in negativer Richtung anwächst, wird die Phasendifferenz so verringert, daß das Signal Us in Phase mit dem Signa! Ud kommt. Auf diese Weise ist es möglich, den Phasenwinkel övon 0° zu einem Winkel von 180° in Voreilrichtung zu ändern.

Die obigen Erläuterungen beziehen sich auf den Betrieb des Phasenschiebers 8 U. Die Phasenschieber 8 V und 8 Werzeugen auch die phasenverschobenen Signale Vs und Ws, die in der Phase entsprechend dem Phasensteuersignal Ec verschoben sind. Nach Einspeisung dieser phasenverschobenen Signale Us, Vs und Ws in das Logik-Glied 9 werden die Zündimpulse UP, UN....

IWV in der oben erläuterten Kombination erzeugt.

F i g. 8 zeigt die Beziehung zwischen den Phasenspannungen eu, ev und ew des Synchronmotors 4 und den Zündimpulsen UP, VP, ... WP beim Vorwärtsbetrieb. Die Betriebsart I betrifft den Niederdrehzahl-Antriebsbetrieb mit einem Phasenwinkel θ von 0°; die Betriebsart II betrifft den Hochdrehzahl-Antriebsbetrieb bei einem Phasen winke! θ von 45°; die Betriebsart 11! betrifft den Hochdrehzahl-Generatorbetrieb bei einem Phasenwinkel θ von 120°; und die Betriebsart IV betrifft den Niederdrehzahl-Generatorbetrieb bei einem Phasenwinkel θ von 180°. Auf diese Weise ist beim Vorwärtsbetrieb der Voreilwinkel steuerbar, indem die Größe und die Polarität des Phasensteuersignals Ec geändert werden, so daß Antriebs- und Generatorbetrieb durch Steuerung des Voreilwinkels erfolgen.

Im folgenden wird anhand der Fi g. 9 der Rückwärtsbetrieb näher erläutert

Beim Rückwärtsbetrieb wird das Drehzahlsignal S₁ des Gleichstrom-Tachogenerators 6 invertiert Daher nimmt das integrierte Signal Uipdes Integrierers 13 den Verlauf eines Dreieck-Signales an, das in positiver Richtung während der »1 «-Periode des Lagesignales i7_Dund in negativer Richtung während dessen »0«-Periode zu-

nimmt. Wenn in diesem Fall das Phasensteuersignal E_c auf einen vorbestimmten Wert in der positiven Richtung eingestellt wird, ist das addierte Signal Uan des Addierers 16 positiv während der Zeitdauer von f ι bis h, und das Signal Ui:'\si ebenfalls im »1 «-Zustand während der Zeitdauer von t\ bis I₂. Während der Zeitdauer von fi bis h ist der Schalter 20 eingeschaltet, so daß das Signal f/_w. /um invcrscn l.apesignnl Hon im Addierer 21 tuldiLTi wird. Wenn andererseits wahrend der Zeitdauer von h bis U das Signal U,_: im »O«-Zustand ist, wird das Signal ίΛ,/'Zum Lagesignal Up addiert. Damit nimmt das Ausgangssignal Ua des Addierers 21 den in der Figur dargestellten Verlauf an. Das vom Null-Fühler 22 erhaltene phasenverschobene Signal Us wird in der Phase um den Phasenwinkel θ verzögert. Daraus folgt, daß auch während des Rückwärtsbetriebes der Phasenwinkel θ durch Änderung des Phasensteuersignals E₁ verzögerbar ist. Während des Rückwärtsbetriebes kann der Phasenwinkel β auf 180° erhöht werden, indem das Phasensteuersignal Ec in positiver Richtung mehr als der Amplitudenwert des integrierten Signales Uip vergrößert wird. Auch nimmt mit der Vergrößerung des Phasensteuersignales Ec in negativer Richtung der Phasenwinkel θ ab. Wenn das Phasensteuersignal E_c in negativer Richtung mehr als der Amplitudenwert des integrierten Signales Uip erhöht wird, erreicht der Phasenwinkel θ den Wert 0°.

Selbst während des Rückwärtsbetriebes wird das um 180° bezüglich des Lagesignales Ud verschiebbare phasenverschobene Signal Us erzeugt, während gleichzeitig die phasenverschobenen Signale Kv und Ws von den ähnlichen Phasenschiebern 8 V und 8 W abgegeben werden. Damit sind die durch die phasenverschobenen Signale zusammen erhaltenen Zündimpulse UP, UN,... WN ebenfalls kontinuierlich im Bereich von 0 bis 180° in der Phase änderbar.

Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen den Phasenspannungen eu, ev und ew des Synchronmotors 4 und den Zündimpulsen UP, UN,... WN. Die Betriebsart I betrifft den Niederdrehzahl-Antriebsbetrieb bei einem Phasenwinkel θ von 0°, d. h. bei einem Voreilwinkel β von 0°; die Betriebsart Ii betrifft den Hochdrehzahl-Antriebsbetrieb bei einem Voreilwinkel β von 60° (0=60°); die Betriebsart III betrifft den Hochdrehzahl-Generatorbetrieb bei einem Voreilwinkel β von 120° (0=120°); und die Betriebsart IV betrifft den Niederdrehzahl-Generatorbetrieb bei einem Voreilwinkel β von 180° (0=180°).

Auf diese Weise werden durch Ändern der Größe und der Polarität des Phasensteuersignales Ec Jer Antriebsund der Generaiorbetrieb untereinander kontinuierlich

Der Vorwärts- und der Rückwärtsbetrieb wurden weiter oben näher erläutert Während des Vorwärtsbetriebes kann der Phasenwinkel ft d. h. der Voreilwinkel ß, kontinuierlich von 0° nach 180° geändert werden, indem das Phasensteuersignal Er von negativ nach positiv verändert wird. Während des Rückwärtsbetriebes kann andererseits durch Ändern des Phasensteuersignales E_cvon positiv nach negativ der Phasenwinkel θ Kontinuierlich von den verzögerten 180° nach 0° geändert werden, d. h. der Voreilwinkel β kann in der Phase von 0° nach 180° verschoben werden.

Die Phasenschieber-Kennlinien sind in Fig. 11 gezeigt Der Voreilwinkel von 180° ist in Phase mit dem Nacheilwinkel von 180°. Wenn daher vom Vorwärts-Generatorbetrieb in den Rückwärts-Antriebsbetrieb übergegangen wird, ändert sich der Voreilwinkel β automatisch von 180° nach 0°, wenn das Phasensteuersignal Ec auf seinen positiven Höchstwert eingestellt ist. Wenn vom Rückwärts-Generatorbetrieb zum Vorwärts-Antriebsbetrieb übergegangen wird, ändert sich andererseits der Voreilwinkel β automatisch von 180° nach 0°. wenn das Phasensteuersignal E₁ auf den negativen Höchstwert eingestellt ist. Ohne Änderung der Kombination der l.iigcsignulr ermöglicht somit eine kontinuierliche abwechselnde liitispcisiiiig von negativen und positiven Phasensteuersignalen Ec ein stabiles Schalten der Betriebsarten. Während des Rückwärtsbetriebes kann andererseits durch Ändern des Phasensteuersignales Ec von positiv nach negativ der Phasenwinkel θ kontinuierlich von den verzögerten 180° nach 0° geändert werden, d.h., der Voreilwinkel β kann von 0° nach 180° verändert werden.

Die Phasenschiebe-Kennlinien sind in Fig. 11 dargestellt. Der Voreilwinkel von 180° ist in Phase mit dem Nacheilwinkel von 180°. Daher ändert sich beim Übergang vom Vorwärts-Generatorbetrieb in den Rückwärts-Antriebsbetrieb der Voreilwinkel β automatisch von 180° nach 0°, wenn das Phasensteuersignal Ec-auf seinen positiven Höchstwert eingestellt ist. Andererseits ändert sich beim Übergang vom Rückwärts-Generatorbetrieb zum Vorwärts-Antriebsbetrieb der Voreilwinkel β automatisch von 180° nach 0°, wenn das Phasensteuersignal Ec auf einen negativen Höchstwert eingestellt ist. Damit ermöglicht ohne Änderung der Kombination der Lagesignale eine kontinuierliche abwechselnde Einspeisung des negativen und des positiven Phasensteuersignales Ec ein stabiles Schalten der Betriebsarten.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 12 gezeigt. Das integrierte Signal Uw und das Phasensteuersignal Ec liegen nach Inversion im Invertierglied 23 am Addierer 16. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt der Polaritätsentscheider 17 das Signal Ut'm Zustand von »1« während der negativen Periode des Signales Uan· Ein Zeitdiagramm entsprechend der F i g. 5 für den Vorwärtsbetrieb ist in F i g. 13 dargestellt. Es zeigt sich, daß das phasenverschobene Signa! Us des Phasenwinkels θ entsprechend dem Phasensteuersignal Ec erzeugt wird. Damit kann wie beim Ausführungsbeispiel der F i g. 4 die Betriebsart durch das Phasensteuersignal Ecgeändert werden.

Die Betriebsart wird bei der Erfindung durch Ändern der Polarität und der Größe des Phasensteuersignales Ec umgeschaltet, wodurch eine stabile Steuerung ermöglicht wird.

Anstelle der Erzeugung des Drehzahlsignales durch den Gleichstrom-Tachogenerator (vgl. oben) kann ein Wechselstrom-Tachogenerator verwendet werden, dessen Wechselstrom-Ausgangssignal in ein Gleichstromsignal umgesetzt wird, wobei die Polarität des Gleich-Stromsignals umgekehrt wird. Die Polarität des Gleichstromsignals kann durch Erfassen der Phasendrehung umgekehrt werden.

Bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen setzt der Wechselrichter einen Gleichstrom in einen Wechselstrom um. Anstelle einer derartigen Anordnung kann zur Steuerung auch ein Zyklowandler (Wechselumrichter) zqr Steuerung verwendet werden, der einen Eingangs-Wechselstrom direkt in einen Ausgangs-Wechselstrom anderer Frequenz umsetzt

Hierzu 13 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steueranordnung für einen von einem, Lagesignale abgebenden, Läuferlagefühler gesteuerten Synchronmotor der eine Mehrphasen-Ankerwicklung und eine Feldwicklung aufweist,

— mit einem Wechselrichter zum Einspeisen von Wechselstrom veränderlicher Frequenz in die Ankerwicklung,

— mit einem ein Drehzahlsignal abgebenden Drehzahlfühler zum Erfassen der Drehzahl des Synchronmotors, und

— mit einer Logik zum Erzeugen von Zündimpulsen für die Ventile des Wechselrichters durch Verarbeiten von von den Lagesignalen abhängigen Signalen und deren inversen Signalen, sowie von einem durch Integration des Drehzahlsignals erzeugten Signal

gekennzeichnet durch

— jeweils einen der Logik vorgeschalteten Phasenschieber (8 U. 8 V, 8 W), die für jede Phase (U, V, W) getrennt das Drehzahlsignal (S_F) synchron mit den Lagesignalen (Ud, V/a Wd), integrieren und die Phase der Lagesignale (Ud, Vd, Wd) bis maximal 180° in Voreil- und in Nacheilrichtung abhängig von einem Phasensteuersignal (Ec) und dem durch Integration des Drehzahlsignals (Sf) erzeugten Signal (Um) verschieben.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (8 U, 8 V, 8 W)]t Phase der Ankerwicklung aufweist:

einen Integrierer (13) zum Integrieren des Drehzahlsignales (s) und zum Erzeugen eines Drdecksignales (U/p), das mit einem Zyklus des Lagesignales (Ud, Vd, Wd) synchronisiert und in der Phase abhängig von der Drehrichtung des Motors umkehrbar ist, wobei das Dreiecksignal (U/p) eine feste Amplitude aufweist,

eine erste Addiereinheit (15, 16/4; 15, 16S^ zum Erzeugen der Summe (in 15) und der Differenz (in 16/4, 16ßJ des Drciecksignals (U/p) vom Integricrcr (13) und des Phasensteuersignals (Hc),
ein Addier-Steuerglied (19, 20) zum Zuführen des Lagesignals (Ud) oder eines invertierten Lagesignals (Udn) während der Perioden, in welche das Differenzsignal (UAN)Atr ersten Addiereinheit (15, 16/4; 15,\§B) höher bzw. niedriger als ein vorbestimmter Pegel ist, an eine zweite Addiereinheit (21) zum Addieren des Summensignals der ersten Addiereinheit (15,16/4; 15, \%B) zum Lagesignal oder invertierten Lagesignal vom Addier-Steuerglied und
einen Null-Fühler (22) zum Erzeugen des phasenverschobenen Lagesignals (U_s, V_s, W_s) während der Periode, wenn das Ausgangssignal (Uan) der zweiten Addierereinheit (21) höher als ein vorbestimmter Pegel ist(Fi g. 2,4,12).

3. Steueranordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die erste Addierereinheit (15, 16/4,) einen ersten Addierer (15) zum Addieren des Drciecksignals (U/p) zum Phascnsteuersignal (E<) und einen zweiten Addierer (16AJ/um Addieren des

umgekehrten Signals (U_/N) des Dreiecksignals (U₁?) zum Phasensteuersignal("Er_-J aufweist (F ig.4).

4. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Addierereinheit (15, \<öB) einen ersten Addierer (15) zum Addieren des Dreiecksignals (U/p)zum Phasensteuersignal (fecund einen dritten Addierer (i6B) zum Addieren des Dreiecksignals zu einem umgekehrten Signal (E_CN) des Phasensteuersignals (Ec) auf v/eist (F i g. 12).

5. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlfühler ein mechanisch mit dem Synchronmotor gekoppelter Gleichstrom-Generator (6) ist