DE2931204A1

DE2931204A1 - DEVICE FOR SUPPLYING AN AC MOTOR WITH ALTERNATING VARIABLE FREQUENCY FOR THE SPEED CONTROL THEREOF

Info

Publication number: DE2931204A1
Application number: DE19792931204
Authority: DE
Inventors: Aubrey Edward Corbett; Siu Lau Warwick Ho
Original assignee: Glynwed Group Services Ltd
Current assignee: Glynwed Group Services Ltd
Priority date: 1978-08-02
Filing date: 1979-08-01
Publication date: 1980-02-21
Also published as: FR2432796A1; SE7906132L

Description

29312Q429312Q4

Glynwed Group Services LimitedGlynwed Group Services Limited

New Coventry RoadNew Coventry Road

GB-Birmingham 28. JuIi 1979GB-Birmingham 28th July 1979

Vorrichtung zur Versorgung; eines Wechselstrommotors mit Wechselstrom veränderlicher Frequenz zur DrehzahlregelungDevice for supply; an AC motor with Alternating current of variable frequency for speed control

desselbensame

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Versorgung eines Wechselstrommotors mit Wechselstrom veränderlicher Frequenz zur Drehzahlregelung desselben. Insbesondere dient die Vorrichtung zur Drehzahlregelung von Kleinstmotoren, d.h. solchen Motoren, die eine leistung von wenigen Watt haben. Sie ist besonders gut für die Drehzahlreglung von Kleinst-Synchronmotoren geeignet, kann aber auch für Kleinst-Induktionsmotoren benutzt werden«The invention relates to a device for supplying an alternating current motor with variable alternating current Frequency for speed control of the same. In particular, the device is used to control the speed of miniature motors, i.e. motors that have an output of just a few watts. It is particularly good for speed control suitable for miniature synchronous motors, but can also be used for miniature induction motors «

Es ist bekannt, Wechselstrom-Synchronmotoren dadurch zu regeln, daß Wechselrichter benutzt werden, bei denen mit Thyristoren oder Triacs gearbeitet wird, um einen Wechselstrom-motor mit Wechselstrom geregelter veränderlicher Frequenz zu versorgen. Diese Methode eignet sich am besten bei vergleichsweise hohen Leistungen der Motoren, Kleinere Motoren und Kleinstmotoren arbeiten mit einer Methode, die als "Stromstoßthyristoren" bekannt ist. Diese Methode belastet den Motor jedoch erheblich, und der Motor muß so ausgelegt sein, daß er dieses berücksichtigt. Transistoren können ebenfalls anstelle von Thyristoren oder Triacs benutzt werden, um Kleinstmotoren zu treiben, wenn sie aber für Permanentmagnet-Synchronmotoren benutztIt is known to control AC synchronous motors by using inverters in which with Thyristors or triacs is worked around an AC motor to be supplied with alternating current regulated variable frequency. This method is suitable on best with comparatively high performance of the motors, smaller motors and micro motors work with one Method known as "surge thyristors". However, this method puts a significant load on the engine, and the The engine must be designed to take this into account. Transistors can also be used instead of thyristors or triacs can be used to drive miniature motors, but when used for permanent magnet synchronous motors

Wa/Ti - 5 -Wa / Ti - 5 -

0 30008/07480 30008/0748

werden, ist der nutzbare Frequenzbereich und folglich der Drehzahlregelbereich recht begrenzt (gewöhnlieh nur in der Größenordnung von 5 bis 1).is the usable frequency range and therefore the Speed control range quite limited (usually only in the range of 5 to 1).

Mindestens in den bevorzugten Ausführungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen transistorisierten Regler zu schaffen, der einen weniger beschränkten Drehzahlregelbereich hat.At least in the preferred embodiments, the invention is based on the object of providing a transistorized To create a controller that has a less restricted speed control range.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Versorgung eines Wechselstrommotors mit Wechselstrom veränderlicher Frequenz vorgesehen, zu der mindestens ein Transistor gehört, der dem Motor in Erwiderung auf ein Signal veränderlicher Frequenz Strom zuleitet, und die gekennzeichnet ist durch einen Zusatzschaltkreis, der für eine positive Rückkopplung um den Transistor herum sorgt. Vorzugsweise leitet der Transistor in einer Hälfte der Periode des Wechselstroms in einer Richtung zum Motor und lädt auch einen Kondensator zwischen dem Transistor und dem Motor während der Hälfte der Periode auf, wobei Mittel zum Entladen des Kondensators durch den Motor vorgesehen sind, um Strom in entgegengesetzter Richtung in der anderen Hälfte der Periode zu liefern. According to the invention is a device for supplying a AC motor with alternating current of variable frequency provided, to which at least one transistor belongs, which supplies current to the motor in response to a variable frequency signal and which is indicated by an auxiliary circuit that provides positive feedback around the transistor. Preferably directs the transistor in one half of the period of the alternating current in one direction towards the motor and also charges a capacitor between the transistor and the motor during the half of the period, means being provided for discharging the capacitor through the motor, in order to reverse current To deliver direction in the other half of the period.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Widerstand im Stromweg zum Motor vorgesehen, um die Spannung am Motor in dessen Mittelbereichs-Resonanzzustand zu verringern. Dieser Widerstand kann in Reihe zwisehen den Motor und den Transistor geschaltet sein. Vorzugsweise ist jedoch mindestens ein Teil davon in Reihe mit einem Stromversorgungseingang zur Vorrichtung geschaltet. In a preferred embodiment, a resistor is provided in the current path to the motor to reduce the voltage across the motor in its mid-range resonance state. This resistance can be in series between the motor and the Be switched transistor. Preferably, however, at least a portion thereof is connected in series with a power supply input to the device.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Signal _f das den Transistor steuert, um eine Rechteckwelle, die den Transistor ein- und ausschaltet. Das Signal kann von einem Multivibrator kommen, beispielsweise in der Form einer integriertenThe signal _f that controls the transistor is preferably a square wave that switches the transistor on and off. The signal can come from a multivibrator, for example in the form of an integrated one

- 6 030008/07A8 - 6 030008 / 07A8

Schaltung.Circuit.

Die positive Rückkopplung kann durch einen Zusatzkondensator entstehen, der so eingerichtet ist, daß er sich auflädt, wenn der Transistor nicht leitend ist, und daß er eine Spannung liefert, die höher als die ist, die von der Gleichstromquelle an die Steuerelektrode des Transistors geliefert worden ist, wenn der Transistor zu leiten beginnt,The positive feedback can be created by an additional capacitor that is set up to charge up, when the transistor is not conductive and that it supplies a voltage which is higher than that of the DC source has been supplied to the control electrode of the transistor when the transistor begins to conduct,

In einer Ausführung handelt es sich bei den Mitteln zum Entladen des Kondensators in Reihe mit dem Motor um einen weiteren Transistor, der zum Kondensator und zum Motor parallelgeschaltet ist. In einer anderen Ausführung sind die Mittel zum Entladen durch einen Stromkreis parallel :zum Motor und zum Kondensator gebildet, wobei der Stromkreis die Steuerelektroden-Emissionselektroden-Verbindung des Transistors oder eine Diode parallel zu dieser Verbindung und einen weiteren Transistor aufweist, der zur Steuerelektroden-Emissionselektroden-Verbindung, zum Kondensator und zum Motor parallelgeschaltet ist. In dieser Ausführung handelt es sich bei dem weiteren Transistor vorzugsweise um einen Treibtransistor, der die Rechtweckwelle zur Steuerelektrode des ersten Transistors speist. Wenn keine Diode vorhanden ist, entlädt dieser weitere Transistor den Kondensator durch Rückspannung der Steuerelektroden-Emissionselektroden-Verbindung des ersten Transistors, um einen Zusammenbruch dieser Verbindung zu bewirken, vorzugsweise ist die Diode Jedoch parallel zur Steuerelektroden-Emissionselektroden-Verbindung vorgesehen, um das zu ".verhindern.In one embodiment, the means for Discharge of the capacitor in series with the motor by another transistor, which is connected in parallel to the capacitor and the motor is. In another embodiment, the means for discharging are through a circuit in parallel: to the Motor and capacitor, the circuit being the control electrode-emission electrode connection of the Transistor or a diode in parallel to this connection and a further transistor, which is used for the control electrode-emission electrode connection, is connected in parallel to the capacitor and the motor. In this embodiment, the further transistor is preferably involved a drive transistor that feeds the square wave to the control electrode of the first transistor. If no diode is present, this further transistor discharges the capacitor by reverse voltage of the control electrode-emission electrode connection of the first transistor in order to cause a breakdown of this connection is preferably However, the diode is provided in parallel to the control electrode-emission electrode connection in order to prevent this.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Seichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind?The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings. In the drawings are?

!"ig. 1 eine Gleichstromquelle und die Verbindung eines integrierten Timerschaltkreises damit,! "ig. 1 a DC power source and the connection of a integrated timer circuit so that

- 7 03000870748 - 7 03000870748

Pig. 2 Einzelh-eiten des Timerschaltkreises, Pig. 3 eine Ausführung eines Wechselrichters, Fig. 4 eine andere, modifizierte Ausführung des Wechselrichters und
Pig. 5 eine Variante der Schaltung nach Pig. I.Pig. 2 details of the timer circuit, Pig. 3 shows an embodiment of an inverter, FIG. 4 shows another, modified embodiment of the inverter, and FIG
Pig. 5 a variant of the circuit according to Pig. I.

Wie in Pig. 1 dargestellt ist, wird ein ifetzeingang 10 in eine hohe Gleichstromspannung (etwa 320 Volt) Mittels einer Diodenbrüeke 12 gleichgerichtet, deren Ausgang von einem Kondensator G1 geglättet wird. Diese Gleichstromspannung wird in einen Wechselstromausgang veränderlicher Prequenz von einem Transistor-Wechselrichterkreis umgerichtet, der unter Bezugnahme auf Pig. 3 und 4 noch zu "beschreiben sein wird.Like in Pig. 1 is shown, a network input 10 Rectified into a high direct current voltage (about 320 volts) by means of a diode bridge 12, the output of which is from a capacitor G1 is smoothed. This DC voltage becomes more variable into an AC output Frequency converted by a transistor inverter circuit, referring to Pig. 3 and 4 still closed "will be describing.

Damit ein Steuersignal entsteht, um die Transistoren im Wechselrichter ein- und auszuschalten, wird ein integrierter MuItivibratorkreis 14 der Type NE555 als Timer benutzt, um eine Reehteekwelle veränderlicher Prequenz zu liefern. Der Gleichstromspannungsausgang vom Glättungskondensator 01 ist jedoch viel zu hoch, um den integrierten Schaltkreis zu betreiben, und es ist erforderlich, einen Widerstand R₀ (zweckmäßig 47 KOhm) zu benutzen, um einen großen Teil der Gleichstromspannung zu verringern, damit die erforderliche Gleichstromspannung V_cc für den Timer NE555 entsteht. Allgemein wird empfohlen, eine Zenerdiode Z und einen Kondensator 05 in Verbindung mit dem Widerstand R-p zu benutzen, wie das in Pig. 1 gezeigt ist, damit für eine stabilisierte Stromversorgung gesorgt wird, es hat sich jedoch als möglich erwiesen, für einen zufriedenstellenden Ablauf zu sorgen, auch wenn die Zenerdiode und der Kondensator 05 nicht benutzt werden. In order to generate a control signal to switch the transistors in the inverter on and off, an integrated multi-vibrator circuit 14 of type NE555 is used as a timer to deliver a Reehteek wave of variable frequency. However, the DC voltage output from the smoothing capacitor 01 is far too high to operate the integrated circuit and it is necessary to use a resistor R ₀ (conveniently 47 KOhms) to reduce a large part of the DC voltage in order to achieve the required DC voltage V _cc for the timer NE555. Generally it is recommended to use a zener diode Z and a capacitor 05 in connection with the resistor Rp, like the one in Pig. 1 is shown to provide a stabilized power supply, but it has been found possible to provide a satisfactory operation even when the zener diode and capacitor 05 are not used.

Der integrierte Schaltkreis 14 ist so geschaltet, wie das in Pig. 2 dargestellt ist, um einen Multivibrator mit derThe integrated circuit 14 is connected like that in Pig. 2 is shown to use a multivibrator with the

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gewünschten symmetrischen Rechteckwelle an seinem Ausgang 16 zu bilden. Timingwiderstände R. und R₁₅ und ein Timingkondensator 04 sind vorgesehen, und der Widerstand Rg ist in einen Regelwiderstand R™ (zur Änderung der !Frequenz ■des Rechteckwellenausgangs) und in einen kleinren Reihenwiderstand R-D^ (zur Begrenzung der Frequenz) aufgeteilt. Theoretisch müßte, um einen symmetrischen Rechteckwellenausgang zu erzeugen, der Wert des Widerstands R. so klein wie möglich im Vergleich zu Rn sein; Jedoch wird dem eine praktische Begrenzung durch Berücksichtigung des Stromverbrauchs des Timers während der zwei Hälften seiner Periode auferlegt, wobei eventuelle Polgeänderungen in der Versorgungsspannung Vqq und im Strom in Betracht gezogen werden, der vom Widerstand R₀ verbraucht wird. Vorzugsweise hat ein Wechselrichter, der zum Treiben eines Kleinst-Permanentmagnet-Wechselstrom-Synchronmotors mit einer Leistung von 2,8 Watt benutzt werden soll, die folgenden Werte:desired symmetrical square wave at its output 16 to form. Timing resistors R. and R ₁₅ and a timing capacitor 04 are provided, and the resistor Rg is divided into a variable resistor R ™ (to change the frequency ■ of the square wave output) and a smaller series resistor RD ^ (to limit the frequency). In theory, in order to produce a symmetrical square wave output, the value of resistor R. would have to be as small as possible compared to Rn; However, a practical limitation is imposed on this by taking into account the current consumption of the timer during the two halves of its period, taking into account any pole changes in the supply voltage Vqq and in the current consumed _{by resistor R 0.} An inverter which is to be used to drive a miniature permanent magnet AC synchronous motor with an output of 2.8 watts preferably has the following values:

R^ = 3,3 KOhm; Rg₁ = 82 KOhm; Rg₂ = 1 MOhmj C4 = 0,22 nF. R ^ = 3.3 KOhm; Rg ₁ = 82 KOhms; Rg ₂ = 1 MOhmj C4 = 0.22 nF.

Gemäß der Darstellung in !"ig. 3 wirkt der Ausgang des Timers 14 auf die Steuerelektrode eines Transistors T1 durch einen Widerstand R1. Wenn der Ausgang des Timers niedrig ist (ca. 0 bis 1V), leitet der Transistor T1 keinen Strom, und die Spannung an seinem Kollektor (Punkt B) ist einigermaßen hoch (ca. 300 V), und ein n-p-n-Transistor T2, dessen Steuerelektrode mit dem Punkt B verbunden ist, wird wegen der hohen Spannung dort eingeschaltet. Wegen des Einschaltens des Transistors T2 erreicht die Spannung an einem Punkt D diejenige der positiven Gleichstromleitung, und Strom fließt vom Punkt D über einen Isolierkondensator C2 in den Motor M in der vom Pfeil X in Fig. 3 angezeigten Richtung.According to the representation in Fig. 3, the output of the timer is effective 14 to the control electrode of a transistor T1 through a resistor R1. When the output of the timer is low (approx. 0 to 1V), transistor T1 conducts no current, and the voltage at its collector (point B) is reasonable high (approx. 300 V), and an n-p-n transistor T2, whose Control electrode is connected to point B, is switched on because of the high voltage there. Because of switching on of the transistor T2, the voltage at a point D reaches that of the positive DC line, and current flows from point D via an insulating capacitor C2 into the Motor M in the direction indicated by arrow X in FIG.

Der Transistor T1 weist Kollektorwiderstände R2 und R3 in Reihe auf, und ein Zusatzkondensator 03 ist zwischen die Ausgangsseite des Kondensators 02 und die Verbindung A vonThe transistor T1 has collector resistors R2 and R3 in series, and an additional capacitor 03 is between the Output side of the capacitor 02 and the connection A of

-9 030008/0748 -9 030008/0748

R2 und R3 geschaltet. Wenn der Zusatzkondensator 03 zunächst entladen ist, liegt sehr geringe Spannung an ihm an, weil die Spannungen an den Punkten A und D "beide sich der Spannung der positiven Gleichstromleitung annähern (auch wenn sie2O 7 darunter liegen).R2 and R3 switched. If the additional capacitor 03 initially is discharged, there is very little voltage across it because the voltages at points A and D "are both equal to the voltage approach the positive DC line (even if they are 2O 7 below).

Wenn der Ausgang des Timers 14 hoch ist (etwa 2 bis 6 ¥olt), wird der Transistor T1 eingeschaltet, und der Punkt B ist praktisch mit der negativen Gleichstromleitung verbunden. Der Transistor T2 wird abgeschaltet, jedoch wird ein p-n-p-Transistor T3 in Reihe mit dem Transistor T2, dessen Steuerelektrode ebenfalls mit dem Punkt B verbunden ist, eingeschaltet. Die zunächst im Isolierkondens tor 02 gespeicherte Ladung wird durch den Transistor T3 entladen, um damit die Richtung des Stroms zu ändern, der im Motor fließt. Zur gleichen Zeit bewirkt die Spannungsdifferenz zwischen den Punkten A und D ein Fließen von Strom durch die Kondensatoren und ein Aufladen eines Zusatzkondensators C3 mit der in Fig. 3 gezeigten Polarität.When the output of timer 14 is high (about 2 to 6 ¥ olt), transistor T1 is turned on and point B is practically connected to the negative DC line. The transistor T2 is switched off, but a p-n-p transistor T3 is in series with the transistor T2, its control electrode is also connected to point B, switched on. The first stored in the Isolierkondens tor 02 Charge is discharged through transistor T3, thereby changing the direction of the current flowing in the motor. To the the same time causes the voltage difference between the Points A and D a flow of current through the capacitors and a charging of an additional capacitor C3 with the in Fig. 3 shown polarity.

Wenn der Ausgang des Timers 14 wieder niedrig.ist, neigen die Spannungen an den Punkten B und D wieder auf die Spannung der positiven leitung zu steigen, und weil der Spannungszugewinn des Transistors T2 sehr nahe an eins liegt (es handelt sich dabei um einen Emissionselektroden-Nachläufer) und die Spannung an jedem Kondensator sich nicht augenblicklich ändern kann, neigt die Spannung am Punkt A dazu, über diejenige der psotiiven Gleichstromleitung zu steigen (weil der Zusatzkondensator auf etwa 20 Y aufgeladen wird). Dieser Vorgang der positiven Rückkopplung um den Transistor T2 herum führt schnell zu einer Sättigung des Transistors T2, während er sich einschaltet. Es ist wichtig, die Transistoren zu sättigen, weil sonst der Leistungsverlust in den Tranaistoren deren übermäßige Überauslegung erfordert.When the output of timer 14 is low again, tilt the voltages at points B and D rise again to the voltage of the positive line, and because of the voltage gain of transistor T2 is very close to one (it is an emission electrode follower) and the voltage across each capacitor is not can change instantaneously, the voltage at point A tends to be above that of the positive direct current line increase (because the additional capacitor is charged to about 20 Y). This process of positive feedback around around transistor T2 quickly saturates transistor T2 as it turns on. It is It is important to saturate the transistors, otherwise the loss of power in the transistors will cause them to be excessively designed requires.

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Es ist jedoch, festgestellt worden, daß die Kapazität des Zusatzkondensators verringert werden kann, wenn der Minuspol des Kondensators direkt mit der Emissionselektrode des Transistors T2 verbunden ist, wie das in Pig. 4 dargestellt ist. Dieser Schaltkreis stellt außerdem sicher, daß der Transistor T2 entweder ganz oder fast gesättigt ist, unabhängig von der Kapazität des Isolierkondensators.However, it has been found that the capacitance of the additional capacitor can be reduced if the negative pole of the capacitor connects directly to the emission electrode of the transistor T2 is connected, like the one in Pig. 4 is shown. This circuit also ensures that the transistor T2 is either fully or almost saturated, regardless of the capacitance of the isolating capacitor.

"Ferner ist festgestellt worden, daß die im Kondensator C2 gespeicherte Ladung über die Transistoren T2 und T1 in die Minusleitung entladen werden kann, und der Transistor T3, bei dem es sich um einen teuren p-n-p-Transistor handelt, wird überflüssig. Indem der Transistor T3 weggelassen wird, muß der Transistor T2 jedoch übergroß ausgelegt werden, weil die Spannung am Isolierkondensator G2 einen Zusammenbruch der Zenerdiode von T2 in jeder Periode bewirkt, um den Kondensator G 2 zu entladen. Folglich ist eine Diode D1 an der Steuerelektroden-Emissionselektroden-Verbindung von T2 erforderlich, wie das in "Fig. 4 gezeigt ist, um einen Weg für den Entladungsstrom zu schaffen,"It has also been found that the capacitors in capacitor C2 stored charge can be discharged into the negative line via the transistors T2 and T1, and the transistor T3, which is an expensive p-n-p transistor becomes redundant. By omitting the transistor T3, However, the transistor T2 must be designed to be oversized because the voltage across the insulating capacitor G2 collapses causes the zener diode of T2 in each period to discharge the capacitor G 2. Thus, a diode D1 is on the Control electrode-emissive electrode connection of T2 required as shown in "Fig. 4 to provide a path for to create the discharge current,

Heben dem Aufgreifen des Wechselstromsignals vom Punkt D arbeitet der Isolierkondensator G2 auch dahingehend, die an den Motor angelegte Spannung zu regulieren. Bei niedrigen Frequenzen muß die Impedanz dieses Kondensators größer sein, um eine geringe Spannung zum Motor zu liefern, und bei hohen Frequenzen muß sie Impendanz des Kondensators 02 so klein wie möglich sein, um eine hohe Spannung am Motor zu ergeben. Folglich ist es erforderlich, die Impedanz des Motors zu berechnen, um einen Resonanzkreis zwischen dem Motor und dem Kondensator innerhalb des Bereichs der erforderlichen Frequenz zu bilden.In addition to picking up the alternating current signal from point D, the isolating capacitor G2 also works to the effect that Regulate the voltage applied to the motor. At low frequencies, the impedance of this capacitor must be greater in order to supply a low voltage to the motor, and at high frequencies it must be the impedance of the capacitor 02 be as small as possible in order to produce a high voltage on the motor. Consequently, it is necessary to check the impedance of the Motor to calculate a resonant circuit between the motor and the capacitor within the range of required Frequency to form.

Der Wert des Isolierkondensators ist jedoch in diesem Resonanzkreis sehr kritisch, weil der Permanentmagnet-Synchron- However, the value of the isolating capacitor is very critical in this resonance circuit because the permanent magnet synchronous

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motor gegen !Instabilität bei und um einige Frequenzen herum sehr anfällig ist, eine Erscheinung, die analog zur "Mittelfrequenz-Instabilität" oder zur "Mittelbereichsresonanz¹¹ in Stufenmotoren ist. Um diese Tendenz zu beseitigen, kann, wie in Pig. 4 dargestellt, ein Widerstand Rg in Reihe zwischen den Kleinstmotor und den Transistor 12 geschaltet werden, um den Resonanzkreis zu regulieren· Die Einführung von B-, ermöglicht dann die Benutzung gewöhnlicher Kondensatoren (deren Toleranz allgemein + 20% beträgt) in Pig. 4, um die Wechselstromspannung aufzugreifen. Pur einen Synchronmotor mit einer Leistung von 2,8 Watt wird 02 als 0,47 jaP (ausgelegt für 250 YoIt) und R_E zweckmäßigerweise mit 1,2 KOhtn gewählt. motor is very susceptible to instability at and around some frequencies, a phenomenon which is analogous to "medium frequency instability" or "medium-range resonance ^11" in stepped motors Resistance Rg can be connected in series between the miniature motor and transistor 12 to regulate the resonance circuit · The introduction of B-, then enables the use of ordinary capacitors (the tolerance of which is generally + 20%) in Pig. 4 to take up the AC voltage For a synchronous motor with an output of 2.8 watts, 02 is selected as 0.47 jaP (designed for 250 YoIt) and R _E expediently as 1.2 KOhtn.

Mit den angegebenen Bauteile-Größen beträgt der Bereich der regelbaren Drehzahl des Synchronmotors mit einer Leistung von 2,8 W etwa 12 zu 1, es kann jedoch gezeigt werden, daß beim selben Motor der maximale regelbare Bereich etwa 60 zu 1 beträgt.With the specified component sizes, the range of the controllable speed of the synchronous motor with one power is from 2.8 W about 12 to 1, but it can be shown that the maximum adjustable range for the same motor is about 60 to 1 is.

Zweck der Benutzung von Bootstrapping-Methoden in den Wechselrichterkreises ist es, einen maximalen Ausgangsspannungsswing vom Kreis zu erhalten, und das ist es ja gerade, was beim oberen Bereich der Betriebsfrequenzen erforderlich ist. Polglich wäre es natürlich, zu versuchen, die Ausgangsspannung auf gar keinen Pail zu verringern. Unglücklicherweise hat sich herausgestellt, daß sich solche Kreise weniger gut zum Treiben eines Kleinst-Synchronmotors um seine Mittelbereichsresonanz herum eignen, weil zu viel Strom geliefert wird. Polglich ist es wünschenswert, den Reihenwiderstand Ε™ zu benutzen, der einen erheblichen Teil des Spannungsausgangs an oder bei der Resonanzfrequenz absorbiert, bei der der vom Motor aufgenommene Strom am stärksten ist.Purpose of using bootstrapping methods in the inverter circuit is to get a maximum output voltage swing from the circle, and that's just what it is is required in the upper range of operating frequencies. Pole wise it would be natural to try to get the output voltage not to reduce to any pail. Unfortunately, such circles have been found to work less well suitable for driving a very small synchronous motor around its mid-range resonance, because too much current is supplied will. Pole wise it is desirable to use the series resistor Ε ™ which accounts for a significant part of the voltage output absorbed at or at the resonance frequency at which the current drawn by the motor is strongest.

Konsequenterweise ist es das anscheinend wider sprechende* Erfordernis von Bootstrapping (die maximale AusgangsspannungConsequently, it is the apparently contradicting * requirement of bootstrapping (the maximum output voltage

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zu erhalten und dann anschließender Spannungsverringerung, was die Schaltung nach Pig. 4 zur Regelung der Drehzahl von Wechselstrom-Miniaturmotoren erfolgreich macht.and then subsequent voltage reduction, which is what the circuit according to Pig. 4 to control the speed of Makes miniature AC motors successful.

Es ist nicht erforderlich, daß der Widerstand in Reihe mit dem Motor M direkt zwischen den Motor und den !Transistor T2 geschaltet ist. Die Schaltung nach Fig. 5 ist identisch mit derjenigen nach Pig. 1, außer daß ein Widerstand Rn, in Reihe mit der Netζstromversorgung 10 an der Eingangsseite des Brückengleichrichters 12 vorgesehen ist. Das verringert die hohe Gleichstromspannung, die erzeugt wird, auf um 250 Y, so daß kommerziell erhältliche Mittelspannungstransitoren (z.B. Type BP259) im Wechselrichterschaltkreis benutzt werden können. Das begrenzt auch den Stromfluß zum Motor, so daß ein Widerstand R-' mit geringerem Wert benutzt werden kann (tatsächlich wird der Widerstand in Reihe mit dem Motor zwischen Rg und R- aufgeteilt), oder der Widerstand Rg könnnte möglicherweise entfallen.It is not necessary that the resistor be in series with it the motor M is connected directly between the motor and the transistor T2. The circuit of Fig. 5 is identical to those after Pig. 1, except that a resistor Rn, in series with the power supply 10 on the input side of the Bridge rectifier 12 is provided. That reduces the high DC voltage that is generated to around 250 Y, so that commercially available medium voltage transistors (e.g. Type BP259) can be used in the inverter circuit. This also limits the flow of current to the motor, see above that a resistor R- 'with a smaller value can be used can (in fact the resistor is split in series with the motor between Rg and R-), or the resistor Rg could possibly be omitted.

Obgleich sich die Beschreibung nur auf Permanentmagnet-Synchronmotoren in der Hauptsache bezieht, weil sie die gängigsten und am einfachsten erhältlichen Kleinstmotoren sind, ist die Schaltung auch zum Treiben anderer Arten von Motoren geeignet, beispielsweise Hysterese-oder Induktionsmotoren.Although the description applies only to permanent magnet synchronous motors mainly because they are the most common and most easily available miniature motors, the circuit is also suitable for driving other types of motors, for example hysteresis or induction motors.

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Claims

COHAÜSZ & FLORACK SCHUMANNSTR. 97. D-4000 DÜSSELDORF Telephone: (0211) 68 33 46 Telex: 0858 6513 cop d PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ Dipl.-Ing. R. KNAUF ■ Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ Glynwed Group Services Limited New Coventry Road GB-Birmingham July 28, 1979 Claims

1.! Device for supplying an AC motor

Alternating current of variable frequency for speed control of the same, with at least one transistor, the supplying current to the motor in response to a variable frequency signal, characterized in that that an additional circuit (03) for positive feedback around the transistor (T2) cares.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the additional circuit is a Capacitor (05) is switched around transistor (T2) is.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a resistor (Rg, Rj ₁ ) is provided in the current path to the motor (M) from a power supply input (10) through the transistor, such that the current through the motor in one Mid-range resonance state thereof is limited.

33 277

Wa / Ti - 2 -

s «57 P ^ ■> ti -j '-''s «57 P ^ ■> ti -j '-''

_ ρ —_ ρ -

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that at least one rope of the Resistance (Rg ν in series between the transistor and the motor is switched on.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that at least one rope of the resistor (Rj ₁ ) is connected in series between the power supply input and the transistor,

6. Device according to one of claims 1 to 5 _t, characterized in that an insulating capacitor (02) between the transistor (T2) nnd the motor (M) is connected in such a way that the transistor charges the insulating capacitor during a half cycle of the alternating current of variable frequency , in which the motor is supplied with current in one direction, and means (T3 »D1, T1) are provided for discharging the insulating capacitor through the motor in the opposite direction for supplying the other half cycle of the alternating current.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that that the means for discharging are a further transistor (T3), the isolating capacitor and connected in parallel with the motor and controlled by the variable frequency signal such that it is switched on when the first transistor (T2) is switched off.

8. Apparatus according to claim 6, characterized that the means for discharging a current path parallel to the motor and the isolating capacitor have, this current path being the control electrode-emission electrode connection of the transistor (T2)

030000/0748030000/0748

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and a further transistor (TI) which is used for the control electrode-emission electrode connection, the. Motor and the insulating capacitor is connected in parallel and through the Variable frequency signal is controlled to turn on and cause a reverse voltage breakdown the control electrode-emission electrode connection during the other holding period.

9. Apparatus according to claim. 6, characterized that the means for discharging have a current path parallel to the motor and to the isolating capacitor, this path being a diode (D1) leading to the control electrode-emission electrode connection of the transistor (T2) is connected in parallel, and has a further transistor (T1), connected in parallel to the control electrode-emission electrode connection, to the motor and to the insulating capacitor is, the further transistor (T1) is controlled by the signal of variable frequency so that it turns on and causing the diode to conduct during the other half cycle.

10. Apparatus according to claim 8 or 9, characterized gekennzeich.net that the further transistor (T1) is a drive transistor, which the signal variable Frequency to the first transistor (T2) conducts.

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