DE3142911A1 - Schaltungsanordnung zur begrenzung der abkommutierungsimpulse fuer elektrische maschinen - Google Patents

Schaltungsanordnung zur begrenzung der abkommutierungsimpulse fuer elektrische maschinen

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DE3142911A1
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DE
Germany
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thyristor
diac
anode
coil
commutating
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Withdrawn
Application number
DE19813142911
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English (en)
Inventor
Claus Holfert
Juergen 7302 Hartha Jerzembek
Dieter Zahn
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HARTHA ELEKTROMOTOREN
Original Assignee
HARTHA ELEKTROMOTOREN
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

  • Titel der Erfindung
  • Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Abkommutierwngsimpulse fuer elektrische Maschinen.
  • Anwendungsgebiet der Erfindwlg Die Erfindung betrifft die Schaltungsanordnung mit Diac und Thyristor oder Symistor zur elektronischen Begrenzung der Abkommutierungsimpulse der Laeufer- oder Jtaenderspulen elektrischer Maschinen, insbesondere elektronisch kommutierter Motoren.
  • Charakteristik der bekannten technischen Loesungen Es ist bekannt, dass die in ihrer amplitude sehr hohen Spannungsimpulse, die beim Abkommutieren der einzelnen Laeufer- oder Staenderspulen von Gleichstrommotoren auftreten, durch Z-Dioden, Varistoren, Widerstaende oder Thyristoren mit gesonderter Ansteuerschaltung begrenzt werden, insbesondere bei elektronisch kommutierten rotoren, um hier eine Zerstoerung der elektronischen Schalter zu vermeiden.
  • Um einen hohen lErkungsgrad des Motors zu erlangen, d.h.
  • die im Magnetfeld der .;taendersp-ule gespeicherte Energie zu einem grossen Teil in wirksames Drehmoment umzuwandeln bzw. die durch die transformatorische Verkopplung der Staenderspulen induzierten Stoerimpulse in allen Staenderspulen im Moment der Abkommutierung einer Staenderspule inoeglichst gering zu halten und so eine Auswertung der Tachospannung zur Gewinnung von Drehzahlimpulsen oder Rotorlagesignalen zu ermoeglichen, ist es erforderlich, die Begrenzung der Amplitude der Abkojnmutierungsimpulse auf moeglichst kleine Werte vorzunehmen. Diese Porderung nach kleinsten Abkommutierungsimpulsen wird mit Z-Dioden, Varistoren oder Widerstaenden nicht erfuellt, denn die Begrenzung erfolgt oberhalb der positiven bzw. unterhalb der negativen Halbwelle der Tachospannung, womit die im Magnetfeld gespeicherte Energie zum groessten Teil ueber den begrenzenden Bauelementen als Waermeleistung abgebaut wird.
  • ohe Amplituden dieser Abkommutierungsimpulse sind weiterhin mit einer kuerzeren Abkommutierungszeit, d.h. mit einem schnellen Absinken des Spulenstromes und somit einer hohen Feldstaerkeaenderung im Laeufer- bzw. Staenderblech der Spule verbunden, womit ueber die transformatorische Verkettung in den anderen Laeufer- oder Staenderspulen relativ grosse Stoerimpulse im Moment des Abkommutierungsvorganges der einen Spule induziert werden, wodurch eine Auswertung z.B. zur Rotorlageinformation oder Drehzahl stark beeintraechtigt wird.
  • Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Begrenzung der Abkommutierungsimpulse derart vorzunehmen, dass deren Amplitude ueber die Zeitdauer des Abkommutierungsvorganges moeglichst kleine Werte annimmt und der Spulenstrom im aufgebauten Freilaufkreis zuverlaessig, deh. unabhaengig von der Hoehe des Spulenstromes im Augenblick seiner Unterbrechung sowie der.Kommutierungsdauer, kontinuierlich und vollstaendig gegen Null geht. So wird die im Magnetfeld der Spule gespeicherte Energie zum groessten Teil als Drehmoment wirksam, d.h. die ueber dem Abkommutierungselement (z.B.
  • Thyristor oder Symistor) umgesetzte Energie in Form von .raermeleistung betraegt ein Minimum.
  • In den Laeufer- oder Staenderspulen werden mit dem langsamen, kontinuierlichen Abbau der Spulenenergie und den damit verbundenen, relativ geringen Feldstaerkeaenderungen ueber die transformatorische Verkettung der Staenderspulen in diesen nur sehr kleine Stoerimpulse induziert, und somit die Verwendung der Tachospannungen der Laeufer- oder Staenderspulen zur Gewinnung von Drehzahl- oder Rotorlagesignalen, insbesondere fuer elektronisch kommutierte Motoren, ermoeglicht.
  • Darlegung des eisens der Erfindung Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass fuer Halbwellenbetrieb ein Thyristor, fuer Vollwellenbetrieb efn Symistor jeder LaeuSer- oder Staenderwicklung parallel geschalten wird, wobei der Thyristor bei Ansteuerung der Spule in Sperrichtung geschalten ist. Der Thyristor wird zwischen Gate und Anode mit einer Z-Diode, Anode der Z-Diode an Gate, oder mit einem Diac, und der Symistor zwischen Gate und Anode 2 mit einem Diac beschalten.
  • Die Abkommutierung des durch die Laeufer- oder Staenderwicklung fliessenden Stromes bei Unterbrechung dessen durch die Kommutierungsschaltung, welche ein mechanischer Schalter (Kommutator) oder ein elektronischer Schalter sein kann, erfolgt in beiden Faellen bei Erreichen der Z-Spannung der Z-Diode oder der Durchbruchspannung des Diac's direkt ueber dem Thyristor oder dem Symistor. Der Abkommutierungsimpuls wird dabei auf den Betrag der momentanen Tachospannung plus der Xlussspannung von Thyristor und Symistor begrenzt.
  • Die Z-4annung der Z-Diode oder die Durchbruchspannung des Diac's muss dabei stets groesser als derSpitzenwert der an den taeufer- oder Staenderspulen anstehenden Betriebsspannungen sein.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass der Abbau der im Magnetfeld der Laeufer- oder Staenderspulen enthaltenen .-nergie, unabhaengig vom momentanen Motorstrom zum Zeitpunkt der Unterbrechung dessen und der Kommutierungszeit der spulen, in einem Freilaufkreis derart erfolgt, dass die Abkommutierungsimpulse auf eine minimale Amplitude begrenzt werden Hierdurch wird ein maximaler Anteil der im Magnetfeld gespeicherten Energie als wirksames Drehmoment und ein geringer Teil ueber der @lussspannung des Preilaufelementes, dem Thyristor oder Symistor,als Waermeleistung abgebaut.
  • Die Beschaltung mit Thyristor ist fuer den Einsatz im Halbwellenbetrieb, die mit Symistor fuer Vollwellenbetrieb geeignet, wobei durch die kleine Amplitude der Abkommutierungsimpulse ein relativ langsames Absinken des Spulenstromes waehrend der Abkommutierung und somit ein relativ langsamer Abbau des Magnetfeldes erfolgt. Dabei werden ueber die transformatorische Verkettung der einzelnen Staenderspulen in den anderen spulen nur geringe Stoerimpulse induziert.
  • Die Abkommutierungsschaltung ist fuer Gleichstrommaschinen mit elektronischer Kommutierung kleiner bis grosser Leistung anwendbar und erfordert keinen schaltungstechnischen Aufwand zur Gewinnung der Zuendimpulse fuer die Abkommutierungselemente.
  • Ausfuehrungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausfuehrungsbeispiel naeher erlaeutert werden. In der zugehoerigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: Prinzipschaltung der Abkommutierungeimpulsbegrenzung Fig. 2: Ankopplung der Abkommutierungsschaltung (an die Laeufer- oder Staenderspule fuer Vollwellenbetrieb) Fig. 3: Abkommutierung mittels Thyristor fuer Halbwellenbetrieb Fig. 4: hbkommutierung mittels Thyristor und Z-Diode fuer Halbwellenbetrieb Fig. 5: Verlauf der Ansteuerimpulse, der Spannung ueber der Laeufer- oder Staenderwicklung und des vpulenstrome s Der Abbau der Spulenenergie wird gemaess der Schaltungsan ordnung nach Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3, im weiteren Abkommutierungsschaltung genannt, erreicht, indem die Schaltung nach Fig. 1 mit Symistor 1 der Staenderspule beliebig, nach Fig. 2 und Fig. 3 derart, dass der Thyristor 4 bei Anlegen der Staenderspule an die Betriebsspannung - positive Betriebsspannung +UB und negative -UB, in Sperrichtung gepolt ist, parallel geschalten wird. Bei tinterbrechung des Spulenstromes JL mitte' s des mit dem Schalt signal US, positives Schaltsignal +U5 und negatives U, , angesteuerten elektronischen Schalters 8 nach Fig. 4 wird von der im Magnetfeld der Staenderspule 7 gespeicherten Energie der Abkommutierungsimpuis induziert welcher bei Erreichen der Durchbruchspannung des Diac's 2 den Symistor 1 bzw. der Z-Diode 5 und Diode 6 den Thyristor 4 zuendet und somit der Freilaufkreis fuer den abzukommutierenden Spulenstrom aufgebaut ist.
  • Der Abbau der Spulenen@rgie erfolgt hierbei zum Teil als Waermeleistung ueber dem ohmschen Widerstand der Staenderspule 7 und der Flussspannung des Symistors 1 bzw. des Thyristors 4 und zum anderen, groesseren Teil als wirksames Drehmoment.
  • Der Symistor 1 bzw. Thyristor 4 sperrt, wenn der Spulenstrom JL deren Haltestrom unterschreitet, d.h. gegen Null geht.
  • In Fig. 4 sind die zeitlichen Verlaeufe der Spannung UL =f(t) ueber einer Staenderspule 7 sowie des )pulenstromes JL =f(t) durch die Staend@rspule 7 entsprechend der Anordnung nach Fig. 4 dargestellt. Hierbei ist das Ansteigen des Abkommutierungsimpulses bis zum Erreichen der Durchbruchspannung des Diac's 2 oberhalb positiver Betriebsspannung +UB bzw. unterhalb negativer Betriebsspannung UB, das Zuenden des Symistors 1 mit der Begrenzung des Abkommutierungsimpulses auf Flussspannung UF1 bzw. Flussspannung UF2, das Ansteigen der Spannung UL nach abgeschlossenem Abkommutierungsvorgang auf den momentanen inert der Tachospannung UT sowie der zugebosrige Verlauf des Spulenstromes JL zu orkennen.
  • Aufstellung der verwendeten Bezugszeien 1 Symistor 2 Diac 3 Widerstand 4 Thyristor 5 Z-Diode 6 Diode 7 Staenderspule 8 elektronischer Schalter +UB positive Betriebsspannung -UB negative Betriebsspannung +US positives Schaltsignal -US negatives Schaltsignal UF1 Flussspannung UF2 Flussspannung UI Spannung (ueber der Staenderspule) L JL bpulenstrom US Schaltsignal t Zeit UT Tachospannung

Claims (3)

  1. Erfindungsanspruch 1. Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Abkommutierungsimpulse von LaeuSer- oder Staenderwicklungen von Gleichstrominotoren, vorzugsweise elel-tronisch konmutierten Geichstrormiotoren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Symistor (1), welcher mit einem Widerstand (3) zwischen Gate und Anode und einem Diac (2) zwischen Gate und Anode beschalten ist, der Staenderspule (7) beliebig parallel geschalten wird.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Symistor (1) durch einen Thyristor (4) eraetzt und so an die Staenderspule geschalten wird, dass er bei Anlegen der Staenderspule (7) an die 3etriebsspannung in Sperrichtung gepolt ist.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Punkt 2, dadurch gekelmzeichnet, dass beim iCinsatz eines Thyristor (4) das Diac (2) durch eine Reihenschaltung einer Diode (5) und einer Diode (6) in unterschiedlicher Zonenfolge ersetzt und die Kathode der Z-Diode (5) in Richtung Anode des Thyristors (4) angeschlossen wird.
DE19813142911 1980-12-05 1981-10-29 Schaltungsanordnung zur begrenzung der abkommutierungsimpulse fuer elektrische maschinen Withdrawn DE3142911A1 (de)

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