Claims (5)
Patentansprüche: 1. Schaltung zum Betrieb einer Mehrphasensynchronmaschine
im Generator- oder kombinierten Motor-Generatorbetrieb mit einer Gleichspannungsquelle
mit einem im Gleich- und Wechselrichterbetrieb betreibbaren und rotorlageabhängig
steuerbaren Stromrichter, d a durch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Mehrphasenmaschine
aus elektrisch um 1800 versetzten Wicklungssträngen (L 1, L 2) besteht, die ein
Strangpaar bilden, wobei die Wicklungsstränge (L 1, L 2) einen gemeinsamen Mittelpunktanschluß
(MP) aufweisen und deren Stranganschlüsse (S1, S2) über den Stromrichter (A 1, A
2) an den negativen Pol (N) der Gleichspannungsquelle (B) angeschlossen sind, daß
zwischen dem gemeinsamen Mittelpunktanschluß (MP) und dem positiven Pol (P) der
Gleichspannungsquelle ein erster Schalter (SMP) liegt, daß ein zweiter Schalter
(SF) vorgesehen ist, der einen Anschlußpunkt (G) mit dem positiven Pol (P) verbindet,
daß zwischen den Stranganschlüssen (S 1, S2) und dem Anschlußpunkt (G) zwei Halbleiter
(F1, F2), die jeweils mit ihrer Anode mit den Stranganschlüssen (sol, S2) verbunden
sind, geschaltet sind, die einen Strom zum Zwecke der Energieaufnahme der Gleichspannungsquelle
(B) führen, sofern der erste Schalter (SMP) geöffnet und der zweite Schalter (SF)
geschlossen sind und der Stromrichter (A 1, A 2) als Gleichrichter arbeitet. Claims: 1. Circuit for operating a multi-phase synchronous machine
in generator or combined motor-generator mode with a DC voltage source
with one that can be operated in rectifier and inverter operation and is dependent on the rotor position
controllable converter, d a by g e k e n n -z e i c h n e t that the multi-phase machine
consists of winding strands (L 1, L 2) electrically offset by 1800, which a
Form a strand pair, the winding strands (L 1, L 2) having a common center connection
(MP) and their string connections (S1, S2) via the converter (A 1, A
2) are connected to the negative pole (N) of the DC voltage source (B) that
between the common center connection (MP) and the positive pole (P) of the
DC voltage source is a first switch (SMP) that a second switch
(SF) is provided, which connects a connection point (G) to the positive pole (P),
that between the strand connections (S 1, S2) and the connection point (G) two semiconductors
(F1, F2), each of which has its anode connected to the string connections (sol, S2)
are connected, which provide a current for the purpose of absorbing energy from the DC voltage source
(B) if the first switch (SMP) is open and the second switch (SF)
are closed and the converter (A 1, A 2) works as a rectifier.
2. Schaltung und Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
einer der Schalter (SMP, SF)durch einen steuerbaren Halbleiter realisiert ist. 2. Circuit and claim 1, characterized in that at least
one of the switches (SMP, SF) is implemented by a controllable semiconductor.
3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbleiter (F 1, F2) steuerbar sind. 3. Circuit according to one of claims 1 and 2, characterized in that
that the semiconductors (F 1, F2) are controllable.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß Freilaufdioden vorgesehen sind. 4. Circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that
that freewheeling diodes are provided.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Betrieb mehrere Strangpaare aus jeweils zwei elektrisch um 180° versetzten
Wicklungssträngen derselben Maschine (L 1, L 2; L 3, L 4. . . ) weitere Stromrichter
(A 1, A 2) und weitere Anschlußpunkte (G) bildende Halbleiter (F 1, F2) vorgesehen
sind, wobei die jeweiligen Mittelpunktanschlüsse (Mp) und die jeweiligen Anschlußpunkte
(G) der verschiedenen Strangpaare miteinander verbunden sind. 5. Circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that
that for operation several pairs of strands, each two electrically offset by 180 °
Windings of the same machine (L 1, L 2; L 3, L 4...) Further converters
(A 1, A 2) and further connection points (G) forming semiconductors (F 1, F2) are provided
are, the respective midpoint connections (Mp) and the respective connection points
(G) the different pairs of strands are connected to one another.
; f Die Erfindung betrifft eine Schaltung nach dem Ober-;begriff des
Anspruch 1. Eine derartige Schaltung ist aus der DE-03 3048972 bekannt. Aus physikalischen
Gründen ist es mit einer solchen Anordnung nicht möglich, Generatorbetrieb bei Drehzahlen
zu erreichen, die unterhalb der Leerlaufdrehzahl im Motorbetrieb liegen.; f The invention relates to a circuit according to the preamble; term des
Claim 1. Such a circuit is known from DE-03 3048972. From physical
For reasons, it is not possible with such an arrangement to operate the generator at speeds
to achieve that are below idle speed in engine operation.
Die Probleme nehmen noch zu, wenn die äußere Spannung im Generatorbetrieb
höher als im Motorbetrieb ist, wie es zum Beispiel beim Betrieb an einem Bleiakkumulator
der Fall ist. The problems increase when the external voltage is in generator mode
higher than in motor operation, as is the case, for example, with operation on a lead-acid battery
the case is.
Das Vorzeichen der Abweichung der zur Drehzahl proportionalen induzierten
Spannung der Maschine von der Höhe der angeschlossenen äußeren Spannungsquelle entscheidet
darüber, ob Motor- oder Generatorbetrieb vorliegt. Zur Erzeugung eines möglichst
großen Drehzahlbereiches mit wahlweise möglichen Generator- und Motorbetrieb sind
folgende Verfahren bekannt: a) Feldschwächung, b) Gleichstromstellerbetrieb, c)
Wicklungsumschaltung. The sign of the deviation of the induced, which is proportional to the speed
The voltage of the machine depends on the level of the connected external voltage source
whether there is motor or generator operation. To create one as possible
large speed range with alternatively possible generator and motor operation
the following processes are known: a) field weakening, b) DC converter operation, c)
Winding switching.
Aus der DE-OS 18 00 047 ist eine Steuerung für Elektromotoren bekannt,
bei der die Wicklungsstränge über Stromrichter mit einer Gleichspannungsquelle verbunden
sind. From DE-OS 18 00 047 a control for electric motors is known,
in which the winding phases are connected to a DC voltage source via a converter
are.
Aus ETZ-A Band 86 (1965) Heft 1, Seite 20-23 ist eine Mehrphasenmaschine
mit 4 um 90" versetzten Wicklungen (zwei Strangpaare mit jeweils um 1800 versetzten
Wicklungssträngen) bekannt, bei der die Wicklungen über Transistoren und Dioden
mit einer Gleichspannungsquelle verbunden sind. From ETZ-A Volume 86 (1965) Issue 1, pages 20-23 is a multi-phase machine
with 4 windings offset by 90 "(two pairs of strands each offset by 1800
Winding strands) known, in which the windings via transistors and diodes
are connected to a DC voltage source.
Die Feldschwächung setzt eine Maschine mit veränderlicher Erregung
voraus und verringert die induzierte Spannung. Das führt zu einer Erhöhung der Motor-Leerlaufdrehzahl,
allerdings mit Abschwächung des Drehmomentes. Ein Gleichstromsteller erlaubt im
Generatorbetrieb eine Anhebung der Spannung, wobei jedoch die Strombelastbarkeit
und der Wirkungsgrad beträchtlich absinken. The field weakening sets a machine with variable excitation
ahead and reduce the induced voltage. This leads to an increase in the engine idling speed,
however, with a weakening of the torque. A DC chopper allows im
Generator operation increases the voltage, however, the current-carrying capacity
and the efficiency drop considerably.
Eine Wicklungsumschaltung erlaubt eine stufenweise Veränderung der
induzierten Spannung im Verhältnis der Windungszahlen bei entsprechend erhöhtem
Aufwand in der Maschine und der elektronischen Kommutierungsschaltung. A winding changeover allows a gradual change in the
induced voltage in the ratio of the number of turns with a correspondingly increased
Effort in the machine and the electronic commutation circuit.
Aufgabe der Erfindung ist eine Schaltung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß eine Mehrphasensynchronmaschine ohne maschinenseitigen
Mehraufwand und mit geringem Schaltungsaufwand im Motordrehzahlbereich auch als
Generator betreibbar ist. The object of the invention is a circuit according to the preamble of
Claim 1 to develop in such a way that a multi-phase synchronous machine without machine-side
Additional effort and with little circuit effort in the engine speed range also as
Generator is operable.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen
2 bis 5 beschrieben. According to the invention, this object is achieved by the characterizing features
of claim 1 solved. Further developments and refinements are in the claims
2 to 5 described.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung zur Steuerung einer viersträngigen Maschine, F i g. 3 ein weiteres
Ausführungsbeispiel nach der Erfindung zur zusätzlichen Führung der Freilaufströme. The invention is explained in more detail with the aid of the drawings. It shows
F i g. 1 shows an embodiment according to the invention, FIG. 2 shows a second embodiment
according to the invention for controlling a four-strand machine, FIG. 3 another
Embodiment according to the invention for additional guidance of the freewheeling currents.
Fig.1 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung. L 1
und L2 bilden die Wicklungsstränge der Maschine mit den Stranganschlüssen S1, S2
und dem gemeinsamen Mittelpunktanschluß MP. Über die Schalter A 1, A 2 werden die
Wicklungsstränge rotorlageabhängig gesteuert. Bei geschlossenem Schalter SMP und
geöffneten Schalter SFliegt ein Betrieb nach dem Stand der Technik vor. Motorbetrieb
ergibt sich dann, wenn die momentane in die Wicklungsstränge L1 und L2 induzierten
Spannungen während der Zeitdauer, wo der entsprechende Schalter A 1 und A 2 geschlossen
ist, im Mittel kleiner ist als die Spannung der Gleichspannungsquelle B. Im anderen
Fall liegt Generatorbetrieb vor. Fig.1 shows a simple embodiment of the invention. L 1
and L2 form the winding phases of the machine with phase connections S1, S2
and the common center connection MP. The switches A 1, A 2 are
Winding strands controlled depending on the rotor position. With switches SMP and
When the switch SF is open, it is operating according to the state of the art. Engine operation
arises when the momentary induced in the winding phases L1 and L2
Voltages during the period in which the corresponding switches A 1 and A 2 are closed
is, is on average smaller than the voltage of the DC voltage source B. In the other
The case is generator operation.