DE3819097A1 - Schaltungsanordnung zum speisen eines reluktanzmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Speisen eines Reluktanzmotors aus einer Gleich­ spannungsquelle.

Aus dem Aufsatz "Switched Reluctance Drives Using Mosfets" von D.M. Sugden, EPE-Konferenz, Grenoble, 1987, Tagungsband Seiten 935 bis 940, insbesondere Fig. 1 und 4 mit zugehöriger Beschreibung, ist ein System zum Antrieb eines Reluktanzmotors, d.h. eines Motors mit geschalteten Reluktanzen, bekannt. Dabei wird die Energie dem Motor über einen elektronischen Leistungsumsetzer zugeführt, dessen Steuerung von der Stellung des Rotors des Reluk­ tanzmotors abhängt. Eine Information hierüber wird von einem am Motor angeordneten Sensor geliefert.

Die Speisung des Reluktanzmotors erfolgt über je eine asymmetrische H-Schaltung fur jede Wicklung des Motors, wie in Fig. 4 des obigen Aufsatzes dargestellt ist. Jede dieser H-Schaltungen weist einen ersten und einen zweiten Langszweig zwischen den beiden Anschlüssen Vs und 0 auf, und jeder Längszweig besteht aus der Reihenschaltung eines MOSFET mit einer in bezug auf die Gleichspannungsquelle in Sperrichtung gepolten Diode. Dabei ist in jeder H-Schaltung in einem Längszweig der MOSFET an dem Vs bezeichneten Anschluß der Gleichspannungsquelle und im anderen Längszweig am Anschluß 0 und sind die Dioden entsprechend umgekehrt angeschlossen. In einem Querzweig zwischen den Verbindungspunkten zwischen dem MOSFET und der Diode jedes Längszweiges ist die zugehörige Wicklung des Motors angeordnet.

Bei der bekannten Schaltungsanordnung muß für jede Wicklung des Motors eine der beschriebenen H-Schaltungen sowie deren Steuerung bereitgestellt werden. Wenn der Reluktanzmotor auch aus dem Stillstand heraus in eine vorgegebene Drehrichtung anlaufen soll, muß er - wie in Fig. 4 des obigen Aufsatzes dargestellt - wenigstens drei Wicklungen aufweisen. Das bedeutet einen erheblichen Aufwand und damit verbundene Kosten für die gesamte Schaltungsanordnung, die meist weit über den Kosten für den eigentlichen Reluktanzmotor liegen.

Die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zum Speisen eines Reluktanzmotors zu schaffen, die einfach und damit kosten­ günstig aufgebaut ist und zum anderen eine ebenfalls einfache und damit kostengünstige Steuerung der Energie­ zufuhr ermöglicht.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der erste Längszweig allen H-Schaltungen gemeinsam ist. Damit wird durch die Erfindung der Schaltungsaufwand von zwei Schaltelementen und zwei Gleichrichterelementen je Wicklung des Reluktanzmotors auf je n+1 Schaltelemente und Gleichrichterelemente reduziert, wobei n die Anzahl der Wicklungen ist. Entsprechend reduziert sich der Schaltungsaufwand für die Ansteuerung, d.h. das Schalten der Schaltelemente.

Für die Steuerung oder Regelung des Reluktanzmotors wird eine Messung der in jeder Wicklung auftretenden elek­ trischen Leistung bzw. des darin fließenden Stromes und ihre bzw. seine entsprechende Einstellung bzw. Regelung vorgenommen. Dazu wird beispielsweise in jeder Wicklung der Strom erfaßt. Dafür geeignete Sensoren, beispielsweise Stromsensoren, müssen auch Gleichkomponenten der zu erfassenden Meßgröße aufnehmen können. Es ist möglich, dazu potentialtrennende Stromwandler einzusetzen, die nach dem Kompensationsprinzip mit einem Hallgenerator arbeiten. Diese Wandler sind jedoch beim Einsatz in kleinen Antrieben, d.h. in Verbindung mit Reluktanzmotoren für kleine Leistungen und mit kleinen Abmessungen, im Verhält­ nis zu diesen Motoren aufwendig und teuer. Werden dagegen für die Messung niederohmige Reihenwiderstände, sogenannte Shuntwiderstände in Reihe zu den Wicklungen verwendet, erhält man zwar eine billigere Lösung, jedoch ergibt sich das Problem, daß die Spannungspotentiale an diesen Shunt­ widerständen beim Schalten der Schaltelemente unstetig verlaufen und damit die Messung erschweren.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird dieses Problem in einfacher Weise dadurch gelöst, daß die zweiten Längszweige von den zugehörigen Schaltelementen über ein gemeinsames Meßelement an den zugehörigen Anschluß der Gleichspannungsquelle geführt sind. Damit wird das gemeinsame Meßelement für alle Wicklungen einsetzbar, so daß insgesamt ein minimaler Schaltungsaufwand erreicht wird.

Außerdem kann das gemeinsame Meßelement vorteilhaft zum Messen des Stromes in dem Wicklungen ausgebildet sein, und zwar in besonders einfacher und kostengünstiger Weise zum Beispiel als Shuntwiderstand, da ein Anschluß des Meß­ elements stets auf dem konstanten Spannungspotential des Anschlusses der Gleichspannungsquelle gehalten wird. Eine Potentialtrennung des Meßelements von dem die Wicklung speisenden Stromkreis ist damit nicht erforderlich.

Vorteilhaft ist weiterhin eine Regelanordnung zum Vergleichen des vom Meßelement erfaßten Stromes mit einem vorgegebenen Sollwert und zum Schalten des Schaltelements im ersten Längszweig nach Maßgabe des Ergebnisses des Vergleichs vorgesehen. Damit kann in einfacher Weise durch eine einzige Regelanordnung der Strom in allen Wicklungen wirkungsvoll geregelt werden. Nur das Schaltelement im ersten Längszweig wird dabei abwechselnd in den leitenden oder in den gesperrten Zustand geschaltet, je nachdem, ob der erfaßte Strom den vorgegebenen Sollwert um ein bestimmtes Maß über- bzw. unterschreitet. Für diese Ausgestaltung ist somit nur ein einziges Schaltelement für entsprechend schnelle Schaltvorgänge und eine einzige Ansteuerung dafür vorzusehen.

Vorteilhaft ist die Stromregelung durch die Regelanordnung im ersten Längszweig mit der Ansteuerung der einzelnen Wicklungen des Reluktanzmotors dadurch verbunden, daß eine Steuerschaltung zum Anschalten der Wicklungen an die Gleichspannungsquelle über die Schaltelemente in den zweiten Längszweigen sowie eine Logikschaltung vorgesehen ist, durch die das Schalten des Schaltelements des ersten Längszweiges nur in den Zeiträumen ermöglicht wird, in denen eine Wicklung an die Gleichspannungsquelle ange­ schaltet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt zur Erläuterung der Funktionsweise eine einfache asymmetrische H-Schaltung mit einem ersten Längszweig aus einem ersten Schaltelement 1 und einem dazu in Reihe angeordneten ersten Gleichrichterelement 5 sowie einen zweiten Längszweig aus einem zweiten Schaltelement 2 und einem dazu in Reihe angeordneten zweiten Gleich­ richterelement 6. Beide Längszweige sind zwischen Anschlüsse 9, 10 einer (nicht dargestellten) Gleich­ spannungsquelle geschaltet. Die Anschlüsse 9, 10 der Gleichspannungsquelle sind außerdem durch einen Energie­ speicherkondensator 11 überbrückt, an dem die Spannung Uz der Gleichspannungsquelle anliegt. Das erste Schalt­ element 1 des ersten Längszweiges und das zweite Gleich­ richterelement 6 des zweiten Längszweiges sind einseitig mit dem ersten Anschluß 9 der Gleichspannungsquelle verbunden; entsprechend sind das zweite Schaltelement 2 und das erste Gleichrichterelement 5 einseitig mit dem zweiten Anschluß 10 der Gleichspannungsquelle verbunden. Die Gleichrichterelement 5, 6 sind in bezug auf die Gleichspannungsquelle in Sperrichtung gepolt. Die Schalt­ elemente 1, 2 sind im vorliegenden Fall durch npn- Transistoren gebildet.

Zwischen den Verbindungspunkten der Schaltelemente 1 bzw. 2 und der Gleichrichterelemente 5 bzw. 6 ist im Querzweig der H-Schaltung eine Wicklung 12 eines Reluktanzmotors angeordnet. Der durch sie fließende Strom ist mit I, die an ihr anliegende Spannung mit U bezeichnet.

Im Betrieb zeichnet sich die Schaltung nach Fig. 1 dadurch aus, daß der Strom I nur in eine Richtung (Pfeilrichtung in Fig. 1) fließen und die an der Wicklung 12 anliegende Spannung U drei Werte aufweisen kann. Werden nämlich beide Transistoren in den leitenden Zustand geschaltet, nimmt die Spannung U den Wert der Spannung Uz der Gleich­ spannungsquelle an. Die Spannung Uz treibt einen sehr rasch ansteigenden Strom I durch die Wicklung. Der schnelle Anstieg des Stromes I ist insbesondere vorteil­ haft für eine Aussteuerung der Wicklung im Betrieb mit einem wenigstens nahezu rechteckförmigen Stromverlauf, auch Stromblock genannt.

Wird dagegen nur eines der beiden Schaltelemente 1 bzw. 2 in den leitenden Zustand geschaltet, ist die Wicklung 12 über das jeweils parallel liegende Gleichrichterelement 5 bzw. 6 kurzgeschlossen und die Spannung U ist gleich 0. In diesem Betriebszustand findet nur ein sehr langsames Abklingen des Stromes I in der Wicklung 12 statt. Damit wird die Zeitspanne, innerhalb derer sich der Strom I in der Wicklung 12 innerhalb eines vorgegebenen Toleranz­ bereiches ändert, groß. Wird also beispielsweise in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 das zweite Schaltelement 2 zum Speisen der Wicklung 12 in den leitenden Zustand geschaltet, kann durch zyklisches Ein- und Ausschalten des ersten Schaltelements 1 im erstem Längszweig mit kurzen, periodisch aufeinanderfolgenden Stromstößen der Strom I in der Wicklung 12 auf einen bestimmten Wert gebracht werden, von dem aus er nur sehr langsam abklingt. Das erste Schaltelement 1 muß dann nur mit einer verhaltnismäßig geringen Schaltfrequenz leitend geschaltet werden, um beim Überschreiten des vorgegebenen Toleranzbereiches durch den Strom I diesen wieder anzuheben. Die geringe Schalt­ frequenz für das erste Schaltelement 1 bedingt dabei verringerte Anforderungen an den Schaltungsaufwand, und zwar an die Hochfrequenzeigenschaften des ersten Schalt­ elements 1 als auch der zugehörigen Steuerschaltung bzw. Regelanordnung. Außerdem werden die bei jedem Schalt­ vorgang unvermeidlichen Verluste im ersten Schaltelement 1 gering gehalten.

Werden - bei noch fließendem Strom I - beide Schalt­ elemente 1, 2 ausgeschaltet, fließt der Strom I durch die Gleichrichterelemente 5, 6 zur Gleichspannungsquelle hin durch die Anschlüsse 9, 10 bzw. in den Energiespeicher­ kondensator 11 ab. Solange der Strom I noch nicht zu 0 geworden ist, d.h. solange die Gleichrichterelemente 5, 6 sich noch im leitenden Zustand befinden, liegt dabei an der Wicklung 12 eine Spannung U an, die dem negativen Wert der Spannung Uz der Gleichspannungsquelle entspricht. Diese negative Spannung an der Wicklung 12 führt zu einem sehr schnellen Abbau des Stromes I.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, läßt sich beim Speisen der Wicklung 12 durch die beschriebene asymme­ trische H-Schaltung vorteilhaft, d.h. energiesparend, der Betrieb mit kurzgeschlossener Wicklung 12 - auch als Freilauf bezeichnet - verwirklichen. Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß dieser Freilauf auch für einen Reluktanzmotor mit einer beliebigen Anzahl von Wicklungen ermöglicht wird.

Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild eines Ausführungs­ beispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, in der bereits beschriebene Bauteile wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Erfindungsgemäß sind zusätz­ lich zu den Schaltungsteilen nach Fig. 1 weitere Wicklun­ gen des Reluktanzmotors vorhanden, von denen jedoch nur zwei dargestellt und mit den Bezugszeichen 13, 14 bezeichnet sind. Zu jeder weiteren Wicklung 13, 14 enthält die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 einen weiteren zweiten Längszweig, der entsprechend dem zweiten Längszweig aus Fig. 1 ausgebildet und zu diesem parallelgeschaltet ist. Dargestellt sind zwei weitere Längszweige mit den weiteren zweiten Schaltelementen 3, 4 und den weiteren zweiten Gleichrichterelementen 7, 8. Nach der Erfindung können in gleicher Weise noch beliebig viele weitere Wicklungen angeschlossen werden.

Die zweiten Längszweige sind von den zugehörigen zweiten Schaltelementen 2, 3, 4 über ein gemeinsames Meßelement 15 an den zweiten Anschluß 10 der Gleichspannungsquelle geführt. Das Meßelement 15 ist bevorzugt zur Strommessung ausgebildet. Es erfaßt alle in den Wicklungen 12, 13, 14 fließenden Ströme und stellt den von ihm ermittelten Meßwert über eine Meßleitung 16 einer Kontrollschaltung 17 zur Verfügung. Die Kontrollschaltung 17 führt sowohl das Anschalten der Wicklungen 12, 13, 14 an die Gleich­ spannungsquelle - Anschlüsse 9, 10 - über die zweiten Schaltelemente 2, 3, 4 aus, wozu Schaltleitungen 18, 19, 20 vorgesehen sind und sie regelt darüber hinaus durch Schalten des ersten Schaltelements 1 über eine Schalt­ leitung 21 den Strom I in den Wicklungen 12, 13, 14.

Fig. 3 zeigt eine etwas detailliertere Ausführungsform der Erfindung, die zur Erläuterung der Funktionsweise verein­ fachend mit nur einer Wicklung 12 dargestellt. Im übrigen sind bereits beschriebene Schaltungsteile wieder mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Schaltungsanord­ nung nach Fig. 3 umfaßt gegenüber derjenigen nach Fig. 1, der sie im Grundaufbau gleicht, außer dem Meßelement 15 und der den von diesem erfaßten Meßwert abführenden Meß­ leitung 16 ein Subtrahierglied 22, in dem der den Istwert des Stromes I darstellende Meßwert von einem über eine Sollwertleitung 23 zugeführten Stromsollwert subtrahiert wird. Ein der Abweichung zwischen dem Stromsollwert und dem Istwert entsprechendes Signal wird über eine Leitung 24 einem Regler 25 zugeführt. Dieser weist eine Zweipunktcharakteristik derart auf, daß ein Stellsignal an einem Reglerausgang 26 einen logischen Pegel "1" annimmt, wenn die Differenz zwischen dem Stromsollwert und dem Istwert von niedrigen Werten her kommend eine (positive) obere Grenze überschreitet und daß das Stellsignal einen logischen Pegel "0" annimmt, wenn die Differenz von hohen Werten herkommend eine (negative) untere Grenze unter­ schreitet. Der Wertebereich des Signals auf der Leitung 24 zwischen der oberen und der unteren Grenze stellt einen Toleranzbereich dar, innerhalb dessen sich der Strom I verändern kann, ohne daß dadurch ein Schaltvorgang am ersten Schaltelement 1 ausgelost wird.

Der H-Schaltung nach Fig. 3 wird weiterhin über einen Steueranschluß 27 ein Steuersignal von einer nicht darge­ stellten Steuerschaltung zugeführt, durch das über eine Treiberstufe 28 das zweite Schaltelement 2 zum Anschalten der Wicklung 12 an die Gleichspannungsquelle betätigt werden kann. Das Steuersignal vom Steueranschluß 27 wird außerdem einem ersten Eingang eines UND-Gatters 29 zuge­ leitet, dessen zweitem Eingang das Stellsignal vom Regler­ ausgang 26 zugeführt wird. Auf diese Weise tritt am Ausgang des UND-Gatters 29 das Stellsignal vom Regler­ ausgang 26 auf, wenn das zweite Schaltelement 2 über den Steueranschluß 27 in den leitenden Zustand geschaltet ist; im anderen Fall liefert das UND-Gatter 29 dauernd ein Signal vom logischen Pegel "0". Über eine weitere Treiber­ stufe 30 wird das Signal vom Ausgang des UND-Gatters 29 der Schaltleitung 21 und damit dem ersten Schaltelement 1 zu dessen Betätigung zugeleitet. Das erste Schaltelement 1 wird daher nur dann in den leitenden Zustand überführt, wenn das Steuersignal vom Steueranschluß 27 das zweite Schaltelement 2 in den leitenden Zustand geschaltet hat und vom Regler 25 eine zu große negative Abweichung des Stromes I vom Stromsollwert festgestellt worden ist.

Die Funktion der Regelung nach Fig. 3 ist anhand der Diagramme nach Fig. 4 naher dargestellt. Fig. 4a zeigt den Verlauf des Steuersignals am Steueranschluß 27, das im Intervall zwischen den Zeitpunkten t 1 und t 2 den logischen Pegel "1" und außerhalb dieses Intervalls den logischen Pegel "0" annimmt. Entsprechend wird in diesem Zeitinter­ vall das zweite Schaltelement 2 in den leitenden Zustand geschaltet. Gleichzeitig wird über die Sollwertleitung 23 ein Stromsollwert I′ vorgegeben. Da der Strom I in der Wicklung 12 zum Zeitpunkt t 1 (und davor) 0 ist, liefert der Regler 25 am Reglerausgang 26 ein Stellsignal vom logischen Pegel "1". Daher wird über die Schaltleitung 21 auch das erste Schaltelement 1 in den leitenden Zustand überführt. Zwischen den Anschlüssen 9, 10 der Gleich­ spannungsquelle fließt dann über das erste und das zweite Schaltelement 1 bzw. 2 und die Wicklung 12 ein mit der Zeit zunehmender Strom I. Die Spannung U an der Wick­ lung 12 weist den Wert Uz auf. Der Strom I ist in Fig. 4b, die Spannung U in Fig. 4c dargestellt; die zeitlichen Verläufe der Signale auf den Schaltleitungen 18 und 21 finden sich in Fig. 4d.

Erreicht der Strom I einen derartigen Wert, daß seine Differenz mit dem Stromsollwert I′ die (positive) obere Grenze des Reglers 25 überschreitet, schaltet dieser das Stellsignal an seinem Reglerausgang 26 auf den logischen Pegel "0" um. Entsprechend wird über die Schaltleitung 21 das erste Schaltelement 1 in den gesperrten Zustand über­ führt. Der Strom I in der Wicklung 12 fließt weiterhin, jetzt über das zweite Schaltelement 2 und das erste Gleichrichterelement 5. Er klingt dabei langsam ab, bis die Differenz zwischen Stromsollwert I′ und am Meß­ element 15 gemessenem Strom I die (negative) untere Grenze unterschreitet, bei der der Regler 25 das Stellsignal wieder auf den logischen Pegel "1" umschaltet. Von der Gleichspannungsquelle getrieben steigt dann der Strom I wieder rasch an, sein Wert pendelt somit im Toleranz­ bereich dI.

Diese Vorgänge wiederholen sich so lange, wie das Steuersignal am Steueranschluß 27 auf dem logischen Pegel "1" gehalten wird. Wenn zum Zeitpunkt t 2 das Steuer­ signal auf den logischen Pegel "0" übergeht, wird über die Schaltleitung 18 das zweite Schaltelement 2 und über das UND-Gatter 29 und die Schaltleitung 21 unabhängig vom augenblicklichen Zustand des Reglers 25 auch das erste Schaltelement 1 in den gesperrten Zustand umgeschaltet. Der aufgrund der Selbstinduktion der Wicklung 12 zunächst weiterfließende Strom I wird über die Gleichrichter­ elemente 5, 6 in die Gleichspannungsquelle (Anschlüsse 9, 10) bzw. den Energiespeicherkondensator 11 abgeleitet. Über die Gleichrichterelemente 5, 6 liegt dabei an der Wicklung 12 als Spannung U die negative Spannung -Uz der Gleichspannungsquelle an. Diese bewirkt einen schnellen Abfall des Stromes I auf Null.

Fig. 5 zeigt eine Erweiterung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 für drei Wicklungen mit entsprechend drei zweiten Gleichrichterelementen 6, 7, 8 und drei zweiten Schaltelementen 2, 3, 4. Im übrigen sind auch hier bereits beschriebene Schaltungsteile wieder mit identischen Bezugszeichen versehen.

Zusätzlich zu der Anordnung nach Fig. 3 umfaßt die Anord­ nung nach Fig. 5 zwei weitere Steueranschlüsse 31, 32 mit zugehörigen Treiberstufen 33, 34 zum Schalten der zusätz­ lichen zweiten Schaltelemente 3, 4 sowie ein ODER- Gatter 35 zum Zusammenfassen der Steuersignale auf den Steueranschlüssen 27, 31, 32 derart, daß das UND-Gatter 29 von den genannten Steueranschlüssen her immer dann ein Signal vom logischen Pegel "1" erhält, wenn wenigstens eines der Steuersignale diesen Pegel aufweist und damit wenigstens eines der zweiten Schaltelemente 2, 3 bzw. 4 sich im leitenden Zustand befindet. Die Steueran­ schlüsse 27, 31, 32, die Treiberstufen 28, 33, 34 und das ODER-Gatter bilden zusammen mit einer nicht dargestellten, über einen Drehsensor gesteuerten Steuerung die Steuer­ schaltung zum Anschalten der Wicklungen an die Gleich­ spannungsquelle.

Demgegenüber ist die Regelanordnung aus Meßelement 15, Subtrahierglied 22 und Regler 25 auch bei der Schaltungs­ anordnung nach Fig. 5 nur einfach ausgebildet; dies ändert sich auch dann bei beliebiger Erhöhung der Zahl der Wick­ lungen des Reluktanzmotors nicht. In gleicher Weise bleibt auch die Logikschaltumg - im vorliegenden Fall gebildet durch das UND-Gatter 29 unabhängig von der Anzahl der Wicklungen.

Insgesamt ergibt sich eine sehr einfach aufgebaute und sehr einfach erweiterbare Anordnung zum Speisen des Reluktanzmotors, bei der die Strommessung einfach und genau für jede Wicklung vorgenommen werden kann, ent­ sprechend eine optimale Stromeinprägung und Stromregelung für jede Wicklung erfolgt und damit eine sehr präzise Steuerung des Reluktanzmotors möglich ist. Insbesondere wird nur ein schnell schaltendes erstes Schaltelement 1 für die Regelung des Stromes und nur ein Meßelement 15 benötigt, das insbesondere als Shuntwiderstand ausgebildet und damit sehr einfach und kostengünstig ausgelegt werden kann. Dagegen werden die zweiten Schaltelemente nur mit niedriger Schaltfrequenz - abhängig von der Drehzahl des Reluktanzmotors - betrieben; hierfür können einfache und preiswerte Bauteile verwendet werden. Außerdem können sämtliche Wicklungen 12, 13, 14 sowie die Schaltungsteile der Steuerschaltung, der Logikschaltung und der Regel­ anordnung aus einer einzigen, einfachen, zweipoligem Gleichspannungsquelle versorgt werden.

Fig. 6 zeigt zwei Beispiele für die Verläufe der Steuer­ signale und der Ströme in den Wicklungen bei der Kommu­ tierung, d.h. beim Umschalten des Stromes von einer Wicklung auf die nächste im Betrieb des Reluktanzmotors. Zur Unterscheidung sind dazu die Ströme in den Wicklungen 12, 13 bzw. 14 mit I 1, I 2 bzw. I 3 bezeichnet, wie auch in Fig. 5 angegeben. Fig. 6a zeigt ein Beispiel für die Kommutierung von der Wicklung 12 zur Wicklung 13, d.h. vom Strom I 1 zum Strom I 2. Dazu sind im oberen Teil des Diagramms die Verläufe der Steuersignale an den Steueranschlüssen 27 und 31 mit den logischen Pegeln "0" und "1" aufgetragen. Zwischen dem Abschalten des Stromes I 1 in der zuerst gespeisten Wicklung 12 und dem Anschalten des Stromes I 2 in der anschließend gespeisten Wicklung 13 bleibt ein Zeitintervall t 3 bis t 4, in welchem der Strom I 1 in der Wicklung 12 zunächst vollständig abklingt, bevor der Strom I 2 angeschaltet wird. Wenigstens in einem Teil dieses Zeitintervalls tritt somit im Reluk­ tanzmotor kein Stromfluß auf.

Fig. 6b zeigt dagegen einen Fall, in dem die Kommutierung ohne stromfreies Zeitintervall erfolgt, d.h., der Strom I 1 wird im gleichen Zeitpunkt t 5 angeschaltet, in dem der Strom I 2 durch die Wicklung 13 abgeschaltet wird. In diesem Fall tritt also während der Kommutierung eine zeitliche Überlappung der beiden Ströme I 1 und I 2 in den Wicklungen 12 und 13 auf, da eine endliche Zeit zum Abklingen bzw. für den Anstieg der einzelnen Ströme benötigt wird. Da jedoch nach dem Zeitpunkt t 5 das zur Wicklung 13 gehörende Schaltelement 3 bereits nicht leitend und nur das zur Wicklung 12 gehörende Schalt­ element 12 leitend ist, wird am Meßelement 15 nur der durch die Wicklung 12 fließende Strom I 1 gemessen und entsprechend nur mit diesem Strom die Regelung ange­ steuert. Daher wird, da der Strom I 1 zum Zeitpunkt t 5 Null ist, das erste Schaltelement 1 in den leitenden Zustand geschaltet und somit der Strom I 1 schnell ansteigen, während der Strom I 2 in der Wicklung 13 über einen durch das Gleichrichterelement 7 und das erste Schaltelement 1 gebildeten Kurzschluß nur langsam abklingt, bis beim Abschalten des ersten Schaltelements 1 durch den Regler 25 an der Wicklung 13 die Spannung -Uz auftritt und zu einem raschen Abklingen des Stromes I 2 führt. Im folgenden wird dann - wie zu Fig. 3 und Fig. 4 beschrieben - nur der Strom I 1 in der Wicklung 12 geregelt, bis die nächste Kommutierung vorgenommen wird.

Fig. 7 zeigt eine praktische Ausführung einer erfindungs­ gemäßen Schaltungsanordnung zum Speisen eines Reluktanz­ motors mit drei Wicklungen. Dabei sind bereits beschriebe­ ne Schaltungsteile wieder mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Treiberstufen 28, 33, 34, das Subtrahier­ glied 22, der Regler 25 sowie das UND-Gatter 29 und das ODER-Gatter 35, die zu einer Logikschaltung zusammengefaßt sind, werden in der Anordnung nach Fig. 7 über eine gemeinsame Stromversorgung mit Anschlüssen 36, 37 mit Energie versorgt, und über die Logikschaltung 29, 35 wird auch die Treiberstufe 30 gespeist. Der Anschluß 37 ist über das als Shuntwiderstand ausgebildete Meßelement 15 mit dem zweiten Anschluß 10 der Gleichspannungsquelle verbunden; entsprechend - jedoch nicht dargestellt - kann die Spannung am Anschluß 36 der Stromversorgung aus der Spannung vom ersten Anschluß 9 der Gleichspannungsquelle über einen Widerstand oder eine Zenerdiode oder dergleichen gespeist werden. Ein Glättungskondensator 38 überbrückt die Anschlüsse 36, 37 der Stromversorgung.

Bei der Anordnung nach Fig. 7 wird ferner das Subtrahier­ glied 22 durch einen Differenzverstärker mit Widerstands­ gegenkopplung gebildet, und der Regler 25 umfaßt einen Differenzverstärker mit Schmitt-Trigger-Ausgang, der ebenfalls über eine Widerstandsgegenkopplung mit dem Eingang, d.h. der Leitung 24, verbunden ist.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zum Speisen eines Reluktanz­ motors aus einer Gleichspannungsquelle, mit je einer asymmetrischen H-Schaltung fur jede Wicklung (12, 13, 14) des Motors, mit einem allen H-Schaltungen gemeinsamen ersten (1, 5) und je H-Schaltung einem zweiten (2, 6 bzw. 3, 7 bzw. 4, 8) zwischen Anschlüssen (9, 10) der Gleich­ spannungsquelle angeordneten Längszweig aus je einem Schaltelement (1 bzw. 2 bzw. 3 bzw. 4) und einem dazu in Reihe angeordneten, in bezug auf die Gleichspannungsquelle in Sperrichtung gepolten Gleichrichterelement (5 bzw. 6 bzw. 7 bzw. 8), wobei in jeder H-Schaltung das Schalt­ element (1 bzw. 2 bzw. 3 bzw. 4) des einen und das Gleichrichterelement (5 bzw. 6 bzw. 7 bzw. 8) je des anderen Längszweiges einseitig mit demselben Anschluß (9 bzw. 10) der Gleichspannungsquelle verbunden sind und die zugehörige Wicklung (12 bzw. 13 bzw. 14) im Querzweig der H-Schaltung zwischen den Verbindungspunkten der Schalt­ elemente (1 bzw. 2, 3, 4) und der Gleichrichterelemente (5 bzw. 6, 7, 8) jedes Längszweiges angeordnet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Längszweige von den zugehörigen Schaltelementen (2, 3, 4) über ein gemein­ sames Meßelement (15) an den zugehörigen Anschluß (10) der Gleichspannungsquelle geführt sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch qekennzeichnet, daß das Meßelement (15) zum Messen des Stromes in den Wicklungen (12, 13, 14) ausgebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Regelanordnung (22, 25) zum Vergleichen des vom Meßelement (15) erfaßten Stromes mit einem vorgegebenen Sollwert (I′) und zum Schalten des Schaltelementes (1) im ersten Längszweig nach Maßgabe des Ergebnisses des Vergleichs.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung (27, 31, 32) zum Anschalten der Wicklungen (12, 13, 14) an die Gleichspannungsquelle über die Schaltelemente (2, 3, 4) in den zweiten Längszweigen sowie eine Logikschaltung (29, 35), durch die das Schalten des Schaltelements (1) des ersten Längszweiges nur in den Zeiträumen ermöglicht wird, in denen eine Wicklung (12 bzw. 13 bzw. 14) an die Gleichspannungsquelle angeschaltet ist.