DE4310772C2 - Reluktanzmotor als Servoantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen dreisträngigen und aus einem Gleichspannungs-Zwischenkreis mit zugeordneter Transistor- Endstufe dreiphasig betriebenen Reluktanzmotor mit gleicher Polzahl im Stator und Rotor sowie mit einer Regeleinrichtung zu dessen Betrieb als Servoantrieb.

Bekanntermaßen weist ein einem Synchronmotor vergleichbarer und beispielsweise in der Literaturstelle Pfaff, G.: Re­ gelung elektrischer Antriebe, R. Oldenburg Verlag München, Wien 1971, S. 149 beschriebener üblicher Reluktanzmotor einen Stator auf, dessen Pole jeweils mit einer Erregerspule versehen sind. Der Rotor besteht aus ferromagnetischem Material und hat ausbildbare Pole, wobei Rotor und Stator die gleiche Polzahl aufweisen; gegenüberliegende Pole werden jeweils elektrisch zusammengeschaltet, um das Nordpol- Südpol-Paar einer jeden Phase zu bilden. Das Motor-Dreh­ moment wird dabei durch ein winkelrichtiges Weiterschalten der Phasenströme erreicht. Im Betrieb versucht der Rotor eine solche Stellung einzunehmen, bei welcher die magnetische Energie zwischen den Luftspalten der Pole von Stator und Rotor am kleinsten ist, so daß der Motor mit einem Reaktionsmoment arbeitet. Dabei ist der Stator so zu bestromen, daß sich ein Winkel von 45 Grad elektrisch zu den Rotorpolen ergibt.

Gegenüber üblicherweise als Servomotoren eingesetzten Synchronmotoren ist mit den Reluktanzmotoren der Vorteil verbunden, daß der Rotor insbesondere nicht mit Permanentmagneten bestückt ist und deshalb einfacher und vor allem kostengünstiger herzustellen ist.

Nachteilig für solche Reluktanzmotoren ist aber, daß sie aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften nicht als Servomotoren eingesetzt werden können, bei welchen es darauf ankommt, einen Servomotor jeweils drehzahl- und lagegenau zu fahren und somit bei jeder Drehzahl und in jeder Winkelposition des Rotors eine Drehmomentregelung mit hoher Bandbreite zu ermöglichen, bei der das eingestellte Drehmoment über alle Winkelpositionen des Rotors konstant gehalten werden kann. Das Problem bei einem Reluktanzmotor stellt sich insbesondere, wenn bei einer Änderung der Drehzahl beziehungsweise Drehrichtung eine Vorzeichenumkehr des Drehmomentsollwertes erforderlich ist, weil die damit erforderlich werdende Umpolung des Statorfeldes den Rotor nicht abbremst, sondern aufgrund der um 45 Grad elektrisch angeordneten Pole des Stators gegenüber dem Rotor den Rotor weiterhin in die gleiche Richtung zieht, womit eine Beibehaltung der Drehrichtung einhergeht. Damit ist ein Betrieb des Synchron-Reluktanzmotors nur in zwei Quadranten gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mit gleicher Stator- und Rotorpolzahl versehenen und ohne Erregung mit Reaktionsmoment arbeitenden üblichen Reluktanzmotor für einen Betrieb als Servoantrieb einzurichten.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Hauptanspruch; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung sieht im Grundsatz vor, daß der Reluktanzmotor mit einem den Rotorwinkel erfassenden Resolver versehen ist und daß die Regeleinrichtung zur Ermittlung der in der der Stromversorgung des Reluktanzmotors zugeordneten Transistor- Endstufe umzusetzenden Phasenstrom-Stellgrößen umfaßt: eine Resolver-Meßschaltung zur Signalumwandlung des mechanischen Rotorwinkels in ein dem Rotorwinkel entsprechendes Lagesignal und in eine Ist-Drehzahl, einen einer eine Soll- und die Ist-Drehzahl vergleichenden Vergleichs stelle nachgeschalteten PI-Drehzahlregler zur Festlegung eines Drehmomentsollwertes, einen dem Pi-Drehzahlregler nachgeschalteten Radizierer zur Festlegung einer Stromamplitude aus dem Drehmomentsollwert, einem dem PI-Drehzahlregler nachgeschalteten Komparator zur Ermittlung des Vorzeichens des Drehmomentsollwertes, einen Speicher mit Eingängen für das Lagesignal und einem weiteren Eingang für das Vorzeichen mit dort je Phase abgelegten Tabellen zur Festlegung von dem Lagesignal und dem Vorzeichen zugeordneten normierten Stromsollwerten, einen Multiplikator zur Bestimmung von Phasenstrom-Sollwerten durch Multiplikation der Stromamplitude mit den normierten Stromsollwerten je Phase, weitere Vergleichsstellen zum Vergleich von aus der Bestromung des Reluktanzmotors abgegriffenen Phasenstrom-Ist-Werten mit den Phasenstrom- Sollwerten je Phase und jeder Vergleichsstelle nachgeschaltete Stromregler zur Erzeugung der Phasenstrom- Stellgrößen, wobei in dem Speicher für jede Phase ein Tabellenpaar mit zwei dem jeweiligen Vorzeichen zugehörigen Einzeltabellen vorgesehen ist und die den Einzeltabellen je Phase zugeordneten normierten Stromsollwerte für jedes Lagesignal um einen elektrischen Winkel phasenverschoben sind.

Aus der Literaturstelle Grotstollen, H. und Pfaff, G.: Bürstenloser Drehstrom-Servoantrieb mit Erregung durch Dauermagnete. In: ETZ Bd. 100, 1979, H. 24, S. 1382 - 1386 ist ein bürstenloser Drehstrom-Servoantrieb mit Erregung durch Dauermagnete bekannt, bei welchem als Positionsrückmelder für die Winkelstellung der Motorwelle ein Encoder eingesetzt ist. Hierzu ist weiterhin der Einsatz von Resolvern als Positionsrückmelder bei Servoantrieben aus den Literaturstellen Pillay, P. U. Krishnan, R.= Modeling, Simulation, and Analysis of Permanent-Magnet Motor Drives, . . . In: IEEE Transact. on. Ind. Appl. Vol. 25, No. 2, March/April 1989, S. 265-273, sowie Hopper, E.: Encoder oder Resolver. In: Industrie-Elektrik u. Elektronik, 30. Jg. 1985, Nr. 9, S. 59-60 sowie aus der DE 37 34 938 C2 bekannt, wobei der Literaturstelle Pillay, P. U. und Krishnan, R. auch zu entnehmen ist, wie mittels eines "Signal-Processors" aus den Signalen des Resolvers Positionssignale sowie die Geschwindigkeit zu bilden sind.

Weiterhin ist bereits eine Regeleinrichtung bekannt, mittels der bürstenlose Synchronmotoren mit permanent erregtem Läufer als Servomotoren zu betreiben sind, wobei die Synchronmotoren mit einem Resolver als Motorrückführsystem versehen sind. Die zugehörige Regeleinrichtung nimmt in einer Resolvermeßschaltung sowohl den mechanischen Rotorwinkel als auch das Tachosignal für die herrschende Ist-Drehzahl auf. Nach Vergleich des Tachosignals mit einem der Soll-Drehzahl entsprechenden Spannungswert wird in einem PI-Drehzahlregler der Drehmomentsollwert ermittelt; der dem Lagesignal zugehörige mechanische Rotorwinkel wird in einem Wechselrichter über eine dort abgelegte Tabelle in einen Stromsollwert umgewandelt, der abhängig von der Rotor-Ist- Lage erzeugt werden muß, und dieser Stromsollwert wird phasenbezogen mit dem Drehmomentsollwert in einem Multiplikator zur Ermittlung der vorzeichenrichtigen Phasenstrom-Sollwerte multipliziert; nach Vergleich der so ermittelten Phasenstrom Sollwerte mit den aus der Stromzuleitung des Motors abgegriffenen Phasenstrom-Ist- Werten wird die gegebenenfalls festgestellte Soll/Ist-Ab­ weichung in einem als PT-Regelverstärker ausgebildeten Stromregler in Phasenstrom-Stellgrößen umgewandelt, die in einer zugeordneten Transistor-Endstufe die Stromversorgung des Motors zur Erreichung der vorgegebenen Werte für Drehmoment/Drehzahl regeln. Eine derartige Regeleinrichtung ergibt sich aus der Firmenschrift "Transistor- Wechselrichter 65 WKS und 66 WKS, Handbuch, - S. 31 - Blockschaltbild Servoregelkreis 65 WKS/66 WKS" - der Firma Fritz A. Seidel Elektro-Automatik GmbH.

Aus der EP 181 511 A1 ist auch schon ein Reluktanzmotor mit Stator und Rotor sowie mit einer Regeleinrichtung zu dessen Betrieb als Servoantrieb bekannt; der Reluktanzmotor ist mit einem Positionsrückmelder als Rückführsystem für den Rotorwinkel und mit einem Tachogenerator für die Ist-Dreh­ zahl versehen; die zugehörige Regeleinrichtung zur Ermittlung der in einer der Stromversorgung des Reluktanz­ motors zugeordneten Transistor-Endstufe umzusetzenden Phasenstrom-Stellgrößen umfaßt nach der Offenbarung zu dem vorbekannten Reluktanzmotor eine "Positionsrückmelder"- Meßschaltung zur Signalumwandlung des mechanischen Rotor­ winkels, einen einer Vergleichsstelle zwischen Soll-Drehzahl und Ist-Drehzahl nachgeschalteten Drehzahlregler, einen Speicher mit dort abgelegten phasenbezogenen Tabellen zur Festlegung von dem Lagesignal des Rotors zugeordneten Stromsollwerten, einen Multiplikator zur Vorgabe vorzeichen­ richtiger Phasenstrom-Sollwerte durch Multiplikation des Drehmoment-Sollwertes mit den Phasenstrom-Sollwerten sowie phasenbezogene Vergleichsstellen zwischen aus der Bestromung des Reluktanzmotors abgegriffenen phasenstrom-Ist-Werten und den vorzeichenrichtigen Phasenstrom-Sollwerten nachgeschaltete Stromregler zur Erzeugung der Phasenstrom- Stellgrößen, wobei der mit einem Vorzeichen behaftete Drehmoment-Sollwert vom Drehzahlregler zusätzlich auf einen weiteren Eingang des Speichers gelegt und in dem Speicher für jede Stromphase ein Tabellenpaar mit zwei um einen elektrischen Winkel phasenverschobenen und in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des über den Wechselrichter geführten Drehmoment-Sollwertes für die Ermittlung der dem Rotorlage­ signal entsprechenden Stromsollwertes auszuwählenden Einzeltabellen abgelegt ist. Allerdings weist dieser bekannte Reluktanzmotor eine unterschiedliche Stator- und Rotorpolzahl auf und ist im übrigen derart ausgebildet, daß sein Moment linear vom Statorstrom abhängig ist und damit nicht dem Reaktionsmoment einer Synchronmaschine entspricht.

Soweit sich die Erfindung auch darauf bezieht, dem Drehzahlregler ein Rechenglied zur Bestimmung des Stromes nachzuschalten, so ist ein derartiger Vorschlag bei einer Steuereinheit für einen Steuerumrichter aus der DE 37 15 830 A1 bekannt, allerdings bezieht sich der Vorschlag nicht auf einen üblichen Reluktanzmotor mit Reaktionsmoment einer Synchronmaschine.

Im übrigen ergeben sich entsprechende Schaltungsausbildungen für den Betrieb von Reluktanzmotoren auch aus den Literaturstellen Lawrenson, P.J.: A Brief Status Review of Switched Reluctance Drives. In: EPE Journal, Vol. 2, No. 3, Okt. 1992, S. 133-144 sowie Hava u. a.: A Modified C-Dump Converter for Variable-Reluktance Maschines. In: IEEE Transact. on. Ind. Appl., Vol. 28, No. 5, Sept/Oct. 1992, S. 1017-1022.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung richtet sich darauf, bei einem Reluktanzmotor die Zahl der Endstufentransistoren von 6 auf 3 zu verringern, und hierzu ist vorgesehen, daß im Stator des Reluktanzmotors zwei identische, elektrisch getrennte, magnetisch hart gekoppelte Drehstromwicklungen als Ladewicklung und als Entladewicklung angeordnet sind, deren eine Wicklungsenden jeweils im Stern geschaltet und deren Sternpunkte getrennt herausgeführt sind, wobei die anderen Wicklungsenden der Ladewicklung über die Transistoren der Transistor-Endstufe mit der negativen Schiene und die anderen Wicklungsendungen der Entladewicklung über Entladedioden mit der positiven Schiene des Gleichspannungs-Zwischenkreises verbunden sind.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, die Anzahl der Endstufentransistoren auf 4 zu reduzieren, wozu der aus den einen Wicklungsenden gebildete Sternpunkt der Statorwicklung des Reluktanzmotors mit dem Pluspol des Kondensators des Gleichspannungs-Zwischenkreises verbunden und den anderen Wicklungsenden der Statorwicklung ein Hilfszwischenkreis mit Entladedioden, einem weiteren Kondensator und einem Abwärtssteller zugeschaltet ist, um die beim Ausschalten der Transistoren verfügbare Energie über den Hilfszwischenkreis in den Gleichspannungs- Zwischenkreis umzuladen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzip-Schaltbild der Regeleinrichtung zum Betreiben eines Reluktanzmotors als Servoantrieb,

Fig. 2 ein Prinzip-Schaltbild eines Servo-Reluktanzmotors mit drei Endstufentransistoren,

Fig. 3 ein Prinzip-Schaltbild eines Servo-Reluktanzmotors mit vier Endstufentransistoren.

Der mit 10 bezeichnete Reluktanzmotor ist mit einem Resolver 11 ausgerüstet, wobei nach der gängigen Anbauweise die Rotorwelle des Reluktanzmotors verlängert und auf diese Verlängerung das Rotorteil des Resolvers montiert ist, wobei das Statorteil des Resolvers mit Hilfe eines Flansches am Statorteil des Motors befestigt ist. In einer Resolver- Meßschaltung 12 (Resolver-Konverter-Schaltung) werden zunächst die Rotorlage als Winkelinformation und die Rotorgeschwindigkeit als Drehzahlinformation in entsprechend verarbeitbare Signale umgewandelt.

Die Drehzahlinformation für die Ist-Drehzahl wird über eine Vergleichsstelle 13 (Vergleich mit Soll-Drehzahl) einem PI- Drehzahlregler 14 zugeleitet, der seinerseits als Ausgangssignal den Drehmomentsollwert abgibt, der aufgrund der ermittelten Drehzahlabweichung zwischen Soll/Ist- Drehzahl bestimmt, ob der Motor 10 zu treiben oder zu bremsen ist; damit ist der Drehmomentsollwert mit einem positiven beziehungsweise negativen Vorzeichen versehen. Zur Bestimmung des Stromsollwertes für einen die Stromversorgung des Motors 10 beeinflussenden Stromregler 20 wird der Drehmomentsollwert phasenbezogen zwei Multiplikatoren 15 zugeführt, die durch Multiplikation - analog oder digital - mit einem in einer noch zu beschreibenden Weise gewonnenen normierten Stromsollwert für die Phasen U, V die Stromsollwerte für die Phasen U, V, W ermitteln. Da beim Reluktanzmotor das Drehmoment sich nicht proportional dem Strom verhält, sondern quadratisch davon abhängt, ist zwischen dem PI-Drehzahlregler 14 und den Multiplikatoren 15 noch ein Radizierer 23 zwischengeschaltet, der den Drehmomentsollwert auf eine passende Stellgröße für den Multiplikator abstimmt.

Die Winkelinformation für die Ist-Lage des Rotors wird einem Speicher 16 übermittelt, in welchem Tabellen zur Umwandlung der Winkelinformationen in normierte Stromsollwerte abgespeichert sind, welche anschließend durch Multiplikation mit dem Drehmomentsollwert die Stromsollwerte für die Stromregelungen bestimmen. Die Tabellen können in dem Speicher in einem EPROM abgelegt sein; sie können alternativ aber auch in einer digital arbeitenden Einrichtung berechnet werden.

Für jede Phase U, V sind nun zwei Stromsollwert-Tabellen abgelegt, nämlich jeweils ein Tabellenpaar für die Phasen U, V, deren Einzeltabellen U1, V1 jeweils um 120 Grad gegeneinander versetzt sind; die zugehörigen Tabellen U2, V2 sind jeweils zu den zugehörigen Tabellen U1, V1 um einen elektrischen Winkel phasenverschoben. Der elektrische Winkel ist im einzelnen so zu wählen, daß der gleiche Pol des Rotors des Reluktanzmotors 10 für beide Drehmomentrichtungen von einem Ständerfeldpol gleichen Vorzeichens angezogen wird. Die zugehörigen, phasenverschobenen Tabellen sind somit in ihrer Verschiebung um einen theoretisch idealen Winkelbetrag von 90 Grad elektrisch zugeordnet, wobei die Funktionsfähigkeit des Servoantriebs auch bei von diesem idealen Winkelbereich verschiedenen Winkelgraden gegeben ist. Dabei wird es durch die Auswahl des im Einzelfall festzulegenden Winkelbereichs für die Phasenverschiebung der Tabellen möglich, das Verhalten des als Servoantrieb zu betreibenden Reluktanzmotors in einem um das Drehmoment = Null liegenden Bereich durch Ausnutzung des Remanenzmagnetismus zu optimieren. Eine Vergrößerung beziehungsweise Verkleinerung des theoretisch idealen Winkelbetrages von 90 Grad elektrisch zwischen den Tabellen variiert dabei den optimalen Betriebspunkt des als Servoantrieb arbeitenden Reluktanzmotors und verleiht ihm damit auch andere Eigenschaften, wie zum Beispiel eine im Einzelfall wesentlich höhere Drehzahl. In einem denkbaren Anwendungsfall kann somit beispielsweise eine Anordnung der Tabellen bei plus 45 Grad elektrisch und plus 135 Grad elektrisch als idealen Ausgangswerten angenommen beziehungsweise zugrundegelegt werden; im einzelnen ist aber die Winkelverschiebung in ihrem Betrag neben den vorstehenden ebenfalls im Einzelfall festzulegenden Rahmendaten auch abhängig von der Motorgeometrie.

Die Auswahl, welche der beiden zu einer Phase gehörigen Tabellen für die Ermittlung des normierten Stromsollwertes heranzuziehen ist, geschieht über die Verwertung des vom PI- Drehzahlregler abgegebenen Drehmomentsollwertes, der neben der Zuleitung zum Multiplikator 15 über eine Abzweigung 17 einem Komparator 18 übermittelt wird; der mit dem Eingang des Speichers 16 verbundene Komparator 18 gibt je nach dem Vorzeichen des Drehmomentsollwertes ein Ausgangssignal für die jeweilige Tabelle des Speichers 16 ab, so daß der dem Multiplikator 15 übermittelte und der tatsächlichen Winkellage des Rotors entsprechende Stromsollwert schon das Vorzeichen des Drehmomentsollwertes berücksichtigt. Die anschließende Multiplikation der normierten Stromsollwerte mit dem Drehmomentsollwert ergibt den jeweiligen Stromsollwert für die Phasen U, V, wobei sich der Stromsollwert für die Phase W im dreiphasigen symmetrischen Drehstromsystem rechnerisch aus den Phasen U, W ergibt und insoweit keiner eigenen Bestimmung bedarf. Die Stromsollwerte sind somit dem Drehmomentsollwert einschließlich dessen Vorzeichen proportional.

Die Stromsollwerte werden an Vergleichsstellen 19 mit den tatsächlichen Stromwerten der Motorversorgung verglichen und die daraus gewonnenen Abweichungsinformationen werden in PI- Stromregler-Verstärkern 20 in die Phasenstrom-Stellgrößen umgewandelt, die über eine in die Stromzuleitung für den Reluktanzmotor 10 eingeschaltete Transistor-Endstufe 21 eingespeist werden und die Phasenströme für den Motor 10 entsprechend regeln. Die Transistor-Endstufe 21 wird aus einem Zwischenkreis 22 mit darin anstehender Gleichspannung betrieben.

Die vorstehend beschriebenen mechanischen und elektrischen Anordnungen führen dazu, daß ein Reluktanzmotor zwischen der Drehzahl 0 = Stillstand und der Nenndrehzahl in links- und rechtsdrehende Richtung betrieben werden kann; bei dieser Betriebsart können sich lastabhängig Drehmomente in allen vier Quadranten einstellen, und diese Drehmomente sind nur durch die Dimensionierungen und Baugrößen der Teile des Motors und des Reglers begrenzt. Somit ist der mit einer entsprechenden Regeleinrichtung zusammengeschaltete Reluktanzmotor auch als echter Servoantrieb einsetzbar.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, gemäß welchem die Zahl der Endstufentransistoren der Transistor-Endstufe bei der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform der Regeleinrichtung für den Reluktanzmotor 10 auf eine Zahl von 3 Endstufen­ transistoren verringert werden kann, wobei 3 den Hauptstrom tragende Entladedioden zusätzlich anzuordnen sind. Hierzu sind im Stator des Reluktanzmotors 10 zwei identische elektrisch getrennte, aber magnetisch hart - also ohne große Streuinduktivität - gekoppelte Drehstromwicklungen U1, V1, W1, MP1 und U2, V2, W2, MP2 vorhanden, deren eine Wicklungsenden jeweils im Stern geschaltet sind und deren Sternpunkte getrennt herausgeführt sind. Die Wicklung U1, V1, W1, MP1 kann dabei als Ladewicklung und die Wicklung U2, V2, W2, MP2 als Endladewicklung angesprochen werden. Der Stern MP1 der Lädewicklung liegt an dem Pluspol des Kondensators C1 des Gleichspannungs-Zwischenkreises 22, während die anderen Wicklungsenden der Ladewicklung U1, V1, W1 über die drei Endstufentransistoren T1, T2, T3 mit der negativen Schiene der Transistor-Endstufe 21 verbunden sind; der Sternpunkt MP2 der Endladewicklung U2, V2, W2 liegt an der negativen Schiene des Gleichspannungs-Zwischenkreises 22, während die anderen Wicklungsenden der Entladewicklung U2, V2, W2 über Entladedioden D1, D2, D3 mit der positiven Schiene des Gleichspannungs-Zwischenkreises 22 verbunden sind. Im Strang U läßt sich dabei durch eine impulsbreitenmodulierte Ansteuerung des Transistors T1 ein unipolarer Fluß nicht nur schnell aufbauen, sondern aufgrund der Verwendung der Wicklung U2 - MP2 in Verbindung mit der Entladediode D1 als (magnetische) Entladewicklung auch schnell abbauen; entsprechendes gilt für die Stränge V und W.

Den anderen Wicklungsenden der Ladewicklung U1, V1, W1 und der Entladewicklung U2, V2, W2 ist jeweils ein aus D4, D5, D6, C2, R1, D13 beziehungsweise aus D7, D8, D9, C3, R2, D14 bestehender Ergänzungszwischenkreis zugeschaltet. Die Anordnung von D4 bis D14, R1, R2, C2 und C3, welche alle nur für einen relativ kleinen Strom ausgelegt sein müssen, stellt somit eine Möglichkeit dar, die aufgrund der Streu­ induktivitäten und anderer Unwägbarkeiten eventuell auftretenden Überspannungsspitzen zu kappen. Die Z- Spannungen von D13 und D14 müssen geringfügig größer als die maximal auftretende Zwischenkreis-Spannung sein. T1, T2, T3 sowie D1, D2, D3 werden betriebsmäßig in jeder Schaltperiode mit der doppelten Zwischenkreisspannung als Sperrspannung belastet.

Ein anderes, in Fig. 3 dargestelltes Ausführungsbeispiel hat ein geändertes Schaltungskonzept für die Transistor- Endstufe 21 zum Gegenstand und erlaubt es, bei konventionell ausgeführter Statorwicklung mit einer Wicklung U, V, W die Zahl der Endstufentransistoren auf 4 zu reduzieren. Dazu ist zunächst der aus den einen Wicklungsenden gebildete Motor- Sternpunkt MP mit dem Pluspol des dem Gleichspannungs- Zwischenkreis 22 zugeordneten Kondensators C1 verbunden. Den anderen Wicklungsenden der Statorwicklung U, V, W ist ein Hilfszwischenkreis mit Entladedioden D1, D2, D3 und einem weiteren Kondensator C2 zugeschaltet, wobei ein aus L1, T4, D4 bestehender Abwärtssteller vorgesehen ist.

Somit läßt sich in der Wicklung der Phase U durch impulsbreitenmodulierte Ansteuerung des Transistors T1 ein unidirektionaler Strom nicht nur schnell aufbauen, sondern aufgrund der Anbindung der Entladediode D1 an den Hilfszwischenkreiskondensator C2 auch schnell abbauen; entsprechendes gilt für die Phasen V und W. Über den aus L1, T4 und D4 bestehenden Abwärtssteller wird die Spannung an dem Kondensator C4 auf etwa den Wert der Spannung des Gleichspannungs-Zwischenkreises 22 geregelt und dabei wird die Energie aus dem Hilfszwischenkreis in den Gleichspannungs-Zwischenkreis 22 zurücktransportiert.

Claims (4)

1. Dreisträngiger und aus einem Gleichspannungs- Zwischenkreis mit zugeordneter Transistor-Endstufe (21) dreiphasig betriebener Reluktanzmotor mit gleicher Polzahl im Stator und Rotor sowie mit einer Regeleinrichtung zu dessen Betrieb, wobei zu seiner Verwendung als Servoantrieb der Reluktanzmotor (10) mit einem den Rotorwinkel erfassenden Resolver (11) versehen ist und wobei die Regeleinrichtung zur Ermittlung der in der der Stromversorgung des Reluktanzmotors (10) zugeordneten Transistor-Endstufe (21) umzusetzenden Phasenstrom-Stellgrößen umfaßt eine Resolver- Meßschaltung (12) zur Signalumwandlung des mechanischen Rotorwinkels in ein dem Rotorwinkel entsprechendes Lagesignal und in eine Ist-Drehzahl, einen einer eine Soll- und die Ist-Drehzahl vergleichenden Vergleichsstelle (13) nachgeschalteten PI-Drehzahlregler (14) zur Festlegung eines Drehmomentsollwertes, einen dem PI-Drehzahlregler (14) nachgeschalteten Radizierer (23) zur Festlegung einer Stromamplitude aus dem Drehmomentsollwert, einem dem PI-Drehzahlregler nachgeschalteten Komparator (18) zur Ermittlung des Vorzeichens des Drehmomentsollwerts, einen Speicher (16) mit Eingängen für das Lagesignal und einem weiteren Eingang für das Vorzeichen mit dort je Phase abgelegten Tabellen zur Festlegung von dem Lagesignal und dem Vorzeichen zugeordneten normierten Stromsollwerten, einen Multiplikator (15) zur Bestimmung von Phasenstrom- Sollwerten durch Multiplikation der Stromamplitude mit den normierten Stromsollwerten je Phase, weitere Vergleichsstellen (19) zum Vergleich von aus der Bestromung des Reluktanzmotors (10) abgegriffenen Phasenstrom-Istwerten mit den Phasenstrom-Sollwerten je Phase und jeder Vergleichsstelle (19) nachgeschaltete Stromregler (20) zur Erzeugung der Phasenstrom- Stellgrößen, wobei in dem Speicher (16) für jede Phase ein Tabellenpaar mit zwei dem jeweiligen Vorzeichen zugehörigen Einzeltabellen vorgesehen ist und die den Einzeltabellen je Phase zugeordneten normierten Stromsollwerte für jedes Lagesignal um einen elektrischen Winkel phasenverschoben sind. (Fig. 1).

2. Reluktanzmotor nach Anspruch 1, wobei im Stator des Reluktanzmotors (10) zwei identische, elektrisch getrennte, magnetisch hart gekoppelte Drehstromwicklungen als Ladewicklung (U1, V1, W1, MP1) und als Entladewicklung (U2, V2, W2, MP2) angeordnet sind, deren eine Wicklungsenden jeweils im Stern geschaltet und deren Sternpunkte (MP1, MP2) getrennt herausgeführt sind, und wobei die anderen Wicklungsenden der Ladewicklung (U1, V1, W1) über die Transistoren (TI, T2, T3) der Transistor-Endstufe (21) mit der negativen Schiene und die anderen Wicklungsenden der Entladewicklung (U2, V2, W2) über Entladedioden (D1, D2, D3) mit der positiven Schiene des Gleichspannungs- Zwischenkreises (22) verbunden sind (Fig. 2).

3. Reluktanzmotor nach Anspruch 2, wobei den anderen Wicklungsenden der Ladewicklung (U1, VV1, W1) und der Entladewicklung (U2, V2, W2) jeweils ein Ergänzungszwischenkreis (D4, D5, D6, C2, R1, D13; D7, D8, D9, C3, R2, D14) zur Kappung von Überspannungsspitzen zugeschaltet ist (Fig. 2).

4. Reluktanzmotor nach Anspruch 1, wobei der aus den einen Wicklungsenden gebildete Sternpunkt (MP) der Statorwicklung (U, V, W) des Reluktanzmotors (10) mit dem Pluspol des Kondensators (C1) des Gleichspannungs- Zwischenkreises (22) verbunden und den anderen Wicklungsenden der Statorwicklung (U, V, W) ein Hilfszwischenkreis mit Entladedioden (D1, D2, D3) , einem weiteren Kondensator (C2) und einem Abwärtssteller (L1, T4, D4) zugeschaltet ist, um die beim Ausschalten der Transistoren (T1, T2, T3) verfügbare Energie über den Hilfszwischenkreis in den Gleichspannungs-Zwischenkreis (22) umzuladen (Fig. 3).