DE69433096T2

DE69433096T2 - Verfahren zum Anlaufen einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE69433096T2
Application number: DE69433096T
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Thomas Hemingbrough North Yorkshire Brown
Original assignee: Switched Reluctance Drives Ltd
Current assignee: Nidec SR Drives Ltd
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2014-06-08
Also published as: EP0713286A2; EP0802620B1; EP0630097A3; EP0802620A1; DE69408850D1; SG44351A1; DE69408850T2; EP0713286A3; DE69400681D1; US5539293A; ES2113154T3; DE69400681T2; EP0713286B1; EP0630097B1; US5637972A; ES2092861T3; EP0630097A2; DE69433096D1; GB9311694D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten von Dreiphasen-Elektromaschinen. Die Erfindung ist insbesondere auf Maschinen mit geschalteter Reluktanz (SR) anwendbar, jedoch nicht darauf beschränkt.
Der Antrieb mit geschalteter Reluktanz ist ein System mit veränderlicher Drehzahl mit einem Elektromotor, der von einem elektronischen Leistungswandler unter Steuerung durch Steuerelektronik mit kleiner Leistung gespeist wird. Der Motor hat Einzelpole sowohl am Stator als auch am Rotor, normalerweise mit einer Erregungsspule um jeden Statorpol. Diese Statorspulen sind so gruppiert, dass sie Ein- oder Mehrphasenwicklungen bilden. Die elektrischen Ströme in den Wicklungen werden normalerweise durch Leistungselektronik-Schalter ein- und ausgeschaltet.
Die zeitliche Steuerung des Schaltens der Ströme in den Wicklungen erfolgt in Bezug auf die relative Winkelposition der Stator- und der Rotorpole. Diese relative Position kann durch einen Rotorpositionswandler erfasst werden, der aus einem Rotationsbauteil und stationären Sensoren besteht, welche die Signale der Steuerelektronik zuführen. Bei Ein- und Zweiphasen-Systemen ist nur ein einziger Sensor erforderlich. Motoren mit mehr als zwei Phasen verwenden gemäß dem Stand der Technik jedoch allgemein mehr als einer Sensor.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines typischen 3-Phasen-SR-Motors, der sechs Statorpole und vier Rotorpole aufweist. Die Pole, welche die Spulen A und A' tragen, haben eine entgegengesetzte magnetische Polarisierung. Die Phasen B und C sind in gleicher Weise ausgebildet.
Ein Rotorpositionswandler (RPT) wird verwendet, um sicherzustellen, dass die Ströme der Phasenwicklungen bei den entsprechenden Drehwinkeln ein- und ausgeschaltet werden. 2a zeigt ein typisches System mit einer rotierenden, geschlitzten Scheibe und drei optischen Sensoren, die durch die Drehung der Scheibe geschaltet werden.
2b zeigt eine idealisierte Veränderung der Induktivität der Phasenwicklungen als Funktion des Drehwinkels θ. Das positive Drehmoment ist als das Drehmoment definiert, das den Rotor in Richtung des positiv ansteigenden θ bewegt. Ein solches Drehmoment wird durch jede Phase erzeugt, wenn die Wicklung dieser Phase Strom führt und der Drehwinkel ist ein solcher, dass die Induktivität mit ansteigendem θ ansteigt. Ein negatives Drehmoment wird erzeugt, wenn eine Phase während des Teils ihres Induktivitätszyklus Strom führt, in dem die Induktivität mit ansteigendem θ abnimmt (oder bei abnehmenden θ zunimmt).
Es ist offensichtlich, dass für den normalen Betrieb mit positivem Drehmoment in Richtung des ansteigenden θ (die Vorwärtsrichtung) jede Phase wiederum eingeschaltet wird, wenn ihre Induktivität ansteigt. 2a zeigt auch die drei Ausgangssignale der Sensoren gemäß dem Stand der Technik. Allgemein besteht der RPT aus drei Sensoren, die zum Beispiel optische, magnetische oder induktive Sensoren sein können, die mit einem rotierenden Bauteil zusammenwirken, zum Beispiel mit einer Scheibe mit ausgeschnittenen Schlitzen, um Signale, wie die in 2b als RPT_A , RPT_B und RPT_C dargestellten, zu erzeugen. Somit verändert sich das Signal RPT_A von Null auf einen positiven Wert in der Mitte des minimalen Induktivitätsbereiches der Phase A und kehrt bei der maximalen Induktivitätsposition der Phase A zu Null zurück. Die Signale RPT_B und RPT_C verhalten sich in gleicher Weise für die Phasen B bzw. C. Es ist klar, dass unabhängig davon, ob der Rotor aus dem Ruhezustand in Vorwärtsoder Rückwärtsrichtung startet oder in eine Richtung von beiden läuft, die RTP-Signale es ermöglichen, dass die Steuerelektronik die entsprechende Phasenwicklung über den entsprechenden Drehwinkel erregt, um ein Drehmoment in die gewünschte Richtung zu erzeugen.
Das durch den Motor entwickelte Drehmoment kann bei geringen Drehzahlen durch Einstellen der Stromstärke in den Phasenwicklungen über den festen Winkel, der durch die jeweiligen positiven oder negativen RPT-Signale definiert ist, je nach der gewünschten Drehmomentrichtung, gesteuert werden. Bei hoher Drehzahl wird das Drehmoment normal durch Einstellen des Winkels gesteuert, über den eine Phasenwicklung auf die Stromzufuhr geschaltet ist und durch den Winkel in Bezug auf den Induktivitätszyklus, bei dem das Schalten erfolgt, d.h. durch zeitliche Steuerung des Ein- und Ausschaltens der Phase unter Bezug auf die RPT-Signale. Aus 2b ist zu erkennen, dass die kombinierten RPT-Signale verwendet werden können, um die Rotorposition für ein Sechstel einer Phasenperiode zu bestimmen, d.h. es ergibt sich eine Auflösung von 15 Grad. Zur verfeinerten Steuerung der Schaltwinkel kann jeder dieser sechs Bereiche interpoliert werden, zum Beispiel unter Verwendung einer Hochfrequenz-Impulsserie, die bezüglich der Niederfrequenz-RPT-Signale phasenverriegelt ist, wie es in GB 1597790 (Stephenson) beschrieben ist.
Die US 4,990,843 (Moren) beschreibt ein Verfahren, durch das die drei Detektoren von 2a durch einen einzigen Detektor ersetzt werden können. Die rotierende Scheibe weist sechs oder zwölf Schlitze auf, die ein Sensorsignal geben, das diesbezüglich alle 30 Grad Drehung eine ansteigende oder alle 30 Grad Drehung eine abfallende Flanke hat, die verwendet werden kann, die Phasenwicklungsströme des Motors zu schalten. Dieses Verfahren leidet jedoch unter dem wesentlichen Nachteil, dass das korrekte Verfolgen der Beziehung zwischen den Flanken und Phasen infolge elektrischen Rauschens, zum Beispiel in dem Sensorsignal, verloren gehen kann.
Die EP-B-0193708 (Byrne) offenbart eine Zweiphasen-Maschine mit variablen Reluktanz-Antrieb. Der Rotor ist anfänglich durch gleichzeitige Erregung von benachbarten Phasen positioniert. Das fortgesetzte Drehen beim Starten wird jedoch durch Erregen beider Phasen gemäß verschiedenen alternativen Sequenzen durchgeführt.
In den Patenten von Moren oder Byrne gibt es keine Offenbarung des fortgesetzten Drehens des Motors durch Einschalten und Ausschalten einer der Phasenwicklungen gemäß der überwachten Position.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Startverfahren für elektrische Maschinen zur Verfügung zu stellen, das die Positionsinformation von einem Rotorencoder verwendet.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Starten einer elektrischen Mehrphasen-Maschine zur Verfügung, wie es in dem beigefügten unabhängigen Anspruch definiert ist. Die bevorzugten Merkmale werden in den abhängigen Ansprüchen angeführt.
Mit "Phaseninduktionszyklus" ist die Induktivität der Maschine hinsichtlich der Anschlüsse der oder jeder Phasenwicklung gemeint. Der Phaseninduktionszyklus ist eine Funktion der Rotorposition und verändert sich zyklisch innerhalb des Rotorzyklus zwischen vorgegebenen Induktivitätswerten, zum Beispiel zwischen Induktivitätsmaxima oder Induktivitätsminima.
Der Encoder ist herkömmlich ein gesondertes, auf der Rotorwelle montierbares Bauteil. Seine Merkmale können den Sensor magnetisch, durch den Hall-Effekt, durch lichtdurchlässige/nicht-lichtdurchlässige Teile oder durch lichtreflektierende/absorbierende Teile, durch kapazitive oder induktive Wirkungen oder durch andere bekannte Mittel beeinflussen.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Schalten einer der Phasen der Maschine, um danach eine Drehung des Rotors zwischen Winkelpositionen zu bewirken, bei denen die geschaltete Phase den Rotor weiter drehen kann.
Es kann erforderlich sein, eine geeignete Motordrehzahl zu entwickeln, bevor die Mehrphasen-Steuerung des Motors begonnen werden kann.
In diesem Fall kann der "Einphasen"-Startbetrieb des Motors gemäß der Erfindung für mehr als einen Zyklus des Rotors bewirkt werden, bis die Rotordrehzahl es ermöglicht, die Rotorposition in jeder Position genau zu bestimmen.
Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedenen Wegen in die Praxis überführt werden, von denen einige nun in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, in denen
3 ein Zeitdiagramm für den Ausgang des Rotorpositionssensors ist;
4 ein Zeitdiagramm für das Starten eines Rotors ist;
5 ein Zeitdiagramm eines modifizierten Startverfahrens gemäß der Erfindung ist;
6 ein Schaltungsdiagramm für eine Motorsteuerungsschaltung für einen Motor mit geschalteter Reluktanz ist; und
7 einen Encoder darstellt.
Bezug auf die 6 und 7 nehmend, umfasst ein Steuersystem für einen Motor mit geschalteter Reluktanz eine Gleichrichter- und eine Glättungsschaltung 10, die aus einem Wechselstromnetz gespeist wird. Der geglättete, gleichgerichtete Gleichstrom-Ausgang von der Schaltung 10 wird einem Leistungswandler 12 zugeführt, der eine geschaltete Dreiphasen-Stromversorgung für einen Dreiphasen-Motor mit geschalteter Reluktanz 14 mit 6 Statorpolen und 4 Rotorpolen zur Verfügung stellt, wie er in 1 dargestellt ist. Der Leistungswandler umfasst einen Satz von Phasen-Leistungsschaltern, wie zum Beispiel elektronische Transistoren-Leistungsschalter, die die Zuführung des Gleichstroms zu den drei Motorphasen schalten.
Ein Rotorpositionssensor 16 ist an dem Umfang eines Wellenencoders 18 angeordnet, der montiert ist, um mit der Rotorwelle 19 zu rotieren (siehe 7). Der Sensor 16 kann ein Hall-Effekt-Sensor oder ein optischer Sensor sein. Der Encoder weist eine Folge von Zeichen-/Pause-Merkmalen 20, 22 auf. Im Fall eines Hall-Effekt-Sensors können diese durch eine Folge von Stegen und Aussparungen gebildet sein, die jeweils dichter zu und weiter weg von der Abtastfläche des Sensors 16 liegen, oder es kann sich um eine Folge von kodierten magnetischen Bereichen in dem Pfad des Sensors handeln. Im Fall eines optischen Sensors ist auch eine Lichtquelle vorhanden, und die Zeichen und Pausen können jeweils durch Licht absorbierende und Licht reflektierende Teile oder durch das Licht durchlassende Schlitze und Licht sperrende Vorsprünge ausgebildet sein. Natürlich könnten andere Sensorformen, wie zum Beispiel ein kapazitiver Sensor, mit dem gleichen Effekt verwendet werden.
Die Signale von dem Sensor werden zu einer Mikroprozessorbasierten Steuereinheit 24 übertragen. Auf der Basis der von dem Sensor übertragenen Informationen, der Rückkopplung von den Leistungsschaltern in Form von Phasenstrom-Abtast-Signalen und der Steuerungsbefehle von dem Benutzer, gibt die Steuereinheit 24 Signale an die Leistungsschalter. Durch Fachleute ist zu erkennen, dass andere Formen von Steuereinheiten denkbar sind, wie zum Beispiel festverdrahtete Logik-Steuereinheiten.
Das Einzeldetektor-Verfahren löst das Problem des Verfolgungsverlustes im Stand der Technik. Die abfallenden Flanken (d.h. die Rückflanken, die einen niedrigen Ausgang von dem Sensor erzeugen) in diesem System werden verwendet, um mehr Informationen über die aktuelle Position und die Drehrichtung zu geben. So können sie zum Beispiel bei 1/4 oder 3/4 des Abstandes zwischen benachbarten ansteigenden Flanken angeordnet sein, und somit können sie, wenn der Rotor rotiert, jeweils entweder einen kurzen oder einen langen Impuls erzeugen. Diese kurzen und langen Impulse können rund um die Scheibe in einem sich wiederholenden Muster, bestehend aus sechs Impulsen, die einer Phasenperiode entsprechen, beabstandet sein. Die Phasenperiode wiederholt sich alle 90° des Encoders. Das gewählte Muster kann "LLSSLS" sein, wobei L = langer Impuls und S = kurzer Impuls ist. Um Binärzahlen für die Dekodierungslogik zu ergeben, kann ein langer Impuls als "1" und ein kurzer Impuls als "0" dekodiert werden. Das ergibt eine Ausgangscodefolge von "110010", die sich kontinuierlich wiederholt, wenn die Scheibe an dem Sensor vorbei gedreht wird. Die Folge von auf dem Umfang angeordneten Zeichen und Pausen in dem Encoder von 7 ist eine Reproduktion der Folge 110010 gemäß dem vorliegenden Muster. Obwohl ein 6-Bit-Code verwendet wird, sind 3 Bits ausreichend, um einen Code zu erzeugen, der die Rotorposition innerhalb der Phasenperiode mit ausreichender Auflösung erkennt. Die zusätzliche Redundanz in der 6-Bit-Folge ermöglicht somit eine zuverlässigere Fehlerprüfung.
Wenn sich der Rotor dreht, kann der Code mit den zuletzt gespeicherten sechs Bits eingelesen werden. Der Code kann aktualisiert werden, wenn jede ansteigende Flanke empfangen wird. Der Zustand des empfangenen Codes ergibt dann die Position des Rotors innerhalb eines Sechstels einer Phasenperiode, wie für das Original-Drei-Detektor-System. 3 zeigt das Sensorcode-Beispiel in Bezug auf die maximalen und minimalen Induktivitätspositionen für die drei Phasen. Es ist klar, dass der Code mit einer Ausrichtung für alle 15 Grad in Bezug auf die Phaseninduktivitäten positioniert werden könnte.
Wenn auch in der vorliegenden Ausführung die Codefolge so ausgestaltet ist, um an dem Encoder jeden Phaseninduktivitätszyklus zu wiederholen, d.h. einmal pro Rotorpol, könnte die Positionsinformation aus einem längeren Code abgeleitet werden, der sich bis zu dem gesamten Umfang der Encoderscheibe erstreckt. Eine kürzere Folge, die mit dem Phaseninduktivitätszyklus zusammenfällt, liefert jedoch alle Informationen für die Position und den zeitlichen Ablauf, die erforderlich sind, wobei die Periode der Folge ohne Mehrdeutigkeit so kurz wie möglich gehalten wird.
Die Position des Rotors, wie sie aus der Codefolge abgeleitet ist, kann mit der Position verglichen werden, die durch Zählen der ansteigenden Flanken der Sensorsignale, wie in dem Basis-System, beginnend von einer bekannten Ausgangsposition, bestimmt ist. Der Code selbst wiederholt sich und wird seriell einem Schieberegister in der Steuereinheit zugeführt. Daher ermöglicht die ständige Überwachung des Codes der Steuereinheit, die Rotorposition entsprechend dem Status der Folge in dem Schieberegister zu bestimmen. Wenn ein vollständig korrekter Code empfangen wird, kann angenommen werden, dass das die korrekte Position ergibt. Wenn diese Position auch der gezählten Position entspricht, ist der korrekte Betrieb bestätigt. Wenn keine Entsprechung mit der gezählten Position vorhanden ist, kann angenommen werden, dass ein Fehler aufgetreten ist, und die gezählte Position kann aktualisiert werden, um mit der Position zusammenzufallen, die durch die Codefolge definiert ist, wodurch der Fehler erfasst und korrigiert wird. Der Antrieb sollte dann so fortgesetzt werden, dass normal mit Zählen der ansteigenden Flanken gearbeitet wird. Wenn jedoch kein korrekter Code von dem Sensor zur Verfügung steht (zum Beispiel wenn der Code durch elektrisches Rauschen verfälscht ist), kann der Antrieb durch Zählen der ansteigenden Flanken fortgesetzt werden, oder er kann abgeschaltet werden und im Leerlauf weiterlaufen, bis eine korrekte Codefolge empfangen wird.
Wenn die Drehrichtung umzusteuern ist, kann der Sensorausgang umgekehrt werden, um die gleichmäßig beabstandeten Flanken als aufsteigende Flanken beizubehalten. Der empfangene Code ist dann derselbe, wie in der Vorwärtsrichtung, jedoch in einer anderen Winkelposition in Bezug auf die Statorpole. Das Starten des Antriebs (wird später erläutert) und das Einlesen des Codes sind gleich denen für die ursprüngliche Drehrichtung. Die Konvertierung von der Code-Eingabe zu Ausgaben, die den drei Detektoren äquivalent sind, das heißt die Folgesteuerung der drei Phasen, ist jedoch anders.
Um den Ausgang des Sensors zu dekodieren, betrachtet man das Zeichen-/Pause-Verhältnis des ankommenden Signals an jeder ansteigenden Flanke und bestimmt, ob der letzte Impuls lang oder kurz. war. Wenn der Impuls lang war, kann er als 1, und wenn er kurz war, als 0 dekodiert werden. Das dekodierte Bit kann dann in das Schieberegister von sechs Bits Länge eingegeben werden und somit eine Aufzeichnung des jüngsten Verlaufs des Sensorausgangs erhalten werden, wobei der Zustand der Folge eine Widerspiegelung der Rotorposition ist. Ein einfacher Weg zum Entscheiden, ob der Impuls lang oder kurz ist, ist der, die Zeit, in der das Signal sich im High-Zustand befindet und die Zeit, in der sich das Signal im Low-Zustand befindet, zu zählen und dann zu vergleichen. Wenn die Zeit mit einem Impuls mit fester Taktfrequenz gezählt wird, müßte die Taktfrequenz hoch sein, um bei Spitzendrehzahl eine gute Auflösung zu erreichen. Das würde eine große Anzahl von Bits erfordern, um es dem System zu ermöglichen, bei niedrigen Drehzahlen zu arbeiten. Aus diesem Grund kann eine phasenverriegelte Taktfrequenz für die ansteigenden (winklig gleichmäßig beabstandeten) Flanken des RPT-Eingangs verwendet werden.
Es wurde bemerkt, dass der Betrieb des Ein-Detektor-Systems die Kenntnis der Anfangsposition des Rotors beim Starten erfordert. Eine bekannte Anfangsposition kann wie folgt erreicht werden. Wenn jede eine Phase über eine Zeit erregt ist, wird der Rotor normalerweise in eine entsprechende Ausrichtung mit der Position der maximalen Induktivität dieser Phase gezogen. Alternativ kann, wenn zwei Phasen über eine Zeit gleichzeitig erregt werden, der Rotor annähernd in die Position zwischen den beiden Positionen maximaler Induktivität gezogen werden, an der die positiven und die negativen Drehmomente der Phasen sich gegenseitig ausgleichen. Es ist möglich, das die Anfangsposition des Rotors gelegentlich einer unerwünschten Position mit dem Drehmoment Null entspricht und der Rotor daher nicht in die gewünschte Ausrichtung gezogen wird. Ein Ausfall des Ziehens in die gewünschte Anfangsposition bewirkt wahrscheinlich ein nicht korrektes Starten. Dieser Zustand kann erfasst und der Motor angehalten und neu gestartet werden.
Wenn ein solcher Falschstart nicht toleriert werden kann, kann er vermieden werden, indem man einer Initialisierungsfolge folgt, zum Beispiel indem man zuerst eine Phase allein und dann die zwei Phasen zusammen einschaltet. Die gewünschte Position kann einer der Übergangsflanken des RPT-Signals entsprechen, d.h. an der Grenze eines 15-Grad-Bereiches liegen. In der Praxis kann der Rotor an jeder Seite dieses Übergangs zur Ruhe kommen. Die korrekte Phasenschaltfolge beim Starten kann jedoch gesichert werden, indem man feststellt, ob sich das Signal im High-Zustand oder im Low-Zustand befindet, d.h. in welchem der 15-Grad-Bereiche der Rotor positioniert ist.
Das beschriebene System ermöglicht ein vollständiges Startdrehmoment in jede Drehrichtung. Das System kann für Antriebe vereinfacht werden, die nur ein geringeres Startdrehmoment erfordern und in denen das Verhältnis von Reibung zur Trägheit nicht hoch ist. Diese Weiterentwicklung wird nun beschrieben.
4 zeigt den Sensorausgang und die Phaseneinschaltung für das vereinfachte System. Die Detektorsignalübergänge können in diesem Beispiel bei der maximalen und bei der minimalen Induktivität der Phase A auftreten, und dieses Signal kann daher verwendet werden, das Einschalten der Phase A direkt zu steuern. Die anfängliche Rotorposition wird in 4 so angenommen, dass sie bei Einschaltung sowohl der Phase A als auch der Phase C erzielt wurde. Die Phase C kann dann abgeschaltet werden. Das bewirkt, dass der Motor infolge des durch die Phase A erzeugten Drehmoments in Vorwärtsrichtung beschleunigt. Die Phase A wird an ihrer Position der maximalen Induktivität abgeschaltet, und der Motor läuft dann ohne ein entwickeltes Drehmoment frei weiter, bis die Phase A bei der nächsten ansteigenden Flanke des Wandlersignals wieder eingeschaltet wird. Somit wird eine Phase direkt gemäß den ansteigenden und abfallenden Flanken des Sensorausgangs geschaltet. Nachdem der Rotor in Bewegung ist, fährt er als Einphasenmaschine hoch, bis die Bewegung des Rotors ausreichend ist, die Motorsteuerung selbst zu bewerkstelligen.
Es gibt eine untere Begrenzung der Rotordrehzahl, unter der die Mehrphasensteuerung nicht möglich ist. Nachdem diese Drehzahl überschritten ist und eine korrekte Codefolge oder korrekte Codefolgen empfangen worden sind, kann die Position des Rotors in Bezug auf den Stator bestimmt und die Mehrphasensteuerung gemäß der Erfindung wirksam werden. Es ist klar, dass, um das Starten zu sichern, die auf den Rotor über die relativ kurze Anfangseinschaltung der Phase A aufgebrachte Energie ausreichend sein muss, um den Rotor entgegen der Reibung und dem Belastungsdrehmoment über mehr als 45 Grad zu der nächsten Einschaltung der Phase A zu bewegen. Die Phase A kann dann für volle 45 Grad eingeschaltet sein. Der Motor beschleunigt in dieser Weise, mit alleiniger Einschaltung der Phase A, bis eine ausreichende Drehzahl für die zuverlässige zeitliche Steuerung des Einschaltens der Phasen B und C aus dem Wandlersignal erreicht ist.
Es ist klar, dass der Motor in der umgekehrten Drehrichtung gestartet werden kann, wenn die anfängliche Rotorposition mit eingeschalteten Phasen A und B erzielt wurde und wenn das Wandlersignal umgekehrt ist. Das codierte Drehbauteil ist in dem Beispiel so positioniert, dass zu Anfang die Phase A erregt ist. Das Neupositionieren des Bauteils würde es ermöglichen, dass entweder die Phase B oder C die zu Anfang erregte Phase ist.
Die Beschränkungsschärfe für das Startdrehmoment ist durch das Modifizieren des Systems gemäß der Erfindung wie folgt reduziert. Die kodierte Wandlerscheibe ist modifiziert, um ein Signal zu ergeben, das in 5 dargestellt ist, d.h. ein Signal mit einem Zeichen-/Pause-Verhältnis, wobei die ansteigenden Flanken der maximalen Induktivität der Phase A und die abfallende Flanke dem Maximum der Phase B entspricht. Der Rotor kann anfänglich, wie vorher, bei eingeschalteten Phasen A und C positioniert sein. Das Starten wird durch das Ausschalten der Phase C ausgelöst, wobei die Phase A eingeschaltet bleibt. An der Sensorflanke wird die Phase A abgeschaltet. Bis zu diesem Punkt ist die Anordnung unverändert, mit der gleichen Energiemenge die bei dem nicht modifizierten System auf den Rotor aufgebracht ist. Wenn die Phase A ausgeschaltet wird, wird jedoch die Phase B eingeschaltet. Der Rotor läuft bis zu der ausgerichteten Position der Phase B weiter, wo Phase B abgeschaltet wird, und dreht dann frei bis zur nächsten RPT-Signalflanke weiter.
Diese Anordnung ergibt einen höheren Anfangs-Energieimpuls für den Rotor vor dem Freilaufen und nachdem die ausgerichtete Position der Phase B erreicht ist, fährt der Antrieb unter Verwendung von lediglich der Phase B hoch. Es ist zu bemerken, dass nur 30 Grad des B-Phasenbereiches für einen solchen Betrieb verwendet werden.
Das vorher beschriebene spezifische Beispiel ist ein 6/4-Pol-3-Phasen-Motorantrieb. In diesem Fall wiederholt sich die Codefolge vier Mal in dem Rotorzyklus, und zwar übereinstimmend mit der Anzahl der Anzahl der Rotorpole. Für eine andere Anzahl von Rotorpolen kann eine entsprechende Anzahl von Wiederholungen der Codefolge verwendet werden, so dass die Position des Rotors von einer bekannten Startposition aus bestimmt werden kann. Es kann natürlich eine Einzelfolge für den Rotorzyklus verwendet werden. Jedoch kann die Verzögerung, bis ein vollständiger Zyklus gelesen wurde, zu groß sein. Es ist klar, dass die Erfindung für Motoren mit anderen Polkombi nationen und mit einer anderen Anzahl von Phasen als drei verwendet werden kann. Es ist auch klar, dass die Erfindung sowohl für Generatoren als auch für Motoren verwendet werden kann. Der RPT-Detektor kann ein optischer Detektor, ein Hall-Effekt-Detektor, ein induktiver Detektor oder ein anderer Detektor sein.

Claims

Verfahren zum Starten einer Dreiphasen-Elektromaschine (14), mit einem Rotor, einem Stator mit drei Phasenwicklungen (A/B/C), einem Rotorpositionsencoder, der ein 1:2-Zeichen-Pause-Verhältnis hat und zur Drehung mit dem Rotor montiert ist, und mit einem Sensor mit einem Ausgang, der durch den Encoder beeinflusst wird, wobei der Encoder winkelig beabstandete Merkmale hat, jedes mit einer winkeligen Periode, die gleich der der Rotorpole ist, wobei aufeinanderfolgende Übergänge am Ausgang des Sensors mit Positionen maximaler Induktivität von ersten und zweiten Phasen der Maschine zusammenfallen, wobei das Verfahren umfasst: Einschalten der Phasenwicklung der ersten Phase der Maschine, so dass der Rotor eine vorbestimmte Position einnimmt; Ausschalten der ersten Phasenwicklung; Einschalten der Wicklung der zweiten Phase, so dass sich der Rotor in Richtung auf eine maximale Induktivitätsposition der zweiten Phase dreht; Überwachen der Verlagerung des Rotors entlang des Stators gemäß den Übergängen am Ausgang des Sensors; Ausschalten der zweiten Phasenwicklung zu einem Zeitpunkt, der es unterstützt, dass sich der Rotor im Freilauf an der maximalen Induktivitätsposition der zweiten Phase vorbeidrehen kann, und zwar gemäß den Übergängen am Ausgang des Sensors; und Fortsetzen der Drehung des Rotors durch Einschalten und Ausschalten der zweiten Phasenwicklung gemäß den Übergängen am Ausgang des Sensors.
Verfahren zum Starten einer Dreiphasen-Elektromaschine (14), mit einem Rotor, einem Stator mit drei Phasenwicklungen (A/B/C), einem Rotorpositionsencoder, der ein 1:2-Zeichen-Pause-Verhältnis hat und zur Drehung mit dem Rotor montiert ist, und mit einem Sensor mit einem Ausgang, der durch den Encoder beeinflusst wird, wobei der Encoder winkelig beabstandete Merkmale hat, jedes mit einer winkeligen Periode, die gleich der der Rotorpole ist, wobei aufeinanderfolgende Übergänge am Ausgang des Sensors mit Positionen maximaler Induktivität von ersten und zweiten Phasen der Maschine zusammenfallen, wobei das Verfahren umfasst: Einschalten der Phasenwicklungen der ersten und der dritten Phase, so dass der Rotor eine vorbestimmte Position einnimmt; Ausschalten der dritten Phasenwicklung, wobei die erste Phasenwicklung eingeschaltet bleibt; Ausschalten der ersten Phasenwicklung; Einschalten der zweiten Phasenwicklung, so dass sich der Rotor in Richtung auf eine maximale Induktivitätsposition der zweiten Phase dreht; Überwachen der Verlagerung des Rotors entlang des Stators gemäß den Übergängen am Ausgang des Sensors; Ausschalten der zweiten Phasenwicklung zu einem Zeitpunkt, der es unterstützt, dass sich der Rotor im Freilauf an der maximalen Induktivitätsposition der zweiten Phase vorbeidrehen kann, und zwar gemäß den Übergängen am Ausgang des Sensors; und Fortsetzen der Drehung des Rotors durch Einschalten und Ausschalten der zweiten Phasenwicklung gemäß den Übergängen am Ausgang des Sensors.