WO2000074205A2 - Method and circuits for controlling the power of an electronically switched, two-phase reluctance machine - Google Patents

Method and circuits for controlling the power of an electronically switched, two-phase reluctance machine Download PDF

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WO2000074205A2
WO2000074205A2 PCT/RO2000/000011 RO0000011W WO0074205A2 WO 2000074205 A2 WO2000074205 A2 WO 2000074205A2 RO 0000011 W RO0000011 W RO 0000011W WO 0074205 A2 WO0074205 A2 WO 0074205A2
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PCT/RO2000/000011
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Jancu Lungu
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Jancu Lungu
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/02Synchronous motors
    • H02K19/10Synchronous motors for multi-phase current
    • H02K19/103Motors having windings on the stator and a variable reluctance soft-iron rotor without windings
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    • H02K29/00Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/005Machines with only rotors, e.g. counter-rotating rotors

Definitions

  • the invention relates to electronically commutated, two-phase reluctance machines (motors or generators, also called SR (Switched Reluctance) machines) which have a special one
  • Each one of the eight main (112) like secondary windings (1 13) is outlined as one on the
  • Magnetic yoke 11 attached inductance shown.
  • circuit breakers For the sake of simplicity, in the course of the description the semiconductor components such as Mosfets, IGBTs, which conduct the main current from the current source to the windings, are called “circuit breakers”.
  • Main current in the sense of the invention is understood to mean the current which flows from the source via a circuit breaker in the windings.
  • the flow duration of the main current is equal to the phase duration T at full load (flip-flop operation of the circuit breakers) and is as electrical angle seen 180 °.
  • the phase change is carried out with the aid of a rotor position sensor 32, which rotates in front of one or more of the rotor position (Hall) sensors 31.
  • Fig. 2 shows an overview of the arrangement of some components relevant to the invention with the signal forms for the engine control that occur in the course of the invention.
  • phase control see Fig. 2 the circuit parts are understood which control the phase change in flip-flop mode. This must take place in the rotor positions in which the efficiency of the conversion of electrical / mechanical energy is optimal with the given operating parameters.
  • the power control includes the circuit parts which form gate control signals from rotor position signals, which are rectangular and last less than the phase length, as shown in FIG. 2, right.
  • “By-pass diodes” are the diodes which supply the self-induction voltage Ua, which occurs at the connection between the circuit breakers and the windings when the main current is interrupted (the demagnetizing energy, or by-pass current) Ib, to the subsequent phase.
  • Ton-tooth or “alligned position” is the relative rotor-stator position in which the rotor 2 rotates if direct current flows continuously through a phase (minimal reluctance).
  • the object of the present invention is to show possibilities of the power control of the above-mentioned SR machines without additional, costly power semiconductors. It should be taken into account that the efficiency of the machine should remain as high as possible. This means that both the recovery of the demagnetizing energy should be done efficiently and that the losses of the power electronics are minimized.
  • FIG. 3 shows the relevant control signals of the
  • the first switch-off takes place (flip-flop mode, "chaining" of the phases via the by-pass current).
  • Interrupt phase end The current flow in this phase to be switched off should be maintained until the end of the phase duration by the feedback of the self-induction voltage Ua with the aid of two additional power transistors 21 1, see FIG. WO 96/09683, pp. 8-9, Fig. 6e.
  • the main current can be delayed by holding the circuit breaker 21X, 21 Y locked after the phase change by a fixed or variable time period t be, (s. Fig. 3. right), a period of time that corresponds to an electrical angle v depending on the speed of the motor.
  • phase X therefore no longer sets at 360 °, but decelerates at 360 + v °, that of the Y phase at 540 + v °.
  • circuit breakers are still locked at nxl 80 °.
  • the demagnetization energy (the by-pass current Ib, curve see Fig. 3, dotted line) can thus the subsequent phase via the by-pass diode 22 with a useful effect (as
  • a targeted blocking of the circuit breaker 21 of the X phase e.g. can be used in such a way that, due to the "concatenation" of the phases via the by-pass current, an appropriate premagnetization of the Y phase can be achieved via the diode 22X.
  • phase switching processes e.g. in addition to the power control to achieve a certain current profile in the phases, which for optimal efficiency and / or for a
  • variable switch-on delay t of the circuit breaker 21 can take place electronically or via the mechanical displacement of a second Hall sensor 31 a. This can be achieved electronically with a delayed switch-on timer which is used for
  • Time t holds to the minus potential after the phase change. (see Fig. 3).
  • the main current angle / phase angle is reduced.
  • the gate electrode of the circuit breaker 21 is above the first Hall sensor (31)
  • Hall sensor 31 control signals of gate Gx when switch 314 is open, 315 closed) or at level b that of the output of hall sensor 31 a (switch 315 open, 314 closed).
  • this power regulation can be more favorable for the motor of a power tool.
  • the speed is increased by pressing the integrated switch near the motor, which in this case contains a potentiometer.
  • Such a switch can also cause the movement of a Hall sensor via a lever, for example, so that the power control function of the tool (see Fig. 5) can be represented as follows: ⁇ -Depending on the desired direction of rotation, using the bistable left-right selector lever 36, the position for a start-up sensor 31 a relative to the transmitter magnet 32 is predetermined, with switching points that lie approximately in the first quarter of the phase angle, left or right of the neutral tooth. Tooth position, -At the beginning of the stroke of the lever 37, the start-up (Hall) sensor 31a is activated, for example, as shown in FIG.
  • the motor starts in the preselected direction, -After reaching the lower speed limit, the second Hall sensor 31 activated, which, however, has the maximum angular displacement v, so that the main flow angle is small, and the motor operates with minimum power (or speed), - by pushing the lever 37 further, one of the Hall sensors 31 is moved as in FIG. 5 in such a way that the displacement v is reduced so that the main current angle increases and thus the performance of the motor.
  • the motor operates at full load (main current and phase angles are the same, flip-flop operation).
  • the movable Hall sensor 31 can be of the output size of a driven device (vacuum, Flow, temperature, current, vibration) can be adjusted depending on the B. for pressure with the help of a cylinder-piston-spring device 38, which allows particularly inexpensive overall solutions for the control (see Fig. 6).
  • the vibrations of the gasoline engine can be dampened with the help of a Hall sensor, which is mounted free of torsional vibrations.
  • Hall sensors 31 analog, digital, differential, programmable
  • FIG. 3 shows, where, as a comparison, the flip-flop phase change signal of an uncontrolled one
  • Sawtooth signals of this type can e.g. with the help of an analog Hall sensor 31c, which is polarized by a permanent magnet 33 and radially in front of one with the
  • the rotor is in solidarity rotating, soft magnetic "sawtooth disk” 32a (Fig. 6).
  • the magnetic field that drives the Hall sensor changes (the reluctance of the system)
  • Phase control trigger has this shape.
  • a level switch 34 (Schmidt Trigger, see Fig. 2 and 3) can be used
  • Phase change signal (flip-flop) can be obtained when the trigger is in the middle of the
  • phase symmetry can easily be influenced by adjusting the breakover voltage Uk without the phase position (when falling back after the tooth tip) changing.
  • Phase symmetry means that the duration of the "high" phases at both X and Y outputs, ie at the gate electrodes Gx, Gy of the circuit breakers 2 IX, 21 Y, is always the same, be it in flip-flop or in power control mode. This is necessary in order to keep the currents of the two phases the same for the smooth running of the machine.
  • the breakover voltage Uk of the trigger 34 is adjusted such that a phase symmetry is established.
  • the voltage Ud is the potential difference across two capacitors Cx, Cy which are connected via resistors Rx, Ry, to the gate electrodes Gx, Gy, the circuit breaker, are charged or discharged alternately and assume a voltage level which corresponds to the ratio of the on / off Duration of the respective switch 2 IX. 21 Y corresponds.
  • This phase duration signal can also be used as an analog speed signal in flip-flop mode (e.g. when the machine starts up).
  • one (or more) current loop 322 is introduced, which e.g. is traversed by the main current of a phase or by a suitable control current.
  • phase change Depending on the current direction of current flow and strength, the magnetic field, which controls the Hall sensor 31 and thus the phase change, is influenced, so that feedback occurs between the main current Ip and the phase change.
  • This enables a load-dependent adjustment of the phase change points as feedback.
  • Such adjustment of the phase change can also be carried out with electronic means of phase shift (known from the prior art) in other areas if it is useful for optimizing the efficiency or for regulating the motor. For that it is e.g. B. cheap to gain a sine signal from an analog Hall sensor (Fig. 3, level d), because this can be processed more easily for the purpose of phase shift.
  • the means described in connection with FIG. 3 and the means of phase adjustment known from the prior art can be used, for example.
  • a phase change in the vicinity of the tooth-gap position (see Fig. 1, corners of the rotor and stator teeth of phase X) is favorable for starting the motor; however, the shift in the phase change with respect to this position should increase with increasing speed. For example, it is advantageous to use a speed (voltage) signal that increases easily with the switching frequency to cause a larger phase shift in the phase change.
  • the rotating magnetic field (the motor effect) of the machine arises from the superposition of the main current Ip and the by-pass current Ib, which always after the interruption of the
  • the second half of the machine has the same minus connection as the first and is identical to this.
  • the dashed, diagonally drawn diodes "22" show the possible
  • Avalanche mode are absorbed by the circuit breakers 21 and endanger them, d) - iron losses, which are roughly related to the losses under a) and b).
  • the current drawn by the motor has a lower ripple, and possibly to
  • Fig. 3 -level a, b show typical courses of the
  • the current peaks Is at the end of the phase can be e.g. by reducing that to the phase position t2, (see plane a and e), where the main current Ip has a lower value, the gate of
  • Circuit breaker 21 is short-circuited for the time t3 at the minus potential (ground), which reduces the main current, in particular in the rear area, see FIG. Level e.
  • the power control ensures that the speed does not drop and reduces t to tl, whereby the main current remains at the nominal value, but without the pronounced peak Is, which can contribute to an increase in efficiency.
  • the restart of the main current can, for. B. take place when the by-pass current has dropped to a predetermined value.
  • This starting current limitation can also function as a protective function and is carried out, for example, with the aid of a transistor 42, see. Fig. 9.
  • Blocking the transistor 41 the gate will get a positive potential (21 becomes conductive) as soon as the voltage applied to the power switch 21 approaches the avalanche value and thereby exceeds the zener voltage.
  • the gate is via the open-colector output of the Hall sensor 31 (
  • Phase control and additionally controllable via a series (41) or a parallel transistor 42.
  • the gate control can be decoupled from the phase control, if necessary, in order, for. B. to realize the most important operational and protective functions of the motor, such as: a) - on / off switching, b) - power and speed control c) - over- and undervoltage protection, d) - thermal shutdown, current limitation, and short-circuit protection, e ) Protection against inductive voltage spikes, as already mentioned. f) braking
  • the transistor 42 takes over protective functions and should short-circuit the gate at the minus potential if one of the states listed under c) or d) occurs.
  • a reluctance machine is known from WO 96/09683, which does not have a stator but two independent rotors 1, 2, the former, the field rotor 1, as shown in FIG. 10 (a rotating one
  • Stator similar), over two brushes 34 or. Slip rings are supplied with the main current Ip.
  • the field rotor carries on the frame 5 the circuit breakers 21 and part of the phase and speed control, which are therefore movable and inaccessible for adjustment from the outside. For this type of settings, contactless transmission is necessary.
  • the two by-pass diodes (in series with the by-pass windings 1 13) were replaced with the same function by a single diode 221, the cathode of which is connected directly to the positive connection.
  • control of the gate electrodes of the power switches 21 must be decoupled from the phase changeover at the beginning of the phase.
  • Circuit breaker of the active phase of the motor switches "low".
  • 30 Fig. 11 shows between the circuit of an engine (left of the dashed line) and the
  • Level switch (here Schmitt trigger, right of the dotted line) is an example of the implementation
  • the two phase X and Y motor has main windings 112 in series with that
  • Circuit breakers 21 (both provided with an inverse diode) through which the main current Ip flows.
  • the secondary windings 1 13 are traversed by the by-pass current Ib, which flows through the by-pass diode 221 to the positive line.
  • the complementary outputs Hx, Hy of the Hall sensor 31, in front of which the sensor magnet 32 rotates, are connected to the “pull-up” resistors Rt in order to receive signals for the regulation. These charge the capacitors Ct during the "high” time of the outputs Hx, Hy of the Hall sensor 31.
  • Diodes De and the resistor Re a current It which tilts the Schmitt trigger ST.
  • the output transistor Ta becomes conductive.
  • the respective gate electrode of the active power switch 21 remains connected to the -potential for the time t via the diodes Dt or the transistor Ta and the low-resistance resistor R1, that is to say “low”.
  • the delay t of the main current Ip is set by the potentiometer Pt, which conducts an adjustable current Is towards the base of the input transistor Te
  • Output transistor Ta blocks, so that the respective gate of the power switch 21 on the
  • Resistor Rg can be "pulled up".
  • the circuit breaker 21 thereby becomes conductive, the main current Ip therefore begins in the sense of the invention after the delay t.
  • the speed control circuit (on the right of the dashed line) can be attached to a separate circuit board that can be connected to an uncontrolled motor (e.g. via a plug connection). The same also applies to the circuit according to FIG. 12.
  • influence on the base current Ie can be exerted in a variety of ways in order to refine the functions of the control or to protect the motor.
  • a control current can be fed in or withdrawn, either to influence the delay t (feedback functions e.g.) or the motor in the case
  • the deceleration t (the speed of the motor) can, for example, be influenced in the following situations:
  • the speed of the motor can be adjusted via the switching frequency at the output of the phase control
  • At least one of the signals of predetermined voltage at the output of the phase control is fed via a capacitor Ca (approximately 0.1 ⁇ F) to a circuit which charges the charge-discharge currents of the capacitor Ca via two Separates diodes D +, D- and integrates them to charge two capacitors C +, C- (5-1000 ⁇ F) with parallel connections
  • the positive or negative charging of the capacitors C + or C- is proportional to the speed and each of these voltages can be used for control purposes if required.
  • a potentiometer Pi is connected to the connection points between the diodes D +, -, n D- and the capacitors C +, C-, the cursor can be used to set a (feedback) signal that can be adjusted from negative to positive win, which is proportional to the speed and can be supplied, for example, as a feedback current to the input of the Schmitt trigger ST.
  • the values of the discharge resistors Rd or the capacitors C +, C- are selected such that one of the capacitors C +, C- reaches the voltage which corresponds to the speed of the motor more slowly.
  • the signal tapped at the potentiometer Pi has a slower change after the motor is switched on and can therefore be used to gradually reduce the delay t, ie to bring about a smooth start.
  • FIG. 12 shows a circuit which enables speed control and limitation by means of the switch-on delay described above, in which this delay is controlled by means of a voltage which increases with the speed.
  • this circuit has components (Rg, Dt, Rc, Ct, ST) which correspond to those of FIG. 11 and have been described in connection with this.
  • the capacitors Ct are charged or discharged via two pairs of diodes D +, D-.
  • the positive portion of the currents flowing through the capacitors Ct charges the integration capacitor Cv via the diodes D + or the resistor Rv, so that its average charging voltage is proportional to the speed.
  • the resistor R1 serves to discharge the capacitors Ct via the diodes D- when the respective outputs Hx, Hy, of the Hall sensor 31 are at the negative potential.
  • the capacitance of this capacitor Cv and the resistance Rv are selected so that a voltage Uv, the middle one, arises at the cathode of the diodes D +
  • Resistor Rv arises) to switch transistor Tv within the phase duration.
  • the resistor Rf and the capacitor Cf serve to remove any potential from this voltage Uv
  • the state of charge of the capacitor Cv i.e. the rate of increase of this voltage with the speed, can be adjusted with the help of the potentiometer Pv, so that a
  • the value at the capacitor Cv is low enough so that the transistor Tv does not become conductive even at the beginning of the phase (when the capacitors Ct are in the charging phase).
  • the transistor Tv becomes conductive at the beginning of the phase and blocks the conductive polarized transistor Te of the Schmitt trigger, so that the output transistor Ta thereby becomes conductive.
  • the gate electrodes of the circuit breakers 21 thus remain connected to the ground and the latter (21) is blocked. If after a delay t the voltage across the capacitor Ct rises, the voltage Uv drops sufficiently for the transistor Tv to block. This also blocks the output transistor Ta and the corresponding power switch 21 becomes conductive after the delay t. This process is repeated for each phase and the delay t takes on a value based on the described processes, which corresponds to the set speed. Because the charging voltage of the capacitor Cv influences the main current, the load state of the motor can be reduced or controlled by increasing this voltage, regardless of the speed.
  • control influences can intervene to increase or decrease the voltage.
  • the status of the machine can be checked depending on various parameters on the gate electrodes Gx, Gy of the machine. Given the circuits according to Fig.l 1-13, however, it is easier to achieve the functions described under a) to f) by not influencing the control parameters directly, but at the input of the level switch ST or at the input of the driver modules of the individual phases .
  • Fig. 13 shows a further circuit, where in principle the function of the Schmitt trigger including the inverting transistor according to Fig. 12 is implemented via two special control modules / phase (with threshold switch function, here Mosfet driver, eg the Micrel type (Mic 445 IB)) has been.
  • Mosfet driver eg the Micrel type (Mic 445 IB)
  • a Mosfet driver Dr / Phase each with the inverting output O connected to the gate replaces Schmitt trigger ST and inverting transistor Tv.
  • the diodes Dl and the pull-up resistors Rg for the gate electrodes are dispensed with, because the outputs O of the two Mosfet drivers DrX, DrY, the gate electrodes Gx, Gy are opened and closed directly via bidirectional currents unload.
  • the outputs of the Hall sensor 31 control the inputs I of the Mofsfet drivers in such a way that their outputs are .low ' " (switch 21 blocked) when the respective output of the Hall sensor 31 (phase switch) is" high ".
  • the voltage Uv increases and the inputs of the drivers (DrX) briefly get values of the voltage Uv that are above the input threshold of the drivers (approx.1.5V), so that their outputs (the Gate electrodes) only after this voltage has decayed, ie after a delay t. ..high "so that the engine works in power control mode.
  • the energy recovery is with a vehicle drive or with a battery operated one
  • SR motors of the invention can be used without further measures

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Abstract

The invention explains principles and circuits for the power control of two-phase SR-Machines featuring a direct recovery of the phase switch-off energy and a 180° phase angle at full load. The power control relies physically on a shorter current flow (duty cycle) at the phase beginning. This can be done either through mechanical phase shift of a second Hall sensor or by using time delay circuits.

Description

Verfahren und Schaltungen zur Leistungsregelung einer elektronisch kommutierten, zweiphasigen Reluktanzmaschine.Methods and circuits for power regulation of an electronically commutated, two-phase reluctance machine.
Die Erfindung betrifft elektronisch kommutierte, zweiphasige Reluktanzmaschinen (Motoren oder Generatoren, auch SR (Switched Reluctance) Maschinen genannt) die einen besonderenThe invention relates to electronically commutated, two-phase reluctance machines (motors or generators, also called SR (Switched Reluctance) machines) which have a special one
Magnetkreis haben, wie z.B. aus der internationalen Patentanmeldungen WO 96/09683 und WOHave a magnetic circuit, e.g. from international patent applications WO 96/09683 and WO
98/23024 bekannt.98/23024 known.
Einen solchen, trotz Einfachheit funktionsfähigen Motor zeigt die Fig. 1 , zum leichterenSuch a motor, which functions in spite of simplicity, is shown in FIG. 1 for easier purposes
Verständnis in komprimierter Form (Magnetkreis und Schaltung).Understanding in compressed form (magnetic circuit and circuit).
Jede einzelne der acht Haupt-(112) wie Nebenwicklungen (1 13) ist als eine auf dem skizziertenEach one of the eight main (112) like secondary windings (1 13) is outlined as one on the
Magnetjoch 11 angebrachte Induktivität dargestellt.Magnetic yoke 11 attached inductance shown.
Die Hauptstrompfade (s. "Definitionen") sind mit Fettstrich dargestellt.The main current paths (see "Definitions") are shown in bold.
Die einfachste Schaltung (s. Fig.l) eines ungeregelten SR-Motors arbeitet im Sinne derThe simplest circuit (see Fig.l) of an uncontrolled SR motor works in the sense of
Erfindung, wie vom Stand der Technik bekannt, mit einem Hallsensor 31 mit zwei komplementären "Flip-flop" open-collector Ausgängen 312,313 als Phasensteuerung, welche realistisch in der Nähe des Rotors skizziert wurde. Die Gate-Elektroden der Leistungschalter 2 IX,Invention, as known from the prior art, with a Hall sensor 31 with two complementary "flip-flop" open-collector outputs 312, 313 as phase control, which was realistically outlined in the vicinity of the rotor. The gate electrodes of the circuit breakers 2 IX,
21 Y, die z.B. über einen polarisations "pull-up" Widerstand 35 Spannung bekommen, werden wechselweise an das Minus- Potential (Ground) über die Hallsensorausgängen 312,313 kurzgeschlossen, so dass dadurch der Hauptstrom aufhört.21 Y, e.g. Via a polarization "pull-up" resistor 35, voltage is alternately short-circuited to the negative potential (ground) via the Hall sensor outputs 312, 313, so that the main current stops.
Bei einem ungeregelten Motor wird auf dem elektrischen Winkel 0° s.Fig.3 z.B. die Phase X bestromt, und bei 180° hört ihr Hauptstrom auf; gleichzeitig wird die Y-Phase bestromt, und zwar bis auf 360° (= 0°), wodurch der elektrische Zyklus geschlossen wird. Die Einhaltung der elektrischen Schaltpunkte, (Phasenwechsel) die der Zahn- zu- Zahn- Bewegung des Rotors entsprechen, ist wichtig, damit der sich in die Nähe kommende Stator 11 1 und die Rotorpole 121 wirksam anziehen können, s.Fig 1, Phase X. DEFINITIONENIn the case of an uncontrolled motor, the electrical angle 0 ° see Fig. 3 e.g. phase X is energized and its main current ceases at 180 °; At the same time, the Y phase is energized, namely up to 360 ° (= 0 °), which closes the electrical cycle. Adherence to the electrical switching points (phase change), which correspond to the tooth-to-tooth movement of the rotor, is important so that the stator 11 1 coming close and the rotor poles 121 can effectively attract each other, see Fig. 1, phase X DEFINITIONS
Der Einfachheit halber werden im Laufe der Beschreibung die Halbleiterbauelemente wie Mosfets, IGBT's, die den Hauptstrom von der Stromquelle zu den Wicklungen leiten "Leistungsschalter" genannt.For the sake of simplicity, in the course of the description the semiconductor components such as Mosfets, IGBTs, which conduct the main current from the current source to the windings, are called "circuit breakers".
Unter Hauptstrom wird im Sinne der Erfindung der Strom verstanden, welches von der Quelle über einen Leistungsschalter in den Wicklungen fließt. Die Fließdauer des Hauptstromes ist bei Volllast (Flip-Flop Betrieb der Leistungsschalter) der Phasendauer T gleich und beträgt als elektrischer Winkel gesehen 180°. Der Phasenwechsel wird mit Hilfe eines Rotorstellungsgebers 32 durchgeführt, welcher sich vor einen oder mehreren der Rotorstellungs(Hall)sensoren 31 dreht. Fig. 2 zeigt eine Übersicht der Anordnung einiger erfindungsrelevanter Bauteile mit den Signalformen für die Motorsteuerung, die im Laufe der Erfindung vorkommen. Als "Phasensteuerung" s.Fig. 2 werden die Schaltungsteile verstanden die den Phasenwechsel im Flip-Flop- Modus steuern. Dieser muss in den Rotorstellungen erfolgen, in denen der Wirkungsgrad der Umwandlung elektrisch/mechanischer Energie bei den vorgegebenen Betriebsparametern optimal ist.Main current in the sense of the invention is understood to mean the current which flows from the source via a circuit breaker in the windings. The flow duration of the main current is equal to the phase duration T at full load (flip-flop operation of the circuit breakers) and is as electrical angle seen 180 °. The phase change is carried out with the aid of a rotor position sensor 32, which rotates in front of one or more of the rotor position (Hall) sensors 31. Fig. 2 shows an overview of the arrangement of some components relevant to the invention with the signal forms for the engine control that occur in the course of the invention. As "phase control" see Fig. 2 the circuit parts are understood which control the phase change in flip-flop mode. This must take place in the rotor positions in which the efficiency of the conversion of electrical / mechanical energy is optimal with the given operating parameters.
Obwohl eine geringfügige Leistungsregelung auch über die Verstellung der Phasensteuerung erreichbar ist, versteht man im Sinne dieser Erfindung darunter eine Reduzierung der Hauptstromlaufzeiten über kürzere "Gate" -Impulse. Dies bedeutet dass zur Leistungsregelung die Schaltungsteile gehören, die aus Rotorstellungssignalen Gate-Steuerungssignale formen, die rechteckig sind und weniger als die Phasenlänge dauern, wie in Fig. 2, rechts, dargestellt. "By-pass- Dioden" werden die Dioden genannt, die die Selbstinduktionsspannung Ua, die an der Verbindung zwischen den Leistungsschaltern und den Wicklungen bei der Unterbrechung des Hauptstromes auftritt (die Entmagnetisierungsenergie, oder by-pass-Strom) Ib der darauffolgenden Phase zuleiten. "Phasenwinkel w" (elektrisch = 180°, mechanisch = 180 : Zahl der Rotorzähne), ist der Rotorwinkel, welcher zwischen zwei Phasenwechseln, d.h. zwischen zwei Schaltvorgängen der Phasensteuerung (Hallsensor) durchlaufen wird. "Zahn-Zahn" oder "alligned position" ist die relative Rotor-Stator- Stellung, in welcher der Rotor 2 sich dreht, falls durch eine Phase kontinuierlich Gleichstrom fließt (minimale Reluktanz). Die Aufgabe der vorliegender Erfindung ist, Möglichkeiten der Leistungsregelung der o.g. SR- Maschinen ohne zusätzliche, kostspielige Leistungshalbleiter vorzuzeigen. Dabei sollte berücksichtigt werden, dass der Wirkungsgrad der Maschine möglichst hoch bleiben soll. Dies bedeutet, dass sowohl die Rückgewinnung der Entmagnetisierungsenergie effizient erfolgen sollte, und dass die Verluste der Leistungselektronik minimiert werden. Die Lösung der Aufgabe erfolgt nach der Lehre des Hauptanspruchs. Einfache Schaltungshinweise und Beispiele stehen dem Fachmann zur Wahl, damit er diese bei der Gestaltung einer geeigneten Schaltungsvariante wie Bausteine kombiniert, um eine konkrete Zielsetzung im Sinne der Erfindung zu realisieren. Unter "Leistungsregelung" einer SR- Maschine, insbesondere eines Motors, versteht man im Sinne der Erfindung die Verringerung des Hauptstromes durch gezielte kurzzeitige Sperrung der Leistungsschalter innerhalb der Phasendauer, (des Phasenwinkels). Dies bewirkt die Verringerung des Hauptstrom winkeis auf weniger als 180°, bzw. dass die relative Einschaltdauer der Leistungsschalter verkürzt wird.Although a slight power control can also be achieved by adjusting the phase control, this is understood in the sense of this invention to mean a reduction in the main current running times via shorter "gate" pulses. This means that the power control includes the circuit parts which form gate control signals from rotor position signals, which are rectangular and last less than the phase length, as shown in FIG. 2, right. “By-pass diodes” are the diodes which supply the self-induction voltage Ua, which occurs at the connection between the circuit breakers and the windings when the main current is interrupted (the demagnetizing energy, or by-pass current) Ib, to the subsequent phase. "Phase angle w" (electrical = 180 °, mechanical = 180: number of rotor teeth) is the rotor angle which is passed between two phase changes, ie between two switching operations of the phase control (Hall sensor). "Tooth-tooth" or "alligned position" is the relative rotor-stator position in which the rotor 2 rotates if direct current flows continuously through a phase (minimal reluctance). The object of the present invention is to show possibilities of the power control of the above-mentioned SR machines without additional, costly power semiconductors. It should be taken into account that the efficiency of the machine should remain as high as possible. This means that both the recovery of the demagnetizing energy should be done efficiently and that the losses of the power electronics are minimized. The task is solved according to the teaching of the main claim. Simple circuit instructions and examples are available to the person skilled in the art so that he can combine them in the design of a suitable circuit variant, such as modules, in order to achieve a specific objective in the sense of the invention. "Power control" of an SR machine, in particular a motor, is understood in the sense of the invention to mean the reduction of the main current through targeted short-term blocking of the circuit breakers within the Phase duration, (of the phase angle). This causes the main current to be reduced to less than 180 ° or the relative operating time of the circuit breaker to be shortened.
Dies bedeutet, dass zum Zwecke der Regelung die zwei Leistungssschalter nicht mehr imThis means that for the purpose of regulation, the two circuit breakers are no longer in the
Gegentakt- ("Flip-Flop") Modus arbeiten. Fig. 3 zeigt die relevanten Steuerungssignale desWorking push-pull ("flip-flop") mode. Fig. 3 shows the relevant control signals of the
Motors als rechteckige (Spannungs-)Impulse.Motors as rectangular (voltage) pulses.
Die entsprechenden Verläufe des Hauptstromes Ip (Fettstrich) bzw. des by-pass Stromes IbThe corresponding courses of the main current Ip (bold line) or the by-pass current Ib
(Punktlinie) sind überlagert dargestellt. Die Form der Impulse in geregeltem Modus ist in der rechten Seite (ab 360°) gezeichnet, die in ungeregeltem (Flip-Flop) Modus in der linken(Dotted line) are shown superimposed. The shape of the pulses in regulated mode is shown on the right side (from 360 °), that in unregulated (flip-flop) mode on the left
Seite (0-180°).Side (0-180 °).
Aufgrund der vom Stand der Technik bekannten Magnetkreise, welche eine sehr einfache, hocheffiziente Rückgewinnung der Entmagnetisierungsenergie einer gerade abgeschalteten Phase erlaubt, musste bis jetzt eine verzögerungsfreie Bestromung der zweiten Motorphase zumDue to the magnetic circuits known from the prior art, which allows a very simple, highly efficient recovery of the demagnetizing energy of a phase that has just been switched off, a delay-free energization of the second motor phase has until now
Zeitpunkt der Abschaltung der ersten erfolgen (Flip-Flop- Modus, "Verkettung" der Phasen über den by-pass Strom).The first switch-off takes place (flip-flop mode, "chaining" of the phases via the by-pass current).
Um eine Leistungsregelung zu erreichen, wurde dort vorgeschlagen, den Hauptstrom vor demIn order to achieve a power control, it was proposed there, the main flow before the
Phasenende zu unterbrechen. Der Stromfluss in dieser abzuschaltenden Phase sollte bis zum Ende der Phasendauer durch die Rückführung der Selbstinduktionsspannung Ua mit Hilfe zweier zusätzlicher Leistungstransistoren 21 1 aufrechterhalten werden, s. WO 96/09683, S.8-9, Fig. 6e.Interrupt phase end. The current flow in this phase to be switched off should be maintained until the end of the phase duration by the feedback of the self-induction voltage Ua with the aid of two additional power transistors 21 1, see FIG. WO 96/09683, pp. 8-9, Fig. 6e.
Diese Leistungstransistoren 21 1 waren auch im Falle einer Regelung durch die bekannte 6 These power transistors 21 1 were also in the case of regulation by the known 6th
Pulsbreitenmodulation notwendig.Pulse width modulation necessary.
Hätte man auf einer Rückführung der Selbstinduktionsspannung über die Transistoren 211 verzichtet, so hätte dies zu einer nutzlosen Weiterleitung des by-pass Stromes zu der anderen Phase zum falschen Zeitpunkt geführt, mit gravierenden Folgen für den Wirkungsgrad. Ohne zusätzlichem Aufwand an Leistungselektronik war es also bisher nicht möglich, eine auf die Verringerung der Einschaltdauer der Leistungsschalter 21 basierende Leistungsregelung zu erreichen.If the self-induction voltage were not fed back via the transistors 211, this would have led to a useless forwarding of the by-pass current to the other phase at the wrong time, with serious consequences for the efficiency. So far, it has not been possible without additional expenditure on power electronics to achieve a power control based on the reduction in the on-time of the power switch 21.
Eine einfachere Lösung ist nach der Lehre dieser Erfindung möglich, auch wenn die "fly-back" Leistungstransistoren 21 1 nicht vorhanden sind, (s.WO 96/09683-Fig. 6e) die zum Ende der Phasendauer die Entmagnetisierungsenergie bei der Sperrung eines Leistungsschalters 2 IX zu der Phase (X) führten, aus der diese stammen, wie folgt:A simpler solution is possible according to the teaching of this invention, even if the "fly-back" power transistors 21 1 are not present (see WO 96/09683-Fig. 6e) which, at the end of the phase duration, releases the demagnetizing energy when a circuit breaker is blocked 2 IX led to phase (X) from which they originate as follows:
Nach dem Anlauf des Motors, welches stets im "Flip-Flop-" Betriebsmodus (Fig. 3, linke Seite) der Leistungschalter geschieht, kann der Hauptstrom durch Gesperrthalten der Leistungsschalter 21X, 21 Y nach dem Phasenwechsel um eine feste oder variable Zeitspanne t verzögert werden, (s. Fig.3. rechts), eine Zeitspanne, die je nach der Drehzahl des Motors einem elektrischen Winkel v entspricht.After the motor has started, which always occurs in the "flip-flop" operating mode (FIG. 3, left side) of the circuit breaker, the main current can be delayed by holding the circuit breaker 21X, 21 Y locked after the phase change by a fixed or variable time period t be, (s. Fig. 3. right), a period of time that corresponds to an electrical angle v depending on the speed of the motor.
Der Hauptstrom der Phase X setzt also nicht mehr bei 360°, sondern verzögert bei 360+v°, der der Y-Phase bei 540+v°.The main current of phase X therefore no longer sets at 360 °, but decelerates at 360 + v °, that of the Y phase at 540 + v °.
Die Sperrung der Leistungsschalter erfolgt nach wie vor bei nxl 80°.The circuit breakers are still locked at nxl 80 °.
Dies bedeutet, dass das Auftreten der Selbstinduktionsspannung Ua (des by-pass- Stromes Ib, bei Phasenende) stets bei n x 180°, erfolgt, d.h bei einer Relativstellung der Stator-Rotorzähne 11 1- 121, in der diese sich wirksam anziehen können, s. Phase X in Fig.lThis means that the occurrence of the self-induction voltage Ua (of the by-pass current Ib, at the end of the phase) always occurs at nx 180 °, ie with a relative position of the stator rotor teeth 11 1- 121, in which they can effectively attract each other. s. Phase X in Fig.l
Die Entmagnetisierungsenergie (der by-pass Strom Ib, Verlauf s.Fig.3, Punktlinie) kann also der darauffolgenden Phase über die by-pass- Diode 22 mit nützlicher Wirkung (alsThe demagnetization energy (the by-pass current Ib, curve see Fig. 3, dotted line) can thus the subsequent phase via the by-pass diode 22 with a useful effect (as
Aufmagnetisierungsstrom, von einem Drehmoment begleitet) zugeleitet werden, auch wenn derMagnetizing current, accompanied by a torque), even if the
Hauptstrom noch nicht eingesetzt hat.Main stream has not yet started.
Fängt der Hauptstrom Ip verzögert nach der Zeit t (elektrischer Rotorwinkel v) zu fliessen an, so wird dessen Anstieg steiler, da das entsprechende Magnetjoch 1 1 bereits über den by-pass Strom vormagnetisiert ist.If the main current Ip begins to flow after a delay t (electrical rotor angle v), its rise becomes steeper since the corresponding magnetic yoke 11 is already premagnetized via the by-pass current.
Dies bedeutet, dass eine gezielte Sperrung des Leistungsschalters 21 der X-Phase z.B. dafür verwendet werden kann, dass man aufgrund der "Verkettung" der Phasen über den by-pass Strom eine zweckmässige Vormagnetisierung der Y-Phase über die Diode 22X erreichen kann. Durch die Steuerung dieser Phasenschaltvorgänge läßt sich z.B. neben der Leistungsregelung ein bestimmter Stromverlauf in den Phasen erreichen, welcher für einen optimalen Wirkungsgrad und/oder für eineThis means that a targeted blocking of the circuit breaker 21 of the X phase e.g. can be used in such a way that, due to the "concatenation" of the phases via the by-pass current, an appropriate premagnetization of the Y phase can be achieved via the diode 22X. By controlling these phase switching processes, e.g. in addition to the power control to achieve a certain current profile in the phases, which for optimal efficiency and / or for a
Geräuschreduzierung günstig ist.Noise reduction is cheap.
Angesichts der Erkentnisse dieser Erfindung, und zwar hauptsächlich, dass die Verkürzung der Hauptstromdauer am Phasenanfang, nicht zum Phasenende wie beim Stand der Technik zu erfolgen hat, läßt sich nicht nur der Elektronikaufwand reduzieren, sondern auch eine Regelung in breiteren Grenzen erreichen.In view of the findings of this invention, mainly that the shortening of the main current duration at the beginning of the phase does not have to take place at the end of the phase as in the prior art, not only can the electronics outlay be reduced but also regulation within broader limits can be achieved.
Die variable Einschaltverzögerung t der Leistungsschalter 21 kann auf elektronischem Wege oder über die mechanische Verschiebung eines zweiten Hallsensors 31 a erfolgen. Elektronisch läßt sich dies mit einem einschaltverzögerten Zeitglied erreichen, welches zumThe variable switch-on delay t of the circuit breaker 21 can take place electronically or via the mechanical displacement of a second Hall sensor 31 a. This can be achieved electronically with a delayed switch-on timer which is used for
Phasenwechsel in Gang gesetzt wird, und die Gate-Elektroden der Leistungsschalter 21 um diePhase change is started, and the gate electrodes of the power switch 21 to the
Zeitspanne t an das minus Potential nach dem Phasenwechsel hält. (s.Fig. 3). Diese Verzögerung kann parametrisch erfolgen, also z.B. über eine Schaltung eingestellt, die einen Soll- mit dem Istwert vergleicht und dementsprechend korrigiert, um eine bestimmte Regelgrösse wie Drehzahl oder Drehmoment z.B. konstant zu halten. So müsste man bei einer Drehzahl erhöhung die Verzögerung t vergrössern, um dadurch den Hauptstrom zu reduzieren, bis die Drehzahl auf den eingestellten Wert sinkt. Ist die Verzögerung t konstant, so wird auch eine gewisse, jedoch ungenaue Drehzahlbegrenzung erreicht. Steigt die Drehzahl des Motors an, so wird dabei die relative Einschaltdauer (die Leistungsaufnahme) des Motors abnehmen, bis es zu einer Drehzahlbegrenzung kommt. Dies geschieht, weil bei höherer Drehzahl die Phasendauer T abnimmt, während die Verzögerung t konstant bleibt, so dass die relative Einschaltdauer = T-t abnimmt. Das V erhältnisTime t holds to the minus potential after the phase change. (see Fig. 3). This delay can be parametric, that is, for example, set using a circuit that compares a target value with the actual value and corrects it accordingly, in order to keep a certain control variable such as speed or torque constant, for example. So you would have to increase the delay t when increasing the speed, thereby reducing the main current until the speed drops to the set value. If the deceleration t is constant, a certain but inaccurate speed limitation is also achieved. If the speed of the motor increases, the relative duty cycle (power consumption) of the motor will decrease until there is a speed limitation. This happens because the phase duration T decreases at higher speed, while the delay t remains constant, so that the relative duty cycle = Tt decreases. The relationship
Hauptstromwinkel/ Phasenwinkel verringert sich.The main current angle / phase angle is reduced.
Eine einfache Leistungsregelung, bei welchr dieses Verhältnis konstant bleibt, lässt sich durch dieA simple power control, at which this ratio remains constant, can be achieved with the
Verwendung zweier phasenverschobener Rotorpositions (Hall)sensoren 31 mit digitalen "open collector" Ausgängen 312, 313 erreichen, (s.Fig. 4).Use two phase-shifted rotor position (Hall) sensors 31 with digital "open collector" outputs 312, 313, (see Fig. 4).
Dabei wird die Gate -Elektrode der Leistungsschalter 21 über dem ersten Hallsensor (31) amThe gate electrode of the circuit breaker 21 is above the first Hall sensor (31)
Sättigungspotential "high" gebracht und vom zweiten Hallsensor 31a (dessen Ausgänge sind paralell geschaltet) zu dem minus- Potential "los" kurzgeschlossen.Saturation potential brought "high" and short-circuited from the second Hall sensor 31a (whose outputs are connected in parallel) to the minus potential "los".
In der unteren Hälfte der Fig. 4 sind auf der Ebene a die Signale eines Ausganges 312 des aktivenIn the lower half of FIG. 4, the signals of an output 312 of the active are on level a
Hallsensors 31 (= Steuersignale der Gate Gx, wenn der Schalter 314 offen ist, 315 geschlossen) bzw. auf Ebene b die des Ausganges des Hallensors 31 a (Schalter 315 offen, 314 geschlossen).Hall sensor 31 (= control signals of gate Gx when switch 314 is open, 315 closed) or at level b that of the output of hall sensor 31 a (switch 315 open, 314 closed).
Auf der Ebene c ist das resultierende " X Gate"-Signal (herabgeregelte Leistung), wenn beideAt level c, the resulting "X Gate" signal (down regulated power) is both
Schalter geschlossen sind. Die "high" Impulsbreite der "Y"-Phase ist identisch, jedoch elektrisch um 180° phasenverschoben. Sind die Signale der zwei Hallsensoren um den Winkel v phasenverschoben, so ist der Winkel, während die Gate Elektrode "high" ist (=Hauptstromwinkel) stets w-v (Phasenwinkel -Switches are closed. The "high" pulse width of the "Y" phase is identical, but electrically out of phase by 180 °. If the signals of the two Hall sensors are phase-shifted by the angle v, the angle is always high while the gate electrode is "high" (= main current angle) (phase angle -
Phasenverschiebung der Hallsensoren.Phase shift of the Hall sensors.
Für den Motor eines Elektrowerkzeuges kann unter Umständen diese Leistungsregelung günstiger sein. Bei marktüblichen Handwerkzeugen erfolgt eine Drehzahlerhöhung durch das Weiterdrücken des im Handgriff integrierten, motornahen Schalters welcher in diesem Falle ein Potentiometer beinhaltet.Under certain circumstances, this power regulation can be more favorable for the motor of a power tool. With commercially available hand tools, the speed is increased by pressing the integrated switch near the motor, which in this case contains a potentiometer.
Ein solcher Schalter kann auch über einen Hebel z.B. die Bewegung eines Hallsensors bewirken, so dass die Funktion der Leistungssteuerung des Werkzeuges (s.Fig. 5) sich so darstellen kann: ό -Je nach gewünschter Drehrichtung wird mit Hilfe des bistabilen links-rechts Wahlhebels 36, die Stellung für einen Anlaufsensor 31 a gegenüber des Gebermagneten 32 vorbestimmt, mit Schaltpunkten, die etwa im ersten Viertel des Phasenwinkels liegen, links-oder rechts der neutralen Zahn-Zahn- Stellung, -Am Anfang des Hubes des Hebels 37 wird der Anlauf(Hall)sensor 31a z.B. wie unter Fig. 3 dargestellt, aktiviert, und der Motor startet in der vorgewählten Richtung, -Nach Erreichen der unteren Drehzahlgrenze wird der zweite Hallsensor 31 aktiviert, welcher jedoch die maximale Winkelverschiebung v aufweist, so dass der Hauptstromwinkel klein ist, und der Motor mit minimaler Leistung (bzw. Drehzahl) arbeitet, -durch Weiterdrücken des Hebels 37 wird einer der Hallsensoren 31 wie in Fig. 5 so bewegt, dass die Verschiebung v verringert wird, so dass der Hauptstromwinkel ansteigt und damit die Leistung des Motors.Such a switch can also cause the movement of a Hall sensor via a lever, for example, so that the power control function of the tool (see Fig. 5) can be represented as follows: ό -Depending on the desired direction of rotation, using the bistable left-right selector lever 36, the position for a start-up sensor 31 a relative to the transmitter magnet 32 is predetermined, with switching points that lie approximately in the first quarter of the phase angle, left or right of the neutral tooth. Tooth position, -At the beginning of the stroke of the lever 37, the start-up (Hall) sensor 31a is activated, for example, as shown in FIG. 3, and the motor starts in the preselected direction, -After reaching the lower speed limit, the second Hall sensor 31 activated, which, however, has the maximum angular displacement v, so that the main flow angle is small, and the motor operates with minimum power (or speed), - by pushing the lever 37 further, one of the Hall sensors 31 is moved as in FIG. 5 in such a way that the displacement v is reduced so that the main current angle increases and thus the performance of the motor.
Ist die Phasenverschiebung der beiden Hallsensoren 31 gleich, so arbeitet der Motor mit Volllast (Hauptstrom- und Phasenwinkel sind gleich, Flip-Flop- Betrieb) Für manche Anwendungen (Staubsauger z.B) kann der bewegliche Hallsensor 31 von der Ausgangsgrösse einer angetriebenen Vorrichtung (Vakuum, Durchfluss, Temperatur Strom, Schwingung) abhängig verstellt werden, z. B. für Druck mit Hilfe einer Zylinder-Kolben-Feder - Vorrichtung 38, was besonders preisgünstige Gesamtlösungen für die Regelung erlaubt (s. Fig.6).If the phase shift of the two Hall sensors 31 is the same, the motor operates at full load (main current and phase angles are the same, flip-flop operation). For some applications (vacuum cleaner, for example), the movable Hall sensor 31 can be of the output size of a driven device (vacuum, Flow, temperature, current, vibration) can be adjusted depending on the B. for pressure with the help of a cylinder-piston-spring device 38, which allows particularly inexpensive overall solutions for the control (see Fig. 6).
Bei einem Verbrennungsmotor eines PkWs z.B., welcher mit einem Anlasser nach der WOIn an internal combustion engine of a car, for example, which is equipped with a starter according to WO
98/23024 versehen ist, können die Schwingungen des Ottomotors mit Hilfe eines Hallsensors gedämpft werden, welcher drehschwingungsfrei gelagert ist.98/23024 is provided, the vibrations of the gasoline engine can be dampened with the help of a Hall sensor, which is mounted free of torsional vibrations.
Zeigt der Ottomotor samt Reluktanzanlasser Drehschwingungen, so fuhren diese dazu, dass der schwingungsfrei gelagerte Hallsensor sich relativ zu dem schwingenden Stator derart bewegt, dass die Reluktanzmaschine zwischen dem Motor- Generator (Bremse) Betrieb im Sinne einerIf the gasoline engine including the reluctance starter shows torsional vibrations, these lead to the vibration-free Hall sensor moving relative to the vibrating stator in such a way that the reluctance machine operates between the motor generator (brake) in the sense of a
Reduzierung der Schwingungen des Ottomotors pendelt.Reduction of the vibrations of the gasoline engine oscillates.
Diese Funktionen können selbstverständlich auch auf elektronischem Wege realisiert werden, so dass anstelle einer mechanischen Verschiebung elektrische Phasenverschiebungen zum Einsatz kommen.These functions can of course also be implemented electronically, so that electrical phase shifts are used instead of a mechanical shift.
Bei den elektronischen Lösungen mit Zeitschaltungen kommt es grundsätzlich darauf an, synchron zu momentanen Rotor-/Statorstellungen, die für die Umwandlung der elektrischen in mechanische Energie günstig sind, längere oder kürzere Hauptstromlaufzeiten zu steuern und diese ggf. abhängig von einem Sollparameter (z.B. Drehzahl) zu regeln. Für die Maschinensteuerung muss also ein Rotorstellungssignal gewonnen werden, welches unzweideutig den Drehwinkel- und ggf. die -Richtung wiederspiegelt. Dieses Signal lässt sich mit bekannten elektronischen Mittel derart verarbeiten, dass daraus Steuerungsimpulse für die Leistungsschalter 21 in flip-flop- (Vollast)- oder Leistungsregelungsmodus gewonnen werden können.In the case of electronic solutions with time switches, it is essential to control longer or shorter main current running times synchronously with the current rotor / stator positions, which are favorable for converting the electrical into mechanical energy, and if necessary depending on a setpoint parameter (e.g. speed) to regulate. A rotor position signal must therefore be obtained for the machine control, which unambiguously reflects the angle of rotation and possibly the direction. This signal can be processed using known electronic means in such a way that control pulses for the circuit breakers 21 in flip-flop (full load) or power control mode can be obtained therefrom.
Dabei ist es unerheblich, was für eine Art von Stellungssensoren eingesetzt werden, wobei diese im Laufe der Beschreibung einfachheitshalber als Hallsensoren 31 (analog, digital, differential, programmierbar) bezeichnet werden.It is irrelevant what type of position sensors are used, these being referred to as Hall sensors 31 (analog, digital, differential, programmable) for the sake of simplicity in the course of the description.
Mit Hilfe eines differentialen bzw. programmierbaren Hallsensors lassen sich direkt dieWith the help of a differential or programmable Hall sensor, the
Rotorzähne abtasten, so dass ein Phasenwechselsignal auch ohne Hilfe eines Gebermagneten 32 gewonnen werden kann. Die Rotorstellung kann im Sinne der Erfindung auch ohne Hilfe eines Sensors, durch die elektronische Ermittlung der Reluktanz der Motorphasen erfolgen, wie vom Stand der Technik bekannt.Scan the rotor teeth so that a phase change signal can also be obtained without the aid of an encoder magnet 32. In the sense of the invention, the rotor position can also take place without the aid of a sensor, by electronically determining the reluctance of the motor phases, as is known from the prior art.
Wie die Fig.3 zeigt, wo als Vergleich der flip- flop- Phasenwechselsignal eines ungeregeltenAs FIG. 3 shows, where, as a comparison, the flip-flop phase change signal of an uncontrolled one
Motors und das Sägezahn- oder Sinussignal eines Rotorstellungsgebers dargestellt sind, lassen sich aus diesen Grossen nicht nur Phasenwechsel-, sondern auch andere Steuersignale gewinnen.Motors and the sawtooth or sine signal of a rotor position encoder are shown, these variables can be used to obtain not only phase change but also other control signals.
Dabei kommen einfache elektronische Mittel zum Einsatz wie der Schmidt-Trigger. EinSimple electronic means such as the Schmidt trigger are used. On
Sägezahnsignal dieser Art kann z.B. mit Hilfe eines analogen Hallsensors 31c gewonnen werden, welches durch einen Permanentmagneten 33 polarisiert ist und sich radial vor einer mit demSawtooth signals of this type can e.g. with the help of an analog Hall sensor 31c, which is polarized by a permanent magnet 33 and radially in front of one with the
Rotor solidarisch drehenden, weichmagnetischen "Sägezahnscheibe" 32a befindet (Fig.6).The rotor is in solidarity rotating, soft magnetic "sawtooth disk" 32a (Fig. 6).
Dabei ändert sich der Magnetfeld, welches den Hallsensor ansteuert (die Reluktanz des Systems)The magnetic field that drives the Hall sensor changes (the reluctance of the system)
"sägezahnartig," so dass auch das Ausgangsignal des Hallsensors 31c (= Eingangssignal der"sawtooth-like," so that the output signal of the Hall sensor 31c (= input signal of the
Phasensteuerungstriggers) diese Form aufweist.Phase control trigger) has this shape.
Aus dem Sägezahnsignal kann über einen Pegelschalter 34 (Schmidt Trigger, s.Fig.2 u 3) einFrom the sawtooth signal, a level switch 34 (Schmidt Trigger, see Fig. 2 and 3) can be used
Phasenwechselsignal (Flip-Flop) gewonnen werden, wenn der Trigger in der Mitte derPhase change signal (flip-flop) can be obtained when the trigger is in the middle of the
Anstiegsphase (Pegel Uk) kippt (Phasenwechsel X zu Y) bzw. beim Abfallen des Signals nach der Zahnspitze Us in die Ausgangslage zurückfallt (Y zu X), s. Fig.3 vgl. Ebene a-c. Durch die Anpassung der Kippspannung Uk kann die Phasensymmetrie leicht beeinflusst werden, ohne dass die Phasenlage (beim Zurückfallen nach der Zahnspitze) sich ändert.Rise phase (level Uk) tilts (phase change X to Y) or falls back to the starting position (Y to X) when the signal drops after the tooth tip Us (see Fig. Fig. 3 cf. Level a-c. The phase symmetry can easily be influenced by adjusting the breakover voltage Uk without the phase position (when falling back after the tooth tip) changing.
Phasensymmetrie bedeutet, dass die Dauer der "high" Phasen an beiden X und Y Ausgängen, also an die Gate Elektroden Gx, Gy der Leistungsschalter 2 IX, 21 Y stets gleich ist, sei es im flip-flop- oder im Leistungsregelungsmodus. Dies ist nötig, um für den ruhigen Lauf der Maschine die Ströme der beiden Phasen gleich zu halten.Phase symmetry means that the duration of the "high" phases at both X and Y outputs, ie at the gate electrodes Gx, Gy of the circuit breakers 2 IX, 21 Y, is always the same, be it in flip-flop or in power control mode. This is necessary in order to keep the currents of the two phases the same for the smooth running of the machine.
Sollte es z. B. wegen der Eigenschaften der Bauteile jedoch dazu kommen, dass die "high" Phasen am Gate der Leistungsschalter 21X.21 Y unterschiedlich lang sind, so ist es z. B. mit der Prinzipschaltung nach Fig. 7 möglich, ein Spannungssignal Ud (Symmetrieabweichung) zu gewinnen, welches zum Abgleich der Phasensymmetrie eingesetzt wird.Should it e.g. B. because of the properties of the components, however, that the "high" phases at the gate of the circuit breakers 21X.21 Y have different lengths, it is z. B. with the basic circuit of FIG. 7 possible to obtain a voltage signal Ud (symmetry deviation), which is used to adjust the phase symmetry.
Mit Hilfe dieser Spannung Ud wird die Kippspannung Uk des Triggers 34 derart angepasst, dass sich eine Phasensymmetrie einstellt.With the aid of this voltage Ud, the breakover voltage Uk of the trigger 34 is adjusted such that a phase symmetry is established.
Die Spannung Ud ist die Potentialdifferenz an zwei Kondensatoren Cx, Cy die über Widerstände Rx, Ry, an die Gate -Elektroden Gx, Gy, der Leistungsschalter angeschlossen, wechselweise aufgeladen bzw. entladen werden und einen Spannungspegel annehmen, welcher dem Verhältnis der ein/aus Dauer des jeweiligen Schalters 2 IX. 21 Y entspricht. Dieses Phasendauersignal kann in flip-flop Modus (z. B. beim Hochlauf der Maschine) auch als analoges Drehzahlsignal eingesetzt werden.The voltage Ud is the potential difference across two capacitors Cx, Cy which are connected via resistors Rx, Ry, to the gate electrodes Gx, Gy, the circuit breaker, are charged or discharged alternately and assume a voltage level which corresponds to the ratio of the on / off Duration of the respective switch 2 IX. 21 Y corresponds. This phase duration signal can also be used as an analog speed signal in flip-flop mode (e.g. when the machine starts up).
Diese Möglichkeiten der Beeinflussung des Phasenwechsels können mit einer dynamischen, hauptstromabhängigen Variante (Fig.8) ergänzt werden, die hauptsächlich das Anlaufverhalten verbessern kann.These options for influencing the phase change can be supplemented with a dynamic, main current-dependent variant (FIG. 8), which can mainly improve the starting behavior.
Dafür wird z. B. im Magnetkreis des Gebermagneten(32)- Hallsensors 31 eine (oder mehrere) Stromschleife 322 (s.Fig.8) eingeführt, die z.B. vom Hauptstrom einer Phase oder von einem geeigneten Steuerstrom durchlaufen wird.For this z. B. in the magnetic circuit of the encoder magnet (32) - Hall sensor 31, one (or more) current loop 322 (see Fig. 8) is introduced, which e.g. is traversed by the main current of a phase or by a suitable control current.
Je nach momentaner Stromfliessrichtung und Stärke wird das Magnetfeld, welches den Hallsensor 31 und damit den Phasenwechsel steuert, beeinflusst, so dass auf diesem Wege eine Rückkopplung zwischen dem Hauptstrom Ip und dem Phasenwechsel entsteht. Damit wird eine lastabhängige Verstellung der Phasenwechselpunkte als Rückkopplung möglich. Eine solche Verstellung des Phasenwechsels kann auch mit elektronischen Mitteln der Phasenverschiebung (vom Stand der Technik bekannt) in weiteren Bereichen durchgeführt werden, wenn sie zur Optimierung des Wirkungsgrades bzw. zur Regelung des Motors nützlich ist. Dafür ist es z. B. günstig, von einem analogen Hallsensor ein Sinussignal (Fig. 3, Ebene d) zu gewinnen, weil dieses zum Zwecke der Phasenverschiebung sich leichter verarbeiten lässt. Die im Zusammenhang mit Fig. 3. beschriebenen Mittel sowie die vom Stand der Technik bekannten Mittel der Phasenverstellung sind z.B. dabei einsetzbar. Für den Anlauf des Motors ist ein Phasenwechsel in der Nähe der Zahn-Lücke- Stellung (s. Fig.l, Ecken der Rotor- und Statorzähne der Phase X) günstig; die Verschiebung des Phasenwechsels gegenüber dieser Stellung soll jedoch mit ansteigender Drehzahl zunehmen. Dafür ist z.B. günstig, wenn man mit Hilfe eines mit der Schaltfrequenz ansteigenden, leicht zu gewinnenden Drehzahl(Spannungs-)signals eine grössere Phasenverschiebung des Phasenwechsels hervorruft.Depending on the current direction of current flow and strength, the magnetic field, which controls the Hall sensor 31 and thus the phase change, is influenced, so that feedback occurs between the main current Ip and the phase change. This enables a load-dependent adjustment of the phase change points as feedback. Such adjustment of the phase change can also be carried out with electronic means of phase shift (known from the prior art) in other areas if it is useful for optimizing the efficiency or for regulating the motor. For that it is e.g. B. cheap to gain a sine signal from an analog Hall sensor (Fig. 3, level d), because this can be processed more easily for the purpose of phase shift. The means described in connection with FIG. 3 and the means of phase adjustment known from the prior art can be used, for example. A phase change in the vicinity of the tooth-gap position (see Fig. 1, corners of the rotor and stator teeth of phase X) is favorable for starting the motor; however, the shift in the phase change with respect to this position should increase with increasing speed. For example, it is advantageous to use a speed (voltage) signal that increases easily with the switching frequency to cause a larger phase shift in the phase change.
Die Grosse dieser Verschiebung wird für einen optimalen Wirkungsgrad von den Betriebsparametern (Drehzahl, Drehmoment) abhängig sein.The size of this shift will depend on the operating parameters (speed, torque) for optimum efficiency.
Eine Möglichkeit, dies zu ermitteln ist, bei konstanter (geregelter) Drehzahl bzw. Last, die Phasenverschiebung soweit zu bringen, dass der Hauptstrom Ip oder der by-pass Strom Ib den niedrigsten Wert erreichen. Letzterer (Ib) ist mit niedrigeren Verlusten messbar, ggf. sogar ohne Verluste, über die Selbstinduktionsspannung Ua. Mit einer zweckmässigen Regelschaltung kann diese Wirkungsgradoptimierung automatisch erfolgen.One way to determine this is to bring the phase shift at a constant (regulated) speed or load until the main current Ip or the by-pass current Ib reach the lowest value. The latter (Ib) can be measured with lower losses, possibly even without losses, via the self-induction voltage Ua. With an appropriate control circuit, this efficiency optimization can take place automatically.
Verwendet man anstelle eines einfachen Sensors einen programmierbaren Hallsensor, welcher auf dem gleichen Chip einstellbare Triggerbausteine aufweist, so ist es möglich, denIf you use a programmable Hall sensor instead of a simple sensor, which has trigger modules that can be set on the same chip, it is possible to use the
Schaltungsaufwand entscheidend zu reduzieren und die Phasenverschiebung der Ausgangssignale durch die Programmierung des Sensors zu steuern.Reduce circuit complexity significantly and control the phase shift of the output signals by programming the sensor.
Das rotierende Magnetfeld (die motorische Wirkung) der Maschine entsteht aus der Überlagerung des Hauptstromes Ip und des by-pass- Stromes Ib, welches stets nach der Unterbrechung desThe rotating magnetic field (the motor effect) of the machine arises from the superposition of the main current Ip and the by-pass current Ib, which always after the interruption of the
Hauptstromes der anderen Phase entsteht und die Wicklungen der beiden Phasen gleichzeitig durchläuft.Main current of the other phase arises and the windings of the two phases pass through simultaneously.
Bei Maschinen, die wie in der WO 98/23024 beschrieben, sich aus zwei Maschinenhälften (mit der gleichen Achse, mechanisch um w/2 zum Zwecke der Drehmomentglättung winkel versetzt) zusammensetzen, besteht eine Möglichkeit, die Spitzen der Selbstinduktionsspannung Ua zu reduzieren, indem man den by-pass Strom Ib nicht nur zu der komplementären Phase, also von X zu Y sondern auch zu den Phasen der zweiten Maschinenhälfte zuzuleiten; s. Fig.la.In machines which, as described in WO 98/23024, are composed of two machine halves (with the same axis, mechanically offset by w / 2 for the purpose of torque smoothing), there is a possibility of reducing the peaks of the self-induction voltage Ua by the by-pass current Ib is not only fed to the complementary phase, that is from X to Y, but also to the phases of the second half of the machine; s. Fig.la.
Die zweite Maschinenhälfte hat die gleiche Minusverbindung wie die Erste und ist mit dieser identisch. In Fig. 1 zeigen die gestrichelt, schräg gezeichneten Dioden "22" die möglichenThe second half of the machine has the same minus connection as the first and is identical to this. In Fig. 1, the dashed, diagonally drawn diodes "22" show the possible
Strompfade zu den Nebenwicklungen "113" /Leistungsschaltern "21 " der zweiten, in Fig.la skizzierten Maschine.Current paths to the secondary windings "113" / circuit breakers "21" of the second machine sketched in Fig.la.
Dies heisst, dass der by-pass Strom Ib der Phase X sich zu den Phasen Y und Y'(der zweitenThis means that the by-pass current Ib of phase X converges to phases Y and Y '(the second
Maschine gehörend) abzweigt, oder er wird alleine der Y' Phase zugeleitet, wenn dies für den Wirkungsgrad günstig ist. Mit dem by-pass Strom Ib' der zweiten Maschinenhälfte wird ähnlich verfahren. Sowohl der Haupt- wie der wesentlich schwächere by-pass-Strom (s. Fig. 3) lassen sich, stets voneinander abhängig, in gewissen Grenzen zur Optimierung der Motorfunktion steuern, so können, derart eingestellt, Verluste minimiert werden. Die Hauptverluste sind: a)-ohmsche Verluste in Wicklungen und Leistungsschaltern, die massgeblich von derMachine belonging) branches, or it will be directed to the Y ' phase alone if this is for the Efficiency is cheap. A similar procedure is followed with the by-pass current Ib 'of the second half of the machine. Both the main and the much weaker by-pass current (see FIG. 3) can, depending on one another, be controlled within certain limits for optimizing the motor function, and in this way, losses can be minimized. The main losses are: a) Ohmic losses in windings and circuit breakers, which are significant from the
Stromspitzen abhängig sind, die man also möglichst vermeiden sollte, b)-Schaltverluste, die eine Vermeidung zu vieler Schaltvorgänge verlangen, c)-Verluste durch Spitzen der Selbstinduktionsspannung, (von den Stromspitzen abhängig) die imCurrent peaks are dependent, which should therefore be avoided if possible, b) switching losses, which require avoiding too many switching operations, c) losses due to peaks in the self-induction voltage, (depending on the current peaks) which in
Avalanche-Modus von den Leistungsschaltern 21 absorbiert sind und diese gefährden, d)- Eisenverluste, die in etwa mit den Verlusten unter a) und b) zusammenhängen.Avalanche mode are absorbed by the circuit breakers 21 and endanger them, d) - iron losses, which are roughly related to the losses under a) and b).
Um den bestmöglichen Wirkungsgrad zu erreichen, ist also nötig, mit möglichst wenigenTo achieve the best possible efficiency, it is necessary with as few as possible
Schaltvorgängen einen zweckmässigen Verlauf des Hauptstromes Ip zu erreichen, d.h insbesonders hohe Werte zum Zeitpunkt der Abschaltung zu vermeiden. Für einigeSwitching operations to achieve an appropriate course of the main current Ip, i.e. to avoid particularly high values at the time of switching off. For some
Betriebszustände ist es unter Umständen zweckmässig, eine zusätzliche Unterbrechung desOperating conditions, it may be advisable to interrupt the
Hauptstromes Ip in Kauf zu nehmen, (s.Ebene e, rechte Seite) wenn dadurch hohe Stromspitzen vermieden werden, wobei sich als Folge eine Erhöhung des Wirkungsgrades einstellten.Take the main current Ip into account (see level e, right side) if high current peaks are avoided, which results in an increase in efficiency.
Dadurch hat der vom Motor aufgenommene Strom eine geringere Welligkeit, und der ggf. zurAs a result, the current drawn by the motor has a lower ripple, and possibly to
Glättung notwendige Elko wird kleiner. Fig. 3 -Ebene a,b, zeigen typische Verläufe desThe electrolytic capacitor required for smoothing becomes smaller. Fig. 3 -level a, b, show typical courses of the
Hauptstromes in einen ungeregelten oder nur über die Verzögerung t geregelten Motor.Main current in an uncontrolled motor or only regulated via the delay t.
Die Stromspitzen Is zum Phasenende lassen sich z.B. dadurch verringern, dass zu der Phasenlage t2, (s. Ebene a und e), wo der Hauptstrom Ip einen niedrigeren Wert hat, die Gate desThe current peaks Is at the end of the phase can be e.g. by reducing that to the phase position t2, (see plane a and e), where the main current Ip has a lower value, the gate of
Leistungsschalters 21 für die Zeit t3 am minus- Potential (Ground) kurzgeschlossen wird, was den Hauptstrom insbesondere im hinteren Bereich reduziert, s. Ebene e.Circuit breaker 21 is short-circuited for the time t3 at the minus potential (ground), which reduces the main current, in particular in the rear area, see FIG. Level e.
Die Leistungsregelung sorgt dafür, dass die Drehzahl nicht abfallt und reduziert t auf tl, wobei der Hauptstrom insgesamt auf dem Nennwert bleibt, jedoch ohne die ausgeprägte Spitze Is, was zu einer Steigerung des Wirkungsgrades beitragen kann. Um den Anlaufstrom des Motors zu begrenzen, kann man den Hauptstrom innerhalb der Phasendauer T beim Erreichen eines vorgegebenen Spitzenwertes Iv (s.Ebene E, links) ein- oder mehrmals um eine konstante oder parametrisch variable Dauer t3 unterbrechen, wie unter Fig.3, Ebene e gezeigt. Die Verzögerung zum Phasenanfang ist nicht vorhanden (t=0). Die Wiedereinschaltung des Hauptstromes kann z. B. erfolgen wenn der by-pass- Strom auf einen vorgegebenen Wert gesunken ist. Diese Anlaufstrombegrenzung kann auch als Schutzfunktion fungieren und erfolgt z.B. mit Hilfe eines Transistors 42, s. Fig.9.The power control ensures that the speed does not drop and reduces t to tl, whereby the main current remains at the nominal value, but without the pronounced peak Is, which can contribute to an increase in efficiency. In order to limit the starting current of the motor, the main current can be interrupted one or more times within the phase duration T upon reaching a predetermined peak value Iv (see level E, left) by a constant or parametrically variable duration t3, as in FIG. 3, Level e shown. There is no delay to the beginning of the phase (t = 0). The restart of the main current can, for. B. take place when the by-pass current has dropped to a predetermined value. This starting current limitation can also function as a protective function and is carried out, for example, with the aid of a transistor 42, see. Fig. 9.
Weil der Anfang und das Ende der Phase vorgegeben sind und die Wicklungen der betroffenen Joche, sei es über Haupt-oder by-pass -Strom ständig durchflössen sind, bedeutet dies grundsätzlich keine Abkehr vom Flip-Flop- Anlaufmodus.Because the start and end of the phase are predetermined and the windings of the affected yokes, whether through the main or by-pass current, are constantly flowing through, this basically means no departure from the flip-flop start-up mode.
Ohne diese Schutzfunktion kann besonders beim Anlauf des Motors nicht vermieden werden, dass der zu kommutierende Hauptstrom hohe Werte erreicht. Dadurch erreichen auch die Spitzen der Selbstinduktionsspannung Ua sehr hohe Werte, die trotz des by-pass -Stromes Ib die Spannungsfestigkeit der Leistungsschalter 21 (Mosfets, IGBT's) überschreiten. Die Energie der im Avalanchemodus "gekappten" Spannungsspitzen (=avalanche clamping) gefährden jedoch die Leistungsschalter. Es ist daher günstiger, diese Spitzen durch Ansteuerung der Gate, also durch Leitfähigkeit des Chips in Wärme umzuwandeln (active clamping). Dies gelingt mit Hilfe der in Fig.9 gezeigten Schaltung, wo über die Zenerdiode 40 und durchWithout this protective function, especially when starting the motor, it cannot be avoided that the main current to be commutated reaches high values. As a result, the peaks of the self-induction voltage Ua also reach very high values which, despite the by-pass current Ib, exceed the dielectric strength of the circuit breakers 21 (Mosfets, IGBT's). However, the energy of the voltage peaks (= avalanche clamping) "capped" in avalanche mode endanger the circuit breakers. It is therefore cheaper to convert these peaks into heat by controlling the gate, i.e. by means of the chip's conductivity (active clamping). This is achieved with the aid of the circuit shown in FIG. 9, wherever through the Zener diode 40 and through
Sperrung des Transistors 41 die Gate ein positives Potential bekommen wird, (21 wird leitend) sobald die an den Leistungsschalter 21 angelegte Spannung sich dem Avalanchewert nähert und dadurch die Zenerspannung überschreitet.Blocking the transistor 41 the gate will get a positive potential (21 becomes conductive) as soon as the voltage applied to the power switch 21 approaches the avalanche value and thereby exceeds the zener voltage.
Wie Fig. 9 zeigt, ist die Gate über den open- colector- Ausgang des Hallsensors 31 (As FIG. 9 shows, the gate is via the open-colector output of the Hall sensor 31 (
Phasensteuerung) und zusätzlich über einen Reihen- (41) bzw einen Paralleltransistor 42 steuerbar.Phase control) and additionally controllable via a series (41) or a parallel transistor 42.
Dadurch kann die Gate-Steuerung bei Bedarf von der Phasensteuerung abgekoppelt werden, um z. B. die wichtigsten Betriebs- und Schutzfunktionen des Motors zu realisieren, wie: a)- Ein-/ Ausschaltung, b)- Leistungs-, Drehzahlregelung c)- Über- wie Unterspannungsschutz, d)- thermische Abschaltung, Strombegrenzung, und Kurzschlussschutz, e)-Schutz gegen induktive Spannungsspitzen, wie bereits erwähnt. f)-BremsungAs a result, the gate control can be decoupled from the phase control, if necessary, in order, for. B. to realize the most important operational and protective functions of the motor, such as: a) - on / off switching, b) - power and speed control c) - over- and undervoltage protection, d) - thermal shutdown, current limitation, and short-circuit protection, e ) Protection against inductive voltage spikes, as already mentioned. f) braking
Der Transistor 42 übernimmt Schutzfunktionen und sollte die Gate am minus Potential kurzschliessen, falls einer der unter c) oder d) aufgeführten Zuständen eintritt.The transistor 42 takes over protective functions and should short-circuit the gate at the minus potential if one of the states listed under c) or d) occurs.
Aus der WO 96/09683 ist eine Reluktanzmaschine bekannt, die keinen Stator, sondern zwei unabhängige Rotoren 1 ,2 hat, wobei ersterer, der Feldrotor 1 , wie Fig. 10 zeigt (einem drehendenA reluctance machine is known from WO 96/09683, which does not have a stator but two independent rotors 1, 2, the former, the field rotor 1, as shown in FIG. 10 (a rotating one
Stator ähnlich), über zwei Bürsten 34-bzw. Schleifringe mit dem Hauptstrom Ip versorgt wird. Der Feldrotor trägt auf dem Rahmen 5 die Leistungsschalter 21 und einen Teil der Phasen- und Drehzahlsteuerung, die also beweglich, für eine Einstellung von außen unzugänglich sind. Für diese Art von Einstellungen ist also notwendig eine kontaktlose Übertragung z. B. des von außen vorgegebenen Drehzahlsollwertes durchzuführen, die mit Hilfe eines axial eingebauten, mitrotierenden Hallsensors 39 vorgenommen wird, welcher über eine feststehende Steuerwicklung 49 angesteuert wird.Stator similar), over two brushes 34 or. Slip rings are supplied with the main current Ip. The field rotor carries on the frame 5 the circuit breakers 21 and part of the phase and speed control, which are therefore movable and inaccessible for adjustment from the outside. For this type of settings, contactless transmission is necessary. B. to carry out the externally predetermined speed setpoint, which is carried out with the aid of an axially installed, rotating Hall sensor 39, which is controlled via a fixed control winding 49.
Mit Hilfe dieser Bauteile 39, 49, ist z. B. möglich, die Zeitbasis, welche die Einschaltverzögerung t der Leistungsschalter 21 (die Leistungsregelung) steuert, die sich auf der mitrotierender Platine 45 des Feldrotors 1 befindet, zu regeln. Die Phasensteuerung dreht sich mit dem Feldrotor. Während der eingestellten Verzögerung t ist die Steuerwicklung 49 bestromt. Diese steuert den Hallsensor 39, welcher die beschriebene Leistungsregelung kontrolliert. Da die Zeitbasis durch Phasenwechsel, also durch die steile Abnahme des Hauptstromes Ip gesteuert wird, könnte dieser elektronisch leicht zu erkennende Vorgang sogar eine außenstehende Zeitbasis starten. Die Vorteile der Erfindung beruhen auf der Einfachheit derWith the help of these components 39, 49, z. B. possible to regulate the time base, which controls the switch-on delay t of the power switch 21 (the power control), which is located on the rotating board 45 of the field rotor 1. The phase control rotates with the field rotor. The control winding 49 is energized during the set delay t. This controls the Hall sensor 39, which controls the power control described. Since the time base is controlled by phase changes, that is to say by the steep decrease in the main current Ip, this process, which can be easily recognized electronically, could even start an external time base. The advantages of the invention are based on the simplicity of the
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(Leistungs) Schaltungen, die eine preiswerte Realisierung gestatten.(Power) circuits that allow inexpensive implementation.
Im Folgendem werden drei Schaltungsbeispiele (Fig. 1 1, 12,13) für die Drehzahlregelung beschrieben, die für den Motor nach Fig.l einsetzbar sind. Die Schaltung des Motors wurde vereinfacht dargestellt und je nach Beispiel unterschiedlich ergänzt.In the following three circuit examples (Fig. 1 1, 12, 13) for the speed control are described, which can be used for the motor according to Fig.l. The circuit of the motor was shown in a simplified manner and supplemented differently depending on the example.
Die zwei by-pass-Dioden (in Reihe mit den by-pass Wicklungen 1 13)wurden funktionsgleich durch eine einzige Diode 221 ersetzt, deren Kathode direkt mit dem Plusanschluss verbunden ist.The two by-pass diodes (in series with the by-pass windings 1 13) were replaced with the same function by a single diode 221, the cathode of which is connected directly to the positive connection.
Zum Zwecke der Regelung muss die Ansteuerung der Gate-Elektroden der Leistungsschalter 21 am Anfang der Phase von der Phasenumschaltung abgekoppelt werden.For the purpose of regulation, the control of the gate electrodes of the power switches 21 must be decoupled from the phase changeover at the beginning of the phase.
Um eine Verzögerung zu bewirken, ist es am einfachsten, ein von der Phasensteuerung in Gang ? gesetztes RC-Glied mit einem Pegeldiskriminator (Trigger) zu kombinieren, so dass am Ausgang des Triggers während der Verzögerung t ein low Signal erscheint, welcher die Gate desTo cause a delay, is it easiest to start one from the phase control ? Combine set RC element with a level discriminator (trigger), so that a low signal appears at the output of the trigger during the delay t, which is the gate of the
Leistungsschalters der aktiven Phase des Motors "low" schaltet.Circuit breaker of the active phase of the motor switches "low".
Die Abschaltung einer Phase (Wechsel high-low) muss also die Einschaltverzögerung t desThe shutdown of a phase (change high-low) must the switch-on delay t des
Leistungsschalters 21 der nächsten Phase auslösen. 30 Die Fig. 11 zeigt zwischen der Schaltung eines Motors (links der gestrichelten Linie) und demTrip circuit breaker 21 of the next phase. 30 Fig. 11 shows between the circuit of an engine (left of the dashed line) and the
Pegelschalter (hier Schmitt-Trigger, rechts der Punktlinie) ein Realisierungsbeispiel derLevel switch (here Schmitt trigger, right of the dotted line) is an example of the implementation
Erfindung. Der Motor mit zwei Phasen X und Y hat Hauptwicklungen 112 in Reihe mit denInvention. The two phase X and Y motor has main windings 112 in series with that
Leistungsschaltern 21 (beide mit einer Inversdiode versehen) die vom Hauptstrom Ip durchflössen sind. Die Nebenwicklungen 1 13 sind vom by-pass Strom Ib durchflössen, welcher durch die by-pass Diode 221 zu der Plusleitung fließt. Die Gate Elektroden Gx, Gy der Leistungsschalter 21, werden von den Widerständen Rg "hochgezogen", falls der Ein-Ausschalter ID geschlossen ist. Diese werden jedoch vom digitalen Hallsensor 31 mit komplementären (flip-flop) Ausgängen Hx, Hy (=Phasensteuerung) nicht mehr direkt, sondern über die Dioden Dl zum Minuspotential "heruntergezogen" (pulled down).Circuit breakers 21 (both provided with an inverse diode) through which the main current Ip flows. The secondary windings 1 13 are traversed by the by-pass current Ib, which flows through the by-pass diode 221 to the positive line. The gate electrodes Gx, Gy of the circuit breaker 21 are "pulled up" by the resistors Rg if the on-off switch ID is closed. However, these are no longer directly "pulled" by the digital Hall sensor 31 with complementary (flip-flop) outputs Hx, Hy (= phase control), but via the diodes D1 to the negative potential.
Bis hier gleicht die Funktion der eines ungeregelten Motors.Up to here, the function is the same as that of an uncontrolled motor.
Die komplementären Ausgänge Hx, Hy des Hallsensors 31 , vor dem sich der Gebermagnet 32 dreht, sind, um Signale für die Regelung zu erhalten, an den "hochzieh" (pull-up) Widerständen Rt angeschlossen. Durch diese werden während der "high" Zeit der Ausgängen Hx, Hy des Hallsensors 31 die Kondensatoren Ct aufgeladen.The complementary outputs Hx, Hy of the Hall sensor 31, in front of which the sensor magnet 32 rotates, are connected to the “pull-up” resistors Rt in order to receive signals for the regulation. These charge the capacitors Ct during the "high" time of the outputs Hx, Hy of the Hall sensor 31.
Die Aufladung kann in Bedarfsfall zur Verbeserung des Regelungsverhaltens über die Dioden Di (Punktlinie) beschleunigt werden.If necessary, charging can be accelerated via diodes Di (dotted line) to improve the control behavior.
Wird einer der open-collector Ausgängen Hx, Hy, des Hallsensors 31 "low", so entlädt sich der jeweilige Kondensator Ct über diesem bzw. über dem Reihenwiderstand Rt, wobei letztere RC-If one of the open-collector outputs Hx, Hy, of the Hall sensor 31 becomes "low", the respective capacitor Ct discharges above this or above the series resistor Rt, the latter RC-
Glieder (Rt, Ct) bilden, die die Verzögerung t für jede Phase zum Zwecke der Drehzahlregelung bestimmenForm elements (Rt, Ct) that determine the delay t for each phase for the purpose of speed control
An der Verbindungsstelle Rt-Ct erscheint beim Phasenwechsel ein asymptotisch abnehmendesAt the connection point Rt-Ct, an asymptotically decreasing appears during the phase change
Minuspotential Ut.Minus potential Ut.
Diese negative Spannung, die entweder von der X oder Y-Phase stammt, verursacht über dieThis negative voltage, which comes from either the X or Y phase, causes across the
Dioden De und den Widerstand Re einen Strom It welcher den Schmitt- Trigger ST kippt.Diodes De and the resistor Re a current It which tilts the Schmitt trigger ST.
Dadurch wird der Ausgangstransistor Ta leitend. Dadurch bleibt auch nach dem Phasenwechsel die jeweilige Gate-Elektrode des aktiven Leistungsschalters 21 für die Zeit t über die Dioden Dt bzw. den Transistor Ta und den niederohmigen Widerstand Rl an dem -Potential angeschlossen, also "low".As a result, the output transistor Ta becomes conductive. As a result, even after the phase change, the respective gate electrode of the active power switch 21 remains connected to the -potential for the time t via the diodes Dt or the transistor Ta and the low-resistance resistor R1, that is to say “low”.
Die Verzögerung t des Hauptstromes Ip wird durch den Potentiometer Pt eingestellt, welcher einen einstellbaren Strom Is in Richtung der Basis des Eingangstransistors Te leitetThe delay t of the main current Ip is set by the potentiometer Pt, which conducts an adjustable current Is towards the base of the input transistor Te
( S oll Werteinstellung) . Die Substraktion des Sollwertstromes Is und des zeitlich variablen Stromes It ergibt einen resultierenden Basisstrom Ie.(Desired value setting). The subtraction of the setpoint current Is and the time-variable current It results in a resulting base current Ie.
Wenn dieser den Schwellwert erreicht, wird der Transistor Te leitend, wobei derWhen this reaches the threshold, the transistor Te becomes conductive, the
Ausgangstransistor Ta sperrt, so dass die jeweilige Gate der Leistungsschalter 21 über denOutput transistor Ta blocks, so that the respective gate of the power switch 21 on the
Widerstand Rg "hochgezogen" werden kann. Der Leistungsschalter 21 wird dadurch leitend, der Hauptstrom Ip setzt also im Sinne der Erfindung nach der Verzögerung t ein.Resistor Rg can be "pulled up". The circuit breaker 21 thereby becomes conductive, the main current Ip therefore begins in the sense of the invention after the delay t.
Die Drehzahlregelungsschaltung (rechts der gestrichelten Linie) kann auf einer getrennten Platine angebracht werden, die an einem ungeregelten Motor (z.B. über eine Steckverbindung) angeschlossen werden kann. Das Gleiche gilt auch für die Schaltung nach Fig. 12. Am Eingang des Schmitt-Triggers kann in vielfaltiger Weise Einfluss auf dem Basisstrom Ie ausgeübt werden, um die Funktionen der Regelung zu verfeinern oder den Motor zu schützen. An dieser Stelle (s. Pfeile) kann ein Steuerstrom eingespeist oder abgezogen werden, entweder um die Verzögerung t zu beeinflussen (Rückkopplungsfunktionen z.B.) oder den Motor im FalleThe speed control circuit (on the right of the dashed line) can be attached to a separate circuit board that can be connected to an uncontrolled motor (e.g. via a plug connection). The same also applies to the circuit according to FIG. 12. At the input of the Schmitt trigger, influence on the base current Ie can be exerted in a variety of ways in order to refine the functions of the control or to protect the motor. At this point (see arrows) a control current can be fed in or withdrawn, either to influence the delay t (feedback functions e.g.) or the motor in the case
10 einer Gefährdung durch dauerhafte Sperrung des Eingangstransistors Te zu stoppen. Die Verzögerung t (die Drehzahl des Motors) kann z.B sinnvollerweise in den folgenden Situationen beeinflusst werden:10 to stop a hazard by permanently blocking the input transistor Te. The deceleration t (the speed of the motor) can, for example, be influenced in the following situations:
- Als Rückkopplung zur Drehzahlregelung; sinkt die Drehzahl unter dem Sollwert, so wird die Verzögerung t reduziert, um den Hauptstrom zu erhöhen.- As feedback for speed control; If the speed drops below the setpoint, the delay t is reduced in order to increase the main current.
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- Als Anlaufstrombegrenzung; erreichen der Anlaufstrom oder die Selbstinduktionsspannung Ua zu hohe Werte, so wird die Verzögerung t erhöht, um den Hauptstrom Ip zu senken.- Zur Temperaturstabilisierung; steigt die Temperatur des Motors oder einzelner seiner Teile an, so wird die Verzögerung t vergrössert.- As a starting current limitation; If the starting current or the self-induction voltage Ua reach too high values, the delay t is increased in order to lower the main current Ip. - For temperature stabilization; If the temperature of the engine or of individual parts rises, the delay t is increased.
- Die Drehzahl des Motors lässt sich über die Schaltfrequenz am Ausgang der Phasensteuerung- The speed of the motor can be adjusted via the switching frequency at the output of the phase control
20 ermitteln, die sich ggf. in ein Analogsignal umwandeln lässt. Zumindest eines der Signale vorgegebener Spannung am Ausgang der Phasensteuerung wird dafür (s. Fig. 1 1, unterhalb der fettgestrichelten Linie) über einen Kondensator Ca (etwa 0,1 μF) einer Schaltung zugeleitet, die die Auflade-Entladeströme des Kondensators Ca über zwei Dioden D+, D- trennt und diese durch Integration zur Aufladung zweier Kondensatoren C+, C- (5-1000μF) mit paralellgeschalteten20 determine, which can be converted into an analog signal if necessary. For this purpose, at least one of the signals of predetermined voltage at the output of the phase control (see FIG. 11, below the bold dashed line) is fed via a capacitor Ca (approximately 0.1 μF) to a circuit which charges the charge-discharge currents of the capacitor Ca via two Separates diodes D +, D- and integrates them to charge two capacitors C +, C- (5-1000μF) with parallel connections
25 Entladewiderständen Rd zuführt.25 discharge resistors Rd supplies.
Die positive bzw. negative Aufladung der Kondensatoren C+ oder C- ist der Drehzahl proportional und jede dieser Spannungen lässt sich bei Bedarf zu Regelungszwecken einsetzen. Wird anstelle der Widerstände Rd+, Rd- an den Verbindungspunkten zwischen den Dioden D+, -,n D- und den Kondensatoren C+, C- ein Potentiometer Pi angeschlossen, so lässt sich an dessen Cursor ein vom negativen bis zum positiven einstellbares (Rückmelde)Signal gewinnen, welches der Drehzahl proportional ist und z.B. als Rückopplungsstrom zum Eingang des Schmitt-Triggers ST zugeführt werden kann. Um z.B. einen Sanftanlauf des Motors zu bewirken, werden die Werte der Entladewiderstände Rd bzw. der Kondensatoren C+, C- derart ausgewählt, dass einer der Kondensatoren C+, C- langsamer die Spannung erreicht, die der Drehzahl des Motors entspricht. Das an dem Potentiometer Pi abgegriffene Signal hat nach der Einschaltung des Motors eine langsamere Veränderung und kann dadurch verwendet werden, um die Verzögerung t allmählich zu reduzieren, also einen Sanftanlauf zu bewirken.The positive or negative charging of the capacitors C + or C- is proportional to the speed and each of these voltages can be used for control purposes if required. If, instead of the resistors Rd +, Rd-, a potentiometer Pi is connected to the connection points between the diodes D +, -, n D- and the capacitors C +, C-, the cursor can be used to set a (feedback) signal that can be adjusted from negative to positive win, which is proportional to the speed and can be supplied, for example, as a feedback current to the input of the Schmitt trigger ST. In order, for example, to cause the motor to start smoothly, the values of the discharge resistors Rd or the capacitors C +, C- are selected such that one of the capacitors C +, C- reaches the voltage which corresponds to the speed of the motor more slowly. The signal tapped at the potentiometer Pi has a slower change after the motor is switched on and can therefore be used to gradually reduce the delay t, ie to bring about a smooth start.
Fig. 12 zeigt eine Schaltung, die eine Drehzahlregelung- und -begrenzung durch die vorhin beschriebene Einschaltverzögerung ermöglicht, bei welcher diese Verzögerung mittels einer Spannung gesteuert ist, die mit der Drehzahl ansteigt. Wie ersichtlich, hat diese Schaltung Bauteile,(Rg, Dt, Rc, Ct, ST) die denen der Fig.11 entsprechen und in Zusammenhang mit dieser beschrieben wurden.FIG. 12 shows a circuit which enables speed control and limitation by means of the switch-on delay described above, in which this delay is controlled by means of a voltage which increases with the speed. As can be seen, this circuit has components (Rg, Dt, Rc, Ct, ST) which correspond to those of FIG. 11 and have been described in connection with this.
Die Kondensatoren Ct werden hier jedoch über zwei Diodenpaare D+, D- aufgeladen bzw. entladen. Der Positivanteil der Ströme, die durch die Kondensatoren Ct fliessen, lädt über die Dioden D+ bzw. den Widerstand Rv den Integrationskondensator Cv auf, so dass dessen mittlere Ladespannung der Drehzahl proportional ist. Der Widerstand Rl dient dazu, die Kondensatoren Ct über die Dioden D- zu entladen, wenn die jeweiligen Ausgänge Hx, Hy, des Hallsensors 31 sich am Minuspotential befinden. Die Kapazität dieses Kondensators Cv und der Widerstand Rv sind so gewählt, dass an der Kathode der Dioden D+ eine Spannung Uv entsteht, dessen mittlererHowever, the capacitors Ct are charged or discharged via two pairs of diodes D +, D-. The positive portion of the currents flowing through the capacitors Ct charges the integration capacitor Cv via the diodes D + or the resistor Rv, so that its average charging voltage is proportional to the speed. The resistor R1 serves to discharge the capacitors Ct via the diodes D- when the respective outputs Hx, Hy, of the Hall sensor 31 are at the negative potential. The capacitance of this capacitor Cv and the resistance Rv are selected so that a voltage Uv, the middle one, arises at the cathode of the diodes D +
Wert dem Ladezustand des Integrationskondensators Cv (der Drehzahl) entspricht, die jedoch eine ausreichende Welligkeit hat,(die vorwiegend über durch den Spannungabfall an demValue corresponds to the state of charge of the integration capacitor Cv (the speed), but which has sufficient ripple (which is mainly due to the voltage drop across the
Widerstand Rv entsteht), um den Transistor Tv innerhalb der Phasendauer zu schalten.Resistor Rv arises) to switch transistor Tv within the phase duration.
Der Widerstand Rf und der Kondensator Cf dienen dazu, aus dieser Spannung Uv etwaigeThe resistor Rf and the capacitor Cf serve to remove any potential from this voltage Uv
Störanteile zu filtern.Filter interference components.
Der Ladezustand des Kondensators Cv, also die Anstiegsrate dieser Spannung mit der Drehzahl lässt sich mit Hilfe des Potentiometers Pv anpassen, so dass mit dessen Hilfe eineThe state of charge of the capacitor Cv, i.e. the rate of increase of this voltage with the speed, can be adjusted with the help of the potentiometer Pv, so that a
Drehzahlregelung erfolgt.Speed control takes place.
Funktionsweise: Wenn die Drehzahl des Motors einen über den Potentiometer Pv eingestelltenHow it works: When the speed of the motor is set via the potentiometer Pv
Wert unterschreitet, ist die Spannung am Kondensator Cv niedrig genug, damit der Transistor Tv auch zum Phasenanfang (wenn die Kondensatoren Ct sich in der Aufladephase befinden) nicht leitend wird.The value at the capacitor Cv is low enough so that the transistor Tv does not become conductive even at the beginning of the phase (when the capacitors Ct are in the charging phase).
Steigt die Drehzahl des Motors an, so steigt die Spannung am Kondensator Cv an und ebenso dieIf the speed of the motor increases, the voltage on the capacitor Cv increases and so does the
Spannung Uv an der Kathode der Diode D+.(Die Widerstände Rc, Rv und der Kondensator Ct bilden einen Spannungsteiler). Weil der der einzuschaltenden Phase entsprechende Kondensator Ct zum Phasenanfang entladen ist, hat die Spannung Uv zu diesem Zeitpunkt den höchsten Wert.Voltage Uv at the cathode of diode D +. (The resistors Rc, Rv and the capacitor Ct form a voltage divider). Because the capacitor Ct corresponding to the phase to be switched on is discharged at the beginning of the phase, the voltage Uv has the highest value at this time.
Der Transistor Tv wird zum Phasenanfang leitend und sperrt den leitend polarisierten Transistor Te des Schmitt-Triggers, so dass dadurch der Ausgangstransistor Ta leitend wird. Die Gate — Elektroden der Leistungsschalter 21 bleiben so an der Masse angeschlossen und dieser (21) gesperrt. Steigt nach einer Verzögerung t die Spannung an dem Kondensator Ct an, so sinkt die Spannung Uv ausreichend, damit der Transistor Tv sperrt. Damit sperrt auch der Ausgangstransistor Ta und der entsprechende Leistungsschalter 21 wird nach der Verzögerung t leitend. Dieser Vorgang wiederholt sich für jede Phase und die Verzögerung t nimmt aufgrund der beschriebenen Vorgänge einen Wert an, welcher der eingestellten Drehzahl entspricht. Weil die Ladespannung des Kondensators Cv dem Hauptstrom beeinflusst, lässt sich durch die Erhöhung dieser Spannung der Belastungszustand des Motors, auch von der Drehzahl unabhängig, reduzieren bzw. steuern.The transistor Tv becomes conductive at the beginning of the phase and blocks the conductive polarized transistor Te of the Schmitt trigger, so that the output transistor Ta thereby becomes conductive. The gate electrodes of the circuit breakers 21 thus remain connected to the ground and the latter (21) is blocked. If after a delay t the voltage across the capacitor Ct rises, the voltage Uv drops sufficiently for the transistor Tv to block. This also blocks the output transistor Ta and the corresponding power switch 21 becomes conductive after the delay t. This process is repeated for each phase and the delay t takes on a value based on the described processes, which corresponds to the set speed. Because the charging voltage of the capacitor Cv influences the main current, the load state of the motor can be reduced or controlled by increasing this voltage, regardless of the speed.
Hier können also weitere Steuerungseinflüsse spannungserhöhend- bzw. senkend eingreifen. Wie oben erläutert, kann der Status der Maschine, von verschiedenen Parametern abhängig an der Gate- Elektroden Gx, Gy der Maschine kontrolliert werden. Angesichts der Schaltungen nach Fig.l 1-13 ist jedoch einfacher, die unter a) bis f) beschriebenen Funktionen dadurch zu erreichen, dass man die Steuerparameter nicht direkt, sondern am Eingang des Pegelschalters ST bzw. am Eingang der Treiberbausteine der einzelnen Phasen beeinflusst.Here, other control influences can intervene to increase or decrease the voltage. As explained above, the status of the machine can be checked depending on various parameters on the gate electrodes Gx, Gy of the machine. Given the circuits according to Fig.l 1-13, however, it is easier to achieve the functions described under a) to f) by not influencing the control parameters directly, but at the input of the level switch ST or at the input of the driver modules of the individual phases .
Fig. 13 Zeigt eine weitere Schaltung, wo im Prinzip die Funktion des Schmitt- Triggers samt Invertiertransistor lt. Fig. 12 über zwei spezielle Steuerungsbausteine/Phase (mit Schwellwertschalterfunktion, hier Mosfet-Treiber, z.B der Typs Micrel (Mic 445 IB)) realisiert wurde.Fig. 13 shows a further circuit, where in principle the function of the Schmitt trigger including the inverting transistor according to Fig. 12 is implemented via two special control modules / phase (with threshold switch function, here Mosfet driver, eg the Micrel type (Mic 445 IB)) has been.
Diese Variante gestattet aufgrund kürzerer Schaltzeiten eine bessere Ansteuerung, insbesondere grösserer Mosfets oder parallelgeschalteter Mosfetgruppen. Die Schaltung nach Fig. 12 wurde dafür wie folgt geändert:This variant allows better control due to shorter switching times, in particular larger mosfets or mosfet groups connected in parallel. The circuit according to FIG. 12 was changed as follows:
- Je ein Mosfet- Treiber Dr/ Phase mit dem invertierenden Ausgang O an Gate angeschlossen ersetzt Schmitt- Trigger ST und Invertiertransistor Tv. - Die Dioden Dl und die Hochzieh- (pull-up) Widerstände Rg für die Gate- Elektroden entfallen, weil jetzt die Ausgänge O der zwei Mosfet- Treiber DrX, DrY, die Gate- Elektroden Gx, Gy unmittelbar über bidirektionale Ströme auf- bzw. entladen. - Die Ausgänge des Hallsensors 31 steuern die Eingänge I der Mofsfet- Treiber derart, dass deren Ausgänge ,.low'" sind, (Schalter 21 gesperrt)wenn der jeweilige Ausgang des Hallsensors 31 (Phasenumschaltung)"high" ist.- A Mosfet driver Dr / Phase each with the inverting output O connected to the gate replaces Schmitt trigger ST and inverting transistor Tv. - The diodes Dl and the pull-up resistors Rg for the gate electrodes are dispensed with, because the outputs O of the two Mosfet drivers DrX, DrY, the gate electrodes Gx, Gy are opened and closed directly via bidirectional currents unload. - The outputs of the Hall sensor 31 control the inputs I of the Mofsfet drivers in such a way that their outputs are .low '" (switch 21 blocked) when the respective output of the Hall sensor 31 (phase switch) is" high ".
- Die Spannung Uv (analoges Drehzahlsignal mit überlagertem Wechselspannungsanteil) wurde über die Entkopplungsdioden De direkt den Eingängen I der Mosfet- Treiber Dr zugeführt. Die Funktion ist der der Schaltung nach Fig. 12 ähnlich:- The voltage Uv (analog speed signal with superimposed AC voltage component) was fed directly to the inputs I of the Mosfet driver Dr via the decoupling diodes De. The function is similar to that of the circuit according to FIG. 12:
- Wenn der Ausgang Hx des Hallsensors 31 "low" ist, ist der Ausgang des Treibers DrX „high", und der Motor startet in flip- flop Betrieb (ohne Regelung).- If the output Hx of the Hall sensor 31 is "low", the output of the driver DrX is "high" and the motor starts in flip-flop mode (without control).
- Überschreitet die Drehzahl eine vorgegebene Grenze, so steigt die Spannung Uv an und die Eingänge der Treiber (DrX) bekommen kurzzeitig Werte der Spannung Uv, die über der Eingangsschwelle der Treiber (ca. 1 ,5V) liegen, so dass deren Ausgänge (die Gate- Elektroden) nur nach dem Abklingen dieser Spannung, also nach einer Verzögerung t. ..high" werden können. so dass der Motor in Leistungsregelungsmodus arbeitet.- If the speed exceeds a predetermined limit, the voltage Uv increases and the inputs of the drivers (DrX) briefly get values of the voltage Uv that are above the input threshold of the drivers (approx.1.5V), so that their outputs (the Gate electrodes) only after this voltage has decayed, ie after a delay t. ..high "so that the engine works in power control mode.
Vom Stand der Technik ist bekannt, dass durch Phasenverschiebung oder Umschaltung zwischen zwei Hallsensoren 31 , 31 ' ein Wechsel zwischen Motor-Generatorfunktion (Bremse) bewirkt wird.It is known from the prior art that a change between the motor-generator function (brake) is effected by phase shifting or switching between two Hall sensors 31, 31 ' .
Die Energierückgewinnung ist bei einem Fahrzeugantrieb oder bei einem akkubetriebenenThe energy recovery is with a vehicle drive or with a battery operated one
Elektrowerkzeug nützlich. Die SR-Motoren der Erfindung können ohne weitere Massnahmen alsPower tool useful. The SR motors of the invention can be used without further measures
Generator eine höhere Spannung erzeugen, als die Spannung der Batterie, die zum Erreichen derGenerate a higher voltage than the voltage of the battery required to reach the generator
Drehzahl führte. Damit ist die Realisierung der obengenannten Funktion besonders einfach.Speed led. This makes it particularly easy to implement the above function.
Dies geschieht meist mit der Abschaltung der Leistungsregelungsfunktion. die imThis usually happens when the power control function is switched off. the in
Generatormodus wenig gebraucht wird.Generator mode is little needed.
Es reicht unter Umständen, die Ausgangssignle der Phasensteuerung zu vertauschen (low statt high), um eine Bremsfunktion unter teilweiser Zurückladung der Batterie zu erreichen. It may be sufficient to swap the output signals of the phase control (low instead of high) in order to achieve a braking function with partial recharging of the battery.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1.) Lei stungsregelungs erfahren für zweiphasige, elektronisch kommutierte Reluktanzmaschinen mit direkter Übertragung der Entmagnetisierungsenergie einer abgeschalteten Phase auf der darauffolgenden Phase, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltung des Hauptstromes (Ip) um eine Dauer (t) verzögert nach dem Phasenwechsel erfolgt.1.) Power control experience for two-phase, electronically commutated reluctance machines with direct transmission of the demagnetizing energy of a switched-off phase on the subsequent phase, characterized in that the activation of the main current (Ip) is delayed by a duration (t) after the phase change.
2.) Leistungsregelungsverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der2.) Power control method according to claim 1, characterized in that between the
Sperrung des Leitungsschalters (21 X) einer Phase (X) und der Stromleitphase des Schalters (21 Y) der darauffolgenden Phase (Y) die Selbstinduktionspannung Ua, die bei der Abschaltung derBlocking the line switch (21 X) of one phase (X) and the current conducting phase of the switch (21 Y) of the subsequent phase (Y) the self-induction voltage Ua, which when switching off the
Phase (X) an der Verbindung zwischen der Hauptwicklung (112X) und dem LeistungsschalterPhase (X) on the connection between the main winding (112X) and the circuit breaker
(21X) entsteht über eine by-pass Diode (22) einer Phase (Y, X, Y') zugeleitet wird, die von der(21X) arises via a by-pass diode (22) a phase (Y, X, Y ') is supplied, which is from the
Stromquelle noch getrennt ist.Power source is still disconnected.
3.) Leistungsregelungsverfahren nach den Ansprüchen 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass die3.) power control method according to claims 1-2, characterized in that the
Drehzahlregelung und -Begrenzung dadurch erfolgt, dass die Verzögerung (t) von der Drehzahl unabhängig ist.Speed control and limitation takes place in that the deceleration (t) is independent of the speed.
4.) Leistungsregelungsverfahren nach den Ansprüchen 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass die4.) power control method according to claims 1-2, characterized in that the
Einschaltverzögerung (t) des Hauptstromes drehzahl abhängig ist und aus der Überlagerung der komplementären Phasenwechselsignale mit formähnlichen Signalen entsteht, welche gegenüber der ersteren um einen drehzahlunabhängigen Winkel (v) phasenverschoben sind.Switch-on delay (t) of the main current is speed-dependent and results from the superimposition of the complementary phase change signals with shape-like signals which are phase-shifted by an angle (v) independent of the speed.
5.) Leistungsregelungsverfahren nach den Ansprüchen 1 , 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltdauer der Leistungsschalter (21 ) der Phasen (X, Y) über de Phasenunterschied der5.) Power control method according to claims 1, 2 and 4, characterized in that the duty cycle of the power switch (21) of the phases (X, Y) via the phase difference of
Ausgangssignale zweier Hallsensoren (31,31a) geregelt wird.Output signals of two Hall sensors (31, 31a) is regulated.
6.) Leistungsregelungsverfahren nach den Ansprüchen 1 - 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die phasenverschobenen Signale von zwei digitalen Hallsensoren 31 , 31a dadurch entstehen, dass diese mechanisch verschiebbar sind.6.) Power control method according to claims 1 - 2 and 4, characterized in that the phase-shifted signals from two digital Hall sensors 31, 31a arise in that they are mechanically displaceable.
7.) Leistungsregelungsverfahren nach den Ansprüchen 1 - 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verschiebung eines Hallsensors (31) oder die elektrische Phasenverschiebung seines Ausgangsignals von einer Ausgangsgrösse wie Druck, Durchfluss, Temperatur, Strom,7.) Power control method according to claims 1-2 and 4, characterized in that the mechanical displacement of a Hall sensor (31) or the electrical phase shift of its output signal from an output variable such as pressure, flow, temperature, current,
Schwingungsamplitüde, usw...abhängig erfolgt, die von einer angekoppelten Arbeitsvorrichtung stammt. Vibration amplitude, etc. ... dependent, which comes from a coupled work device.
8.) Leistungsregelungsverfahren nach dem Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass die Verschiebung des Hallsensors (31) oder die elektrische Phasenverschiebung seines Ausgangsignals die Betriebsweise der Maschine von einer Motor- zu einer Generatorfunktion ändert.8.) Power control method according to claim 7, characterized in that the displacement of the Hall sensor (31) or the electrical phase shift of its output signal changes the operation of the machine from a motor to a generator function.
9.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Drehrichtung über die Voreinstellung eines Anlaufsensors (31) geschieht und die Drehzahlregelung über den Phasenunterschied zwischen dem Anlaufsensor (31) und einem zweiten Sensor (31 a) erfolgt, wobei der Phasenunterschied durch die Verstellung dieser Sensoren (31,31a) von Hand, oder durch die elektrische Phasenverschiebung der Ausgangsignale verändert wird.9.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the desired direction of rotation takes place via the presetting of a start-up sensor (31) and the speed control takes place via the phase difference between the start-up sensor (31) and a second sensor (31 a), the phase difference is changed by adjusting these sensors (31, 31a) by hand, or by the electrical phase shift of the output signals.
10.) Leistungsregelungsverfahren nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschaltverzögerung (t) des Hauptstromes (Ip) über ein elektronisches Zeitglied erfolgt, welches vom high-low Übergang der Phasensteuerung im Gang gesetzt wird. 10.) Power control method according to claims 1-4, characterized in that the switch-on delay (t) of the main current (Ip) takes place via an electronic timer which is set in motion by the high-low transition of the phase control.
1 1.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechung des Hauptstromes innerhalb einer Phase gezielt dazu eingesetzt wird, um den Stromverlauf in dieser und der darauffolgenden Phase zu beeinflussen. •1 1.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the interruption of the main current within a phase is used specifically to influence the current profile in this and the subsequent phase. •
12.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Motorsteuerung eingesetztes, sägezahnförmiges Rotorstellungssignal mit Hilfe einer Profilscheibe (32) gewonnen wird, die vor einem durch Permanentmagneten (33) polarisierten, analogen Hallsensor (31c) rotiert, das zusammen mit dem letzteren ein System variabler Reluktanz bildet, derart, dass das Ausgangssignal des Hallsensors (31c) sägezahnfbrmig ist.12.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that a sawtooth-shaped rotor position signal used for motor control is obtained with the aid of a profile disk (32) which rotates in front of an analog Hall sensor (31c) polarized by permanent magnets (33), which rotates together with the latter forms a system of variable reluctance such that the output signal of the Hall sensor (31c) is sawtooth-shaped.
13.) Leistungsregelungsverfahren nach dem Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Sägezahnsignal des Hallsensors (31 c) variable, rechteckige Steuersignale gewonnen werden dadurch, dass der Pegel der Sägezahnsignale mit dem einstellbaren Kipppegel (Uk) eines Triggers (34) verglichen wird.13.) Power control method according to claim 12, characterized in that from the sawtooth signal of the Hall sensor (31 c) variable, rectangular control signals are obtained by comparing the level of the sawtooth signals with the adjustable tilt level (Uk) of a trigger (34).
14.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass es ein automatisches Phasensymmetrierverfahren benutzt, wofür ein Signal (Ud), welches proportional zu der Differenz der Phasendauer der beiden Phasen ist, zur Änderung des Kipppegels (Uk) eines Triggers (34) dient, welches die Phasenbreite korrigiert. 14.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that it uses an automatic phase symmetry method, for which a signal (Ud), which is proportional to the difference in the phase duration of the two phases, for changing the tilt level (Uk) of a trigger (34) serves, which corrects the phase width.
15.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des digitalen Phasenwechsels aus der Erkennung der Phasenlage eines nach Bedarf phasenverschiebbaren analogen Signals abgeleitet wird. 15.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the control of the digital phase change is derived from the detection of the phase position of a phase-shiftable analog signal as required.
16.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung des Phasenwechsels (Wirkungsgrades) durch die automatische Korrektur des Haupt- (Ip), und' oder des by-pass Stromes (Ib) sowie des Verlaufs der Selbstinduktionsspannung (Ua) in Richtung der minimalen Werte oder der Leistungsaufnahme des Motors erfolgt.16.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the optimization of the phase change (efficiency) by the automatic correction of the main (Ip) and 'or the by-pass current (Ib) and the course of the self-induction voltage (Ua) towards the minimum values or the power consumption of the motor.
17.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsfunktionen der Maschine mit Hilfe eines programmierbaren Hallsensors (38d) erfolgen.17.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the control functions of the machine take place with the aid of a programmable Hall sensor (38d).
18.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsfunktionen der Maschine mit Hilfe eines differentialen Hallsensors erfolgen,wobei dieser direkt von den Zähnen (121) des Rotors (2) angesteuert wird. 18.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the control functions of the machine take place with the aid of a differential Hall sensor, this being controlled directly by the teeth (121) of the rotor (2).
19.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenwechsel von einem Strom, welcher die Wicklungen (1 12, 113) durchläuft, abhängig verstellt wird, durch einen Strompfad, welcher den magnetischen Steuerkreis des Hallsensors (31) durchläuft.19.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the phase change is adjusted depending on a current which passes through the windings (1 12, 113) through a current path which passes through the magnetic control circuit of the Hall sensor (31).
20.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen für zweiphasige Reluktanzmaschinen, die aus zwei winkelversetzten, unabhängig funktionsfähigen Maschinenhälften bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass der by-pass Strom (Ib) aus den Phasen einer Maschinenhälfte auf die Phasen der anderen Maschinenhälfte übertragen wird. 20.) Power control method according to the preceding claims for two-phase reluctance machines, which consist of two angularly offset, independently functioning machine halves, characterized in that the by-pass current (Ib) is transferred from the phases of one machine half to the phases of the other machine half.
21.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstrom (Ip) in einer beliebigen Stellung (t2 innerhalb der Phasendauer für eine kurze Dauer (t3) unterbrochen wird.21.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the main current (Ip) is interrupted in any position (t2) within the phase duration for a short duration (t3).
22.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufstrombegrenzung durch die Unterbrechung des Hauptstromes (Ip) beim Erreichen eines oberen Limits erfolgt, wobei dessen Wiedereinschaltung nach einer kurzen, vorgegebenen Zeit oder beim Erreichen einer unteren Grenze geschieht. 22.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the starting current is limited by the interruption of the main current (Ip) when an upper limit is reached, its reclosing after a short, predetermined time or when a lower limit is reached.
23.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die unvermeidbaren Spitzen der Selbstinduktionsspannung (Ua) durch spannungsgesteuerte, von Ua abhängige Leitphasen der Leistungsschalter (21) absorbiert werden. 23.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the unavoidable peaks of the self-induction voltage (Ua) are absorbed by voltage-controlled leading phases of the circuit breaker (21) which are dependent on Ua.
24.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die wichtigsten Regelungs- und Schutzfunktionen der Maschine durch die Steuerung der Leistungsschalter (21) erfolgt, wofür deren Gate- Elektroden (Gx, Gy) nach Bedarf über Phasenwechsel, Leistungssteuerung, Ein- Aus, Über- wie Unterspannungsschutz, thermische Abschaltung, Überstrom und Kurzschluss sowie Schutz vor induktiven Spannungsspitzen (Ua) angesteuert werden.24.) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the most important control and protection functions of the machine are carried out by the control of the power switches (21), for which their gate electrodes (Gx, Gy) as required via phase change, power control, input Off, over and under voltage protection, thermal shutdown, over current and short circuit as well as protection against inductive voltage peaks (Ua) can be controlled.
25.) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen für statorlose Reluktanzmaschinen mit zwei unabhängigen Rotoren (1,2), dadurch gekennzeichnet, dass deren Feldrotor (1) die Leistungselektronik (21. 22) und einen Teil der Leistungssteuerung trägt, die Steuerungssignale von außen kontaktlos mit Hilfe eines axial eingebauten Hallsensors (39) erhalten, welcher von einer feststehenden Wicklung (49) angesteuert wird. 25.) Power control method according to the preceding claims for statorless reluctance machines with two independent rotors (1, 2), characterized in that their field rotor (1) carries the power electronics (21, 22) and part of the power control, the control signals from the outside without contact Get an axially installed Hall sensor (39), which is controlled by a fixed winding (49).
26.) Leistungsregelungsverfahren nach den Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierung der Signale der Wicklung (49) durch die Erkennung der Form der Strom- und Spannungsverläufe in der Verbindungsleitungen erfolgt.26.) Power control method according to claim 24, characterized in that the synchronization of the signals of the winding (49) takes place by recognizing the shape of the current and voltage profiles in the connecting lines.
27) Leistungsregelungsverfahren nach den Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Ausgängen (Hx, Hy) der Phasensteuerung (31 gewonnenen flip-flop Signale der Phasensteuerung wechselweise jeder Phase zugeordnete Kondensatoren (Ct) während der high-Phase aufladen, durch deren Entladung während der darauffolgenden low- Phase, in Reihe mit Widerständen (Rt) phasensynchron zeitlich abnehmende Spannungspegel (Ut) entstehen, die auf den Phasenanfang bezogen sind und zum Eingang eines Pegeldetektors (ST, Dr) geleitet werden.27) Power control method according to claim 10, characterized in that the flip-flop signals of the phase control obtained at the outputs (Hx, Hy) of the phase control (31) alternately charge capacitors (Ct) assigned to each phase during the high phase, by discharging them during the subsequent low phase, in series with resistors (Rt) phase-synchronized voltage levels (Ut) arise, which are related to the beginning of the phase and are passed to the input of a level detector (ST, Dr).
28) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Phasenwechselsignalen positive bzw. negative Anteile getrennt werden, aus denen durch Integration mit Hilfe von Kondensatoren (Cv) bzw. Widerstände (Pv) langsam veränderliche, als Sollwert einstellbare analoge Spannungssignale gewonnen werden, die der Motordrehzahl proportional sind.28) Power control method according to the preceding claims, characterized in that positive or negative components are separated from the phase change signals, from which slowly variable analog voltage signals which can be set as setpoint are obtained by integration with the aid of capacitors (Cv) or resistors (Pv) that are proportional to the engine speed.
29) Leistungsregelungsverfahren nach den Ansprüchen 27 und/oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die phasensynchronen Spannungspegel(Ut) mit den analogen Spannung (Uv) über einen Widerstand (Rv), der eine Welligkeit verursacht, zum Zwecke der Drehzahleinstellung überlagert und den Pegelschalter(n) (ST, Dr) zugeleitet werden, derart, dass diese vom Zeitpunkt des Phasenwechsels bis zum Erreichen einer Kippspannung (Uv) die die Einschaltverzögerung (t) der Leistungsschalter (21) bestimmt, also die Drehzahl des Motors regelt. 30) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Potentiale der Gate-Elektroden (Gx, Gy) der Leistungsschalter (2 IX, 21 Y) unabhängig voneinander durch die Phasensteuerung (31) und/oder durch einen Pegeldiskriminator (ST)„low" geschaltet werden können.29) Power control method according to claims 27 and / or 28, characterized in that the phase-synchronous voltage level (Ut) with the analog voltage (Uv) over a resistor (Rv), which causes a ripple, superimposed for the purpose of speed setting and the level switch ( n) (ST, Dr) are fed in such a way that from the time of the phase change until a breakover voltage (Uv) is reached which determines the switch-on delay (t) of the circuit breakers (21), that is to say regulates the speed of the motor. 30) Power control method according to the preceding claims, characterized in that the electrical potentials of the gate electrodes (Gx, Gy) of the power switch (2 IX, 21 Y) independently of one another by the phase control (31) and / or by a level discriminator (ST) " low "can be switched.
31) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass je einen Treiberbaustein (Dr) pro Phase zum Einsatz kommt, dessen Eingänge (I) je einen Pegeldetektor aufweisen und dessen Ausgänge (O) die Gate- Elektroden (Gx, Gy) der Leistungsschalter (21 Wechselweise zum „low" bzw. „high" Potential schalten.31) Power control method according to the preceding claims, characterized in that one driver module (Dr) is used per phase, the inputs (I) of which each have a level detector and the outputs (O) of the gate electrodes (Gx, Gy) of the power switch (21 Switch alternately to "low" or "high" potential.
32) Leistungsregelungsverfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass drehzahlabhängige Analogsignale als negative Rückkopplung für die Beeinflussung des Startverhaltens und der Drehzahlregelung des Motors zum Einsatz kommen. 32) Power control method according to the preceding claims, characterized in that speed-dependent analog signals are used as negative feedback for influencing the starting behavior and the speed control of the engine.
PCT/RO2000/000011 1999-05-26 2000-04-21 Method and circuits for controlling the power of an electronically switched, two-phase reluctance machine WO2000074205A2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1981165A3 (en) * 2007-03-22 2017-03-29 Vorwerk & Co. Interholding GmbH Method for controlling a reluctance motor
CN108574481A (en) * 2017-03-13 2018-09-25 泰科电子(上海)有限公司 Electronic induction switching circuit, electronic induction switching system and power supply circuit
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