DE2540156A1

DE2540156A1 - Anordnung zur getakteten stromregelung eines elektronisch kommutierten gleichstrommotors

Info

Publication number: DE2540156A1
Application number: DE19752540156
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Phys Kuehnlein; Manfred Dr Ing Liska
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-09-09
Filing date: 1975-09-09
Publication date: 1977-03-10
Also published as: JPS5233018A; DE2540156C3; DE2540156B2

Description

Anordnung zur getakteten Stromregelung eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur getakteten Stromregelung eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors, dessen elektronische Kommutierungseinrichtung aus Transistoren besteht, welche durch eine Auswahlschaltung gesteuert sind, die durch Rotorstellungsgeber beeinflußt ist, bei welchem Motor ferner die Ständerwicklungen in Stern geschaltet sind und ein Freilaufkreis für die Ständerwicklungen vorgesehen ist, außerdem in der Zuleitung zum Sternpunkt eine vom Betriebsstrom und vom Freilauf strom durchflossene Strommeßeinrichtung angeordnet ist.
Eine solche Anordnung ist aus der "ETZ-B" 1972, Seiten 295 bis 298 bekannt. Für die Stromregelung dieses Motors ist eine gesonderte Stromregelstufe vorgesehen, die durch einen Stromregler taktweise gesteuert wird. Bei einer taktweisen Steuerung sind die Verluste geringer als bei einer kontinuierlichen Steuerung, so daß ein besserer Wirkungsgrad erzielt wird. Dieser Vorteil muß jedoch durch den höheren Aufwand für die gesonderte Stromregelstufe erkauft werden.
Durch die DT-AS 1 244 933 ist ein kollektorloser Gleichstrommotor in Brückenschaltung bekannt, bei dem die taktweise Steuerung des Stromes direkt über die elektronische Kommutierungseinrichtung erfolgt und somit keine gesonderte Reglerstufe erforderlich ist.
Damit bei diesem bekannten Motor in Strompausen der Strom in der Motorwicklung weiterfließen kann, sind den beiden Kommutierungseinrichtungen Freilaufdioden parallelgeschaltet. Ein derartiger Schaltungsaufbau ist jedoch bei kollektorlosen Gleichstrommotoren mit in Stern geschalteter Ständerwicklung nicht möglich.
Der Erfindung liegt die. Auf gbe igrunde eine Anordnung zur getakteten Stromregelung eines o'sKtlonisch kommutierten Gleiche strommotors zu schaffen, irtit der auch bei einem Motor mit in Stern geschalteter Ständerwicklung die Stromregelung unmittelbar über die Transistoren der elektronischen Kommutierungseinrich tung erfolgen kann.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Anordnung der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch, daß als Freilaufkreis jeder Ständerwicklung ein Thyristor zugeordnet und jeder Thyristor mit seinem Steueranschluß über eine Inverterstufe an den gleichen Ausgang der Auswahlschaltung angeschlossen ist, an den auch der mit der betreffenden Ständerwicklung verbundene Transistor angeschlossen ist.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher beschrieben.
Mit 1 ist der Dauermagnetläufer des Motors bezeichnet. Die Ständerwicklungen 2 bis 5 sind mit ihrem einen Anschlußpol in Stern geschaltet. Der andere Anschlußpol jeder Ständerwicklung 2 bis 5 ist jeweils über einen Transistor 6 bis 9 an den einen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen. Zwischen dem mit dem zugeordneten Transistor 6 bis 9 verbundenen Pol der Ständerwicklungen 2 bis 5 und dem anderen Anschlußpol der Gleichspannungsquelle ist jeweils ein Thyristor 10 bis 13 als Freilaufkreis angeschlossen. Der andere Anschlußpol der Gleichspannungsquelle ist über eine Strommeßeinrichtung 14 mit dem Sternpunkt der Ständerwicklungen 2 bis 5 verbunden.
Durch Hallgeneratoren 15 und 16 wird jeweils die Stellung des Dauermagnetläufers 1 erfaßt. Die Hallspannungen der Hallgeneratoren 15 und 16 werden einer Auswahlschaltung 17 zugeführt, Mittels dieser Auswahlschaltung 17 werden Steuersignale für die Transistoren 6 bis 9 gebildet. Die Transistoren 6 bis 9 sind daher mit ihren Steueranschlüssen an die Ausgänge der Auswahlschaltung 17 angeseWlloesen. Mit Jon ausgängen der Auswahlschaltung 17 sind ferner die Steuerenschlüsse der Thyristoren 10 bis 13 über Inverterstufen 18 bis 21 verbunden. Hierbei ist jeweils der mit der einen Ständerwicklung z.B. 5 verbundene Transistor 6 und der mit der gleichen Ständerwicklung 5 verbundene Thyristor 10 an den gleichen Ausgang der Auswahlschaltung 17 angeschlossen.
Der Auswahlschaltung 17 ist ferner ein Stromregler 18 vorgeschaltet, welcher Taktimpulse an die Auswahlschaltung 17 abgibt.
Am Eingang de s Stromreglers 18 wird ein Soll-Istwert-Vergleich durchgeführt. Der Sollwert wird hierbei von außen vorgegeben und der Istwert an der Strommeßeinrichtung 14 abgegriffen.
Die Anordnung arbeitet wie folgt: Es wird angenommen, daß entsprechend der Kommutierungsfolge der Transistor 6 über die Auswahlschaltung 17 ein Steuersignal erhält. Durch die Inverterstufe 18 wird zunächst verhindert, daß durch das gleiche Signal auch der Thyristor 10 gezündet wird. Nachdem der Transistor 6 durch das Steuersignal aufgesteuert ist, fließt ein Strom durch d"e Ständerwicklung 5. Der gleiche Strom fließt auch über die Strommeßeinrichtung 14. Hat dieser Strom einen vorbestimmten Wert erreicht, so wird durch den Stromregler 18 ein Impuls abgegeben, durch welchen der Transistor 6 gesperrt wird. Der gleiche Impuls wird über die Inverterstufe 18 in seiner Polarität umgekehrt und zündet den Thyristor 10. Der nach dem Sperren des Transistors 6 durch die Induktivität der Ständerwicklung 5getriebene Strom kann somit über den Thyristor 10 weiterfließen. Dieser Strom wird ebenfalls von der Strommeßeinrichtung 14 erfaßt. Sobald dieser Strom auf einen vorbestimmten Wert abgesunken ist, wird von dem Stromregler 22 wiederum ein Steuerimpuls abgegeben, durch den der Transistor 6 wieder aufgesteuert wird. Die Inverterstufe 18 verhindert, daß dieser Impuls den Thyristor 10 weiterhin gezündet hält. Der beschriebene Vorgang kann sich während der Kommutierungsperiode, in der die Ständerwicklung 5 eingeschaltet sein muß, mehrfach wiederholen. Am Ende der Kommutierungsperiode wird der Transistor 6 endgültig gesperrt. Der Transistor 10 erhält über die Inverterstufe 18 nochmals ein Zündsignal, so daß der von der Induktivität der Ständerwicklung 5 getriebene Strom noch weiterfließen kann Dieser Strom k'Kingt allmählich ab und es werden hierdurch die Spannungsspitzen, die zu einer Gefährdung der Transistoren 6 bis 9 führen können, vermieden. Die weiteren Transistoren 7 bis 9 werden entsprechend der Kommutierungsfolge über die Auswahlschaltung 17 nacheinander angesteuert. Sie werden in der gleichen Weise wie der Transistor 6 durch Steuerimpulse des Stromrichters 22 getaktet.
Dadurch, daß jeder Ständerwicklung 2 bis 5 ein Transistor 10 bis 13 als Freilaufkreis zugeordnet ist, ist es möglich, die Transistoren 6 bis 9 taktweise zu steuern. Hierdurch erübrigt sich eine gesonderte Stromregelstufe. Der Anschluß der Thyristoren 10 bis 13 zwischen den mit den Transistoren 6 bis 9 verbundenen Anschlußpolen der Ständerwicklung 2 bis 5 und dem mit dem Sternpunkt der Ständerwicklung verbundenen Anschlußpol der Gleichspannungsquelle hat den Vorteil, daß die Thyristoren 10 bis 13 nicht den Laststrom führen müssen und daher nur in Abhängigkeit von der magnechen Energie der Ständerwicklungen 2 bis 5 zu bemessen sind. lveiterhin haben alle Thyristoren ein gemeinsames Bezugspotential (Anschlußpol der Gleichspannungsquelle) so daß sich hierdurch eine vereinfachte Ansteuerung der Thyristoren ergibt. Weiterhin kann bei der beschriebenen Anordnung der Stromregler 22 auf ein gleiches und festes Potential wie die Thyristoren 10 bis 13 bezogen werden.
Da die Thyristoren 10 bis 13 jeweils dann Strom führen müssen, wenn die Transistoren 6 bis 9 gesperrt sind, ist eine Steuerung der Thyristoren 10 bis 13 durch die Auswahlschaltung 17 unter Zwischenschaltung von Inverterstufen 18 bis 21 möglich.
1 Patentanspruch 1 Figur

Claims

Patentanspruch Anordnung zur getakteten Stromregelung eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors, dessen elektronische Kommutierungs einrichtung aus Transistoren besteht, welche durch eine Auswahlschaltung gesteuert sind, die durch Rotorstellungsgeber beeinflußt ist, bei welchem Motor ferner die Ständerwicklungen in Stern geschaltet sind und ein Freilaufkreis für die Ständerwicklungen vorgesehen ist, außerdem in der Zuleitung zum Sternpunkt eine vom Betriebsstrom und vom Freilaufstrom durchflossene Strommeßeinrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Freilaufkreis jeder Ständerwicklung (2 bis 5) ein Thyristor (10 bis 13) zugeordnet und jeder Thyristor (10 bis 13) mit einem Steueranschluß über eine Inverterstufe (18 bis 21) an den gleichen Ausgang der Auswahlschaltung (17) angeschlossen ist, an den auch der mit der betreffenden Ständerwicklung (2 bis 5) verbundene Transistor (6 bis 9) angeschlossen ist.

L e e r s e i t e