DE3401164C2 - - Google Patents

Description

Die Anmeldung betrifft einen vielphasigen Synchronmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Motor ist aus der DE-OS 27 57 435 bekannt.The registration concerns a multi-phase synchronous motor according to the preamble of claim 1. Such an engine is known from DE-OS 27 57 435.

Die dort beschriebenen Merkmale des Betriebsverhaltens ent­ sprechen entweder dem Fall der Einzelphasen-Speisung oder einer Sternschaltung mit herausgeführtem Mittelpunkt. Damit sind Schaltungsvarianten angeführt ohne den wichtigen Fall der Schaltung mit nicht herausgeführtem Mittelpunkt aufzu­ greifen und ohne den Fall des besonders stark belasteten Mittelpunktleiters zu beschreiben.The characteristics of the operating behavior described there ent speak either in the case of single-phase supply or a star connection with the center drawn out. In order to are circuit variants listed without the important case the circuit with the center not led out grab and without the case of the particularly heavily loaded To describe the midpoint conductor.

Drehstrommotoren für Antriebszwecke haben den Bedingungen hoher Materialausnutzung und günstiger Betriebseigen­ schaften zu entsprechen. Eine Vielzahl von Schaltungsvor­ schlägen für die Wicklung und die Ausführung des Erreger­ systems auf der Maschinenseite sowie entsprechende Schal­ tungen der Wechselrichter dienen diesem Ziel. Als Normal­ form der Schaltung gilt für Synchron- und Asynchronmotoren die Dreiphasen-Drehstromwicklung, wobei üblicherweise der Wechselrichter in Brückenschaltung angewendet wird. Durch den Übergang auf 6phasige Doppelsternwicklungen werden insbesondere für größere Leistungen noch etwas günstigere Wechselwirkungen zwischen dem magnetischen Feld und den Wicklungsströmen der Mehrphasenwicklung erzielt. Die Weiterschaltung der einzelnen Phasenströme erfolgt dabei entsprechend der gewünschten Drehfrequenz und bestimmt über die erzeugte Schubkraft auch die Drehgeschwindigkeit des Rotors. Es ist prinzipiell bekannt, daß gegenüber der Drei­ phasenwicklung eine sechsphasige Wicklungsausführung zu größeren spezifischen Kräften führt, weil die kraftbilden­ den Ströme über einen größeren Bereich dem magnetischen Feld optimal zugeordnet werden können.Three-phase motors for drive purposes have the conditions high material utilization and inexpensive in-house to match. A variety of circuit pre strikes for the winding and the execution of the exciter systems on the machine side as well as the corresponding scarf inverters serve this goal. As normal The form of the circuit applies to synchronous and asynchronous motors the three-phase three-phase winding, usually the Bridge-connected inverter is used. By the transition to 6-phase double star windings Somewhat cheaper, especially for larger services Interactions between the magnetic field and the Winding currents of the multi-phase winding achieved. The The individual phase currents are switched on according to the desired rotational frequency and determined via the thrust generated also the rotational speed of the Rotors. It is known in principle that the three phase winding to a six-phase winding leads to greater specific forces because the force-building the currents over a larger area the magnetic Field can be optimally assigned.

Weiter sind Vorschläge bekannt, die in den Nuten unterge­ brachten Spulen der Wicklung als Schalteinheit zu betrach­ ten. Hierdurch entsteht bei entsprechender Nutenzahl eine Vielphasenwicklung mit einer analog gegliederten Schaltung des Wechselrichters. Der Übergang auf eine Vielphasenanord­ nung, deren Stränge unabhängig schaltbar sind, bringt Vor­ teile für die Wirkungsweise und die Materialausnutzung der Maschine. Es wird möglich, eine höhere Kraft- bzw. Leistungsdichte zu erzielen. Für gegebenen Maximalwert der Summe aller Ströme kann eine höhere Leistung umgewandelt werden.Furthermore, proposals are known which are found in the grooves brought coils of the winding as a switching unit This results in a corresponding number of slots Multi-phase winding with an analog circuit  of the inverter. The transition to a multi-phase arrangement voltage whose strings can be switched independently brings forward parts for the mode of operation and the material utilization of the Machine. It becomes possible to have a higher force or Achieve power density. For a given maximum value the Sum of all currents can be converted to higher power will.

Durch die Verwendung ein- und ausschaltbarer Halbleiterele­ mente bzw. -schaltungen kann auch eine den Spulen individu­ ell zugeordnete Stromregelung eingeführt werden. Es ist da­ mit möglich, die Stromverteilung über eine Polteilung dem Betriebsfall der Maschine ebenso wie den Besonderheiten des Maschinentyps anzupassen. So ist z. B. bekannt, daß eine rechteckförmige Stromverteilung ähnlich jener der Gleich­ strommaschine auch für wechselrichtergespeiste Synchron­ maschinen zu günstigeren Umwandlungsbedingungen führt, als eine annähernd sinusförmige Stromverteilung.By using semiconductor elements that can be switched on and off mente or circuits can also individually the coils ell assigned current control are introduced. It is there with possible the current distribution over a pole division Operating case of the machine as well as the special features of the Adapt machine type. So z. B. known that a rectangular current distribution similar to that of the same Current machine also for synchronous inverter-fed leads to more favorable conversion conditions than an almost sinusoidal current distribution.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Stand der Technik so weiterzubilden, daß auch bei Betrieb mit eingeprägter Gleichspannung mit Rücksicht auf eine hohe Stromrichterausnutzung die Ströme sowie das Sternpunktpotential weitgehend konstant bleiben. The invention is based on the object further mentioned state of the art so that even Operation with impressed DC voltage with due regard to a high converter utilization the currents as well The neutral point potential remains largely constant.  

Beschreibung des VerfahrensDescription of the procedure

Wird eine große kraftbildende Wirkung der einzelnen Strangströme angestrebt, so entsteht die Forderung, weit­ gehend rechteckförmige Ströme zu verwenden. Da in der elek­ trischen Maschine die einzelnen Wicklungsstränge parallel geschaltet und induktiv gekoppelt sind, ist der Stromver­ lauf durch die wechselweise induzierte Spannung stark beeinflußbar.Will be a great force-building effect of each Striving for string currents, so the demand arises, far going to use rectangular currents. Since in the elec tric machine the individual winding strands in parallel switched and inductively coupled, is the Stromver run strong due to the alternately induced voltage influenceable.

Die induzierte Spannung ihrerseits hängt außer von der gegenseitigen Lage der Wicklung von Verlauf und Größe des Stroms der sich beeinflussenden Stränge ab.The induced voltage in turn depends on the mutual position of the winding of the course and size of the Current of the influencing strands.

Die genannte Aufgabe läßt sich dadurch einer zweckmäßigen Lösung zuführen, daß permanenterregte Maschinen zugrundege­ legt werden, deren rotatorische Komponente der induzierten Spannung sich weitgehend rechteckförmig gestaltet. Die durch die Kommutierung bewirkte transformatorische Kompo­ nente der induzierten Spannung wird klein gehalten, indem der Stromverlauf bzw. die Zuordnung der Ströme zu den Strängen bestimmten Forderungen unterworfen wird. Hierdurch kann erreicht werden, daß die Schwankungen des Stromes zwischen zwei Kommutierungsvorgängen verhältnismäßig klein gehalten werden. Letztere sind stark abhängig von der Spannungsdifferenz zwischen der im Zwischenkreis ange­ botenen Spannung U _d und der (Summe der) induzierten Spannung.The above-mentioned task can be carried out by providing an expedient solution in that permanently excited machines are used as a basis, the rotational component of the induced voltage being largely rectangular. The transformer component caused by commutation of the induced voltage is kept small by subjecting the current profile or the assignment of the currents to the strands to certain requirements. As a result, the fluctuations in the current between two commutation processes can be kept relatively small. The latter are strongly dependent on the voltage difference between the voltage U _{d offered} in the intermediate circuit and the (sum of) the induced voltage.

Im Falle einer Mittelpunktschaltung mit nicht herausge­ führtem und nicht stabilisiertem Mittelpunkt entstehen im allgemeinen Schwankungen des Mittelpunktpotentials. Diese überlagern sich der Strangspannung und können so im Takt der Kommutierungsvorgänge zu Stromeinbrüchen führen. Für die Energieumwandlung resultiert hierdurch eine Leistungs­ minderung, Maschine und Wechselrichter werden schwächer ausgenützt.In the case of a center switching with not out guided and not stabilized center arise in general fluctuations in the center point potential. These overlap the phase voltage and can thus in time of commutation processes lead to current dips. For the energy conversion results in a performance reduction, machine and inverter become weaker exploited.

Da das Vielstrangwicklungskonzept (mit Strangzahlen größer als 3) insbesondere bei permanentmagnet-erregten Maschinen hoher Kraftdichte sich als günstig erweist, müssen beson­ ders für diese Maschinen Symmetriemaßnahmen angewendet werden. Because the multi-strand winding concept (with strand numbers larger than 3) especially in the case of machines excited by permanent magnets high power density proves to be cheap, especially symmetry measures applied for these machines will.  

Für die Fälle, wo sich die hieraus folgenden Strangzahlvor­ schriften und die Wunschverläufe für den Strom nicht reali­ sieren lassen, werden Maßnahmen auf der Basis aktiver Schaltelemente vorgesehen, die dann zu einer weitgehenden Konstanz des Sternpunktpotentials führen. Anwendungsfälle dieser Art sind vorstellbar, wenn aufgrund bestimmter Wechselrichtertypen die Strangzahl als geradzahlig vorge­ geben ist oder Stromverläufe aufgrund übergeordneter Betriebsbedingungen nicht eingehalten werden können.For the cases where the resulting number of strands occurs writings and the desired courses for the electricity not reali Have measures based on them become more active Switching elements are provided, which then to a large extent Keep the star point potential constant. use cases of this kind are conceivable if due to certain Inverter types pre-selected the number of strings as an even number is given or current flows due to higher-level Operating conditions can not be met.

Das Vorgehen wird nun anhand der Bilder beschrieben. Es zeigenThe procedure is now described using the pictures. Show it

Bild 1, 2, 4 und 5 Schaltungen für den Stromrichter und den Synchronmotor, Figures 1, 2, 4 and 5 circuits for the converter and the synchronous motor,

Bild 3 den Verlauf eines Strangstroms, Figure 3 the course of a strand current,

Bild 6 den Verlauf des Sternpunktpotentials. Figure 6 shows the course of the star point potential.

Die in Bild 1 beschriebene Schaltungsanordnung bedeutet auch für die Halbleiterschalter die höchstmögliche Ausnut­ zung; es ist je Strang jeweils ein Schalter im Eingriff. Wie Bild 1 vermittelt, kann die Halbleiterdimensionierung bauteilbezogen so erfolgen, daß von einem Schalter mehrere Wicklungsstränge bzw. Spuleneinheiten, z. B. a und b ge­ schaltet werden.The circuit arrangement described in Figure 1 also means the highest possible utilization for the semiconductor switches; one switch is engaged for each line. As Figure 1 conveys, the semiconductor dimensioning can be component-related in such a way that multiple winding strands or coil units, e.g. B. a and b are switched ge.

Diese Spulen werden dann von phasengleichen Strömen durch­ flossen. Die Spulen a und b können dabei räumlich um ein Polpaar entfernte Spulen sein, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Auch eine Parallelschaltung der beiden Spulen a und b ist möglich. Die Entscheidung der Frage, ob Reihen- oder Parallelschaltung zu wählen ist, hängt von den Auslegungsbedingungen der Wicklung und den Daten der Halb­ leiter ab. Es können auch mehr als zwei phasengleiche Spulen parallel oder in Reihe geschaltet werden.These coils are then flowed through by in-phase currents. The coils a and b can be coils that are spatially separated by a pair of poles and are electrically connected in series. A parallel connection of the two coils a and b is also possible. The decision of whether to choose series or parallel connection depends on the design conditions of the winding and the data of the semiconductors. More than two in-phase coils can also be connected in parallel or in series.

Bild 1 weist auch darauf hin, daß, wie bekannt, die Steue­ rung der Halbleiter über deren Zündströme erfolgen. Hier ist als Beispiel angenommen, daß Halbleiterelemente vorliegen, die mit Hilfe des Steuerstromes oder der Steuerstromimpulse und einer Steuerlogik St ein- und ausgeschaltet werden können. Figure 1 also indicates that, as is known, the control of the semiconductors takes place via their ignition currents. It is assumed here as an example that semiconductor elements are present which can be switched on and off with the aid of the control current or the control current pulses and a control logic St.

Es sind in diesem Falle z. B. Leistungstransistoren oder GTO's einzusetzen. In this case there are e.g. B. power transistors or Use GTO's.  

Das Steuergerät St schließt i. a. eine Maximalwertbegrenzung des Stroms (I _max ) ein, die eine Überbeanspruchung oder Zerstörung der Halbleiterbauteile verhindert und bei gege­ bener Spannung und vorliegenden Wicklungsdaten einen raschen Stromanstieg während des Einschaltvorganges ermög­ licht.The control unit St generally includes a maximum value limitation of the current (I _max ), which prevents overstressing or destruction of the semiconductor components and, given the given voltage and available winding data, enables a rapid current increase during the switch-on process.

Die beschriebene Vielphasen-Stromrichterschaltung mit Mittelleiteranschluß ermöglicht eine Ausnutzung beider Stromrichtungen für die Kraftbildung. Die Zahl der Schaltereinheiten ist dabei nur halb so groß wie bei Anwen­ dung von 4-Quadrantenstellern. Da die Strombelastung während einer Arbeitsperiode für die beiden Spannungs­ quellen schwankt, sind Maßnahmen zur Stabilisierung der Spannungen U _G und U _G ′ erwünscht. Die Stromunsymmetrien und mit ihnen die unterschiedlichen Spannungsabfälle lassen sich verringern, wenn ein Teil der Spulen umgekehrt an die Zuleitungen angeschlossen oder mit geändertem Wicklungs­ sinn, wie durch die Punkte in Bild 2 angedeutet, ausgeführt wird.The described multi-phase converter circuit with a central conductor connection enables both current directions to be used for the generation of force. The number of switch units is only half that of 4-quadrant actuators. Since the current load fluctuates for the two voltage sources during a working period, measures for stabilizing the voltages U _G and U _G 'are desirable. The current asymmetries and with them the different voltage drops can be reduced if some of the coils are connected upside down to the supply lines or if the winding sense is changed, as indicated by the points in Figure 2.

Anzustreben ist, daß jeweils gleich viele Ventile durch die Zuleitungen A und B gleichzeitig gespeist werden. Diesem Ziel kommt man durch alternierende Folge der Spulenan­ schlüsse sehr nahe. Die Stromschwankungen in den Spannungs­ quellen U _G und U _G ′ können auch dadurch vollkommen vermieden werden, daß zwei (oder ein Vielfaches von zwei) Spulen­ gruppen mit vertauschter Stromrichtung oder geändertem Wicklungssinn, aber ansonsten unter identischen Verhält­ nissen mit separaten Schaltanordnungen parallel an den Spannungsquellen arbeiten. Im Hinblick auf einen Teilausfall ist es zweckmäßig, beide Maßnahmen zur Symme­ trierung zu kombinieren. Hierdurch lassen sich die unter­ schiedlichen Spannungsabfälle in den Teilstromkreisen verringern.The aim should be that the same number of valves are fed through the supply lines A and B at the same time. This goal is very close by alternating the sequence of the coil connections. The current fluctuations in the voltage sources U _G and U _G 'can also be completely avoided in that two (or a multiple of two) coil groups with reversed current direction or changed winding sense, but otherwise under identical conditions with separate switching arrangements in parallel on the voltage sources work. With regard to a partial failure, it is advisable to combine both measures for symmetry. This allows the different voltage drops in the sub-circuits to be reduced.

Es soll angemerkt werden, daß die in allen praktischen Anwendungen zu erwartenden Induktivitäten der zu speisenden Wicklungen zur Verwendung von Blindstromdioden zwingen. Sie sind in Bild 1 und Bild 2 antiparallel zu den schaltbaren Halbleiter-Ventilen zu denken. It should be noted that the inductances of the windings to be fed, which are to be expected in all practical applications, force the use of reactive current diodes. In Fig. 1 and Fig. 2 they are to be thought of as anti-parallel to the switchable semiconductor valves.

Eine Unterteilung der Spannungsquelle in zwei Teilspannun­ gen U _G und U _G ′ ergibt eine Möglichkeit, die Zahl der Halb­ leiterschalter gegenüber der Vierquadranten-Konfiguration auf die Hälfte zu reduzieren. Allerdings sind diese Schal­ tungen nicht frei von Rückwirkungen. Da die Vielphasen­ schaltung ohnehin zu einer im Vergleich zur Dreiphasenan­ ordnung erhöhten Zahl von Schaltelementen führt, kommt der Einschränkung des Aufwandes besondere Bedeutung zu. Mit ihr verbindet sich die Möglichkeit der Kostenreduktion und die Erhöhung der Zuverlässigkeit. Im Hinblick auf die durch die größere Phasenzahl bedingte größere Zahl von Leistungshalb­ leitern muß allerdings erwähnt werden, daß dies bezüglich der Schaltleistung, die zu installieren ist, kein Nachteil zu sein braucht. Die gesamte Schaltleistung der einge­ setzten Halbleiterschalter ist für höhere Strangzahlen nicht höher sondern niedriger als etwa bei einer Dreiphasen-Konfiguration. Aber auch unter Berücksichtigung dieses Sachverhalts erscheint es aus Gründen der Wirt­ schaftlichkeit und der Zuverlässigkeit notwendig, Schalt­ leistung und Zahl der Schaltelemente zu minimieren. Der Schlüssel zur Schaltungsvereinfachung liegt - wie bereits angedeutet - in der Anwendung des Mittelleiterkonzepts (Bild 4), dessen Schaltelementzahl im Vergleich zur Einzel­ speisung der Stränge mit 4-Quadrantenstellern nur halb so groß ist.A division of the voltage source into two partial voltages U _G and U _G 'gives a possibility to reduce the number of semiconductor switches to half compared to the four-quadrant configuration. However, these circuits are not free from repercussions. Since the multi-phase circuit leads to an increased number of switching elements compared to the three-phase arrangement, the limitation of the effort is of particular importance. It combines the possibility of reducing costs and increasing reliability. In view of the larger number of power semiconductors due to the larger number of phases, however, it must be mentioned that this need not be a disadvantage with regard to the switching power that is to be installed. The total switching capacity of the semiconductor switches used is not higher for higher number of strings but lower than, for example, in a three-phase configuration. But even taking this into account, it appears necessary for reasons of economy and reliability to minimize switching power and the number of switching elements. As already indicated, the key to simplifying the circuit lies in the use of the center conductor concept ( Figure 4), the number of switching elements of which is only half as large as the individual supply of the strings with 4-quadrant actuators.

Die praktische Erfahrung zeigt, daß eine Unterteilung der Spannung entsprechend Bild 1, z. B. bei Speisung durch Batterien, nicht immer möglich ist.Practical experience shows that a subdivision of the voltage according to Figure 1, z. B. when powered by batteries, is not always possible.

Das hier beschriebene Vielphasen-Wicklungskonzept mit Mittelpunktschaltung, jedoch ohne Anschluß des Mittelpunkts löst das Problem dadurch, daß entsprechend Bild 2 eine un­ gerade Strangzahl gewählt wird und für den Stromverlauf zusätzliche Bedingungen eingehalten werden. Hierdurch lassen sich die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Strängen auf ein Minimum beschränken und das Ziel eines möglichst schwankungsfreien Stroms weitgehend realisieren. The multi-phase winding concept described here with center switching, but without connecting the center, solves the problem by selecting an uneven number of strands in accordance with Figure 2 and by maintaining additional conditions for the current profile. As a result, the interactions between the individual strands can be kept to a minimum and the goal of a current that is as free of fluctuations as possible is largely achieved.

Mit Bild 2 ist davon auszugehen, daß jeweils 4 von 5 Strän­ gen stromführend sind, während ein Strang stromlos ist, und sich im Kommutierungszustand befindet. Es ist weiter davon auszugehen, daß jeweils zwei Wicklungsstränge aus A und zwei Stränge aus B gespeist werden, so daß eine gleich­ mäßige Belastung der Zuleitung erfolgt. Ersichtlich ist auch, daß über den Mittelpunkt der zufließende Strom (in gleicher Größe) wieder abfließt und dabei ohne Berücksich­ tigung der Kommutierungseinflüsse das Mittelpunktpotential nicht geändert wird.With Figure 2 it can be assumed that 4 out of 5 strands are live, while one strand is de-energized and in the commutation state. It can also be assumed that two winding strands from A and two strands from B are fed, so that there is an even load on the supply line. It can also be seen that the incoming current (of the same size) flows off via the center point and the center point potential is not changed without taking into account the commutation influences.

Durch die (idealisierte) Annahme einer Strompause von der Länge π/m z. B. also π/5 nach Bild 3 ergibt sich (für die 5 strängige Wicklung) weiterhin, daß auch immer dann, wenn in einem Strang der Strom abnimmt, der Strom des Nachbar­ stranges sich entsprechend erhöht. Hierdurch können weitere, durch die Kommutierung auftretende Komponenten der induzierten Spannung unterdrückt werden. Auch dies trägt dazu bei, daß der Strom von einer annähernd konstanten Spannungsdifferenz erzeugt wird und somit weitgehend schwankungsfrei fließt.The (idealized) assumption of a power pause of the length π / m z. B. π / 5 according to Fig. 3 (for the 5-strand winding) continues to show that whenever the current in one strand decreases, the current in the neighboring strand increases accordingly. As a result, further components of the induced voltage which occur as a result of the commutation can be suppressed. This also contributes to the fact that the current is generated by an approximately constant voltage difference and thus flows largely without fluctuations.

Die Berücksichtigung der endlichen Stromänderungs-Geschwin­ digkeit und einer eingeschränkten Pausenzeit wahrt prak­ tische Randbedingungen und erfüllt die theoretischen Forde­ rungen in Näherung.Taking into account the finite current change speed speed and a limited break is practical boundary conditions and meets the theoretical requirements approximations.

Ein ähnlicher Symmetrierungseffekt wie er für eine 5strän­ gige Wicklung beschrieben wurde, stellt sich bei Strang­ zahlen 7, 9 usw. und der Wahl entsprechender Stromformen ein.A symmetry effect similar to that for a 5stran current winding has been described, turns to strand pay 7, 9 etc. and the choice of appropriate forms of current a.

Für Antriebe, bei denen eine Wicklung mit ungerader Strang­ zahl und dem Kommutierungsintervall von π/m nicht verwirk­ licht werden kann, empfiehlt es sich, daß bei nicht unterteil­ barer Spannungsquelle der Mittelpunkt so herausgeführt wird, daß er durch Kondensatoren gestützt werden kann. For drives in which a winding with an odd number of strands and the commutation interval of π / m cannot be realized, it is recommended that the center be led out with a voltage source that cannot be divided so that it can be supported by capacitors.

Die einfachste Art ist die Verwendung von Kondensatoren C _A und C _B nach Bild 4 mit direktem Anschluß des Mittelpunkts M. Eine vollständige Symmetrierung, d. h. eine hälftige Auf­ teilung der Spannung U _G (in U _A = U _B = U _G/2) kann bei großer Belastung des Mittelpunkts jedoch nicht erwartet werden. The simplest way is to use capacitors C _A and C _B as shown in Figure 4 with direct connection of the center point M. A complete symmetrization, ie a half split on the voltage U _G (in U _A = U _B = U _{G / 2} ) can not be expected when the center is heavily loaded.

Dies trifft insbesondere für den Betrieb der Schaltung mit kleineren Frequenzen zu. Hierbei werden die Kondensatoren mit verhältnismäßig langen Stromimpulsen belastet, was zu Spannungsverschiebungen führt. In Bild 4 ist deshalb eine besondere Symmetriervorrichtung SV als aktive Schaltungser­ gänzung vorgesehen.This applies in particular to the operation of the circuit with lower frequencies. Here, the capacitors are loaded with relatively long current pulses, which leads to voltage shifts. In Figure 4, therefore, a special balancing device SV is provided as an active circuit supplement.

Sie trägt zu einer gesteuerten Nachladung der Kondensatoren C _A und C _B bei und symmetriert somit die beiden Teil­ spannungen U _A und U _B . Letztere lassen sich innerhalb enger einstellbarer Grenzen konstant halten.It contributes to a controlled recharging of the capacitors C _A and C _B and thus symmetrizes the two partial voltages U _A and U _B. The latter can be kept constant within narrowly adjustable limits.

Entsprechend Bild 5 kann SV so wirken, daß mit Hilfe der zusätzlichen Schalter S _A und S _B Ladeströme über die Konden­ satorzweige (wahlweise in beiden Richtungen) fließen können. Hierdurch kann die durch den Mittelleiterstrom ver­ ursachte Spannungsunsymmetrie rückgängig gemacht werden. Beim Einschalten des Ladestromes wird gleichzeitig magne­ tische Energie in der Drosselspule L _b gespeichert. Beim Abschalten des Stromes kann mit Hilfe der Freilaufdioden des jeweils anderen Schaltzweiges die gespeicherte Energie zur weiteren Symmetrierung der Spannungen in den Konden­ satoren umgeladen werden.According to Figure 5, SV can act so that with the help of the additional switches S _A and S _B, charging currents can flow through the capacitor branches (optionally in both directions). In this way, the voltage asymmetry caused by the center conductor current can be reversed. When the charging current is switched on, magnetic energy is simultaneously stored in the inductor L _b . When the current is switched off, the stored energy can be reloaded to further symmetrize the voltages in the capacitors with the aid of the freewheeling diodes of the other switching branch.

Bild 6 zeigt als Beispiel eine steuerbare Aufteilung der Teilspannungen U _A und U _B mit einer geringen Schwankung um den Mittelwert U _{g /2}. Sie steht im Zusammenhang mit der gewählten Spieldauer T _LV zwischen zwei Einschaltzuständen. T _LV ist unabhängig von der Betriebsfrequenz der Maschine und der Grundfrequenz des Wechselrichters. Die für die Symmetrierung verwendeten Ströme sind im Größenbereich eines Phasenstromes. Damit ist der Aufwand für die Schaltung zur Symmetrierung begrenzt. Außer den Halbleiter­ schaltern S _A und S _B , die ein- und ausschaltbar sind, werden ähnlich wie bei den Schaltelementen der einzelnen Wick­ lungsphasen Blindstromdioden in antiparalleler Anordnung benötigt. Der Einsatz der Schalter erfolgt abhängig von der gemessenen Spannungsaufteilung. Eine Verringerung der Spannungsunsymmetrien erfordert kleinere Spieldauer T _LV . Es ist offensichtlich, daß die Realisierung einer aktiven Symmetrierung nicht notwendig auf identisch aufgebaute Schaltungen aus Kondensatoren und Halbleiterschalter beschränkt sein muß. Auch andere Schaltungskonfigurationen sind denkbar und können angewendet werden. Figure 6 shows an example of a controllable division of the partial voltages U _A and U _B with a slight fluctuation around the mean value U _{g / 2} . It is related to the selected playing time T _LV between two switch-on states. T _LV is independent of the operating frequency of the machine and the basic frequency of the inverter. The currents used for the balancing are in the size range of a phase current. The effort for the circuit for balancing is thus limited. In addition to the semiconductor switches S _A and S _B , which can be switched on and off, reactive current diodes in antiparallel arrangement are required, similar to the switching elements of the individual winding phases. The switches are used depending on the measured voltage distribution. A reduction in the voltage asymmetries requires a shorter cycle time T _LV . It is obvious that the realization of an active balancing does not necessarily have to be limited to identical circuits made up of capacitors and semiconductor switches. Other circuit configurations are also conceivable and can be used.

Wie oben beschrieben wurde, hängt die Größe der Potential­ verschiebung wesentlich von der Größe und der Frequenz des Mittelleiterstromes ab. Wenn es gelingt, den Mittelleiter­ strom durch eine besonders günstige Gestaltung und Betriebsweise der Vielphasenwicklung in der Summe sehr klein zu halten, ist dies als besonders vorteilhaft anzu­ sehen. Der Aufwand für die Symmetrierungsschaltung SV und die Größe der Kondensatoren verringert sich entsprechend.As described above, the size of the potential shift depends largely on the size and frequency of the center conductor current. If it is possible to keep the central conductor current very small overall through a particularly favorable design and mode of operation of the multi-phase winding, this is to be seen as particularly advantageous. The effort for the balancing circuit SV and the size of the capacitors are reduced accordingly.

Claims (3)

1. Synchronmotor mit einer Wicklung in Sternschaltung, deren Phasenzahl ungerade und größer als 3 ist, und die von einem Stromrichter mit näherungsweise rechteck­ förmig verlaufendem Strom gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichter mit eingeprägter Gleichspannung versorgt wird, daß jeweils eine Phase im Stromwende­ bereich stromlos ist und die übrigen Phasen mit einem Strom weitgehend gleicher Größe betrieben werden.1. Synchronous motor with a star-shaped winding, the number of phases of which is odd and greater than 3, and which is fed by a converter with approximately rectangular current, characterized in that the converter is supplied with impressed DC voltage, that in each case one phase in the turnaround is de-energized and the other phases are operated with a current of largely the same size. 2. Synchronmotor mit einer Wicklung in Sternschaltung, deren Phasenzahl ungerade und größer als 3 ist, und die von einem Stromrichter mit näherungsweise rechteck­ förmig verlaufendem Strom gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichter mit eingeprägter Gleichspannung versorgt wird, und daß eine Schaltung Verwendung findet, die es ge­ stattet, ohne Unterteilung der Eingangsgleichspannung den Sternpunkt der Wicklung an einen künstlichen Mittelpunkt der Eingangsgleichspannung anzuschließen.2. synchronous motor with a star connection, whose phase number is odd and greater than 3, and the from an approximately rectangular converter current is fed, characterized, that the converter with impressed DC voltage is supplied, and that a circuit is used that ge without subdivision of the DC input voltage the star point of the winding to an artificial one Connect the center of the DC input voltage. 3. Synchronmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitgehend symmetrische Spannungsaufteilung durch Verwendung von 2 Kondensatoren gleicher Größe in Verbindung mit 2 Gleichspannungsstellern (z. B. S _A und S _B nach Bild 5) und einer Drosselspule (L _d in Bild 5) erreicht wird.3. Synchronous motor according to claim 2, characterized in that the largely symmetrical voltage distribution by using 2 capacitors of the same size in connection with 2 DC voltage regulators (z. B. S _A and S _B according to Figure 5) and a choke coil (L _d in Figure 5 ) is reached.