DK157963B - Styrekredsloeb for en flerfaset forbruger - Google Patents

Description

i

DK 157963 B

Opfindelsen angår et styrekredsløb for en flerfaset forbruger, især en tofaset børsteløs jævnstrømsmotor, ved hvilken i hver fase et styrbart kontaktelement af halvledermateriale, især transistorer i Darlington-kobling, og en forbruger-5 del i serie er tilsluttet en jævnspændingskilde, og ved hvilken kontaktelementerne i cyklisk rækkefølge kan ind- og udkobles ved hjælp af indkoblingsimpulser, af hvilke alle i indkoblingsrækkefølgen optrædende nabo-indkoblingsimpulser har en dødtid imellem sig, som er væsentlig kortere end en 10 indkoblingsimpuls.

Ved et kendt styrekredsløb af denne art (US-PS 4 070 606) styres de kontaktelementer forankoblede kontakttransistorer af modfasede strømme, hvis frekvens svarer til motorens omdrejningstal, og som er overlejret af en konstant jævnstrøm.

15 Herved fås indkoblingsimpulser, hvis impulsvarighed er noget kortere end den halve periodevarighed, og mellem hvilke en dødtid optræder. Denne dødtid er dog omdrejningstalafhængig og aftager ved tiltagende omdrejningstal. Herved kan der under drift optræde radioforstyrrelser under koblingsforløbe-20 ne.

Ved i serie koblede halvleder-kontaktelementer er der allerede blevet anbragt konstante dødtider mellem de med disse kontaktelementer samvirkende indkoblingsimpulser, dog alene med det formål at undgå en kortslutning under overlapnings-25 tiden (DE-AS 25 08 546). Ved styrekredsløbet af den i indledningen nævnte art behøver man ikke at frygte sådanne kortslutninger.

Formålet med opfindelsen er at angive et styrekredsløb af den i indledningen nævnte art, ved hvilket radioforstyrrel-30 ser i stor udstrækning undgås.

Opgaven løses ifølge opfindelsen ved, at dødtiden til undgåelse af radioforstyrrelser har en konstant værdi.

2 DK 157963 B

Til grund for denne løsning ligger den erkendelse, at ved halvleder-kontaktelementer, især transistorer i Darlington-kobling, er spærreforsinkelsestiden længere end ledeforsinkelsestiden. Når der derfor straks ved indkoblingsimpulsens 5 forsvinden fra styretilslutningen af det ene kontaktelement eller kort derefter tilføres en indkoblingsimpuls til styretilslutningen af det i rækkefølgen næste kontaktelement, overlapper de to kontaktelementers ledetilstande hinanden.

Under denne overlapningstid kan en meget større driftsstrøm 10 derfor flyde i den fælles forbrugerledning og forårsage tilsvarende radioforstyrrelser. Ved mellemkoblingen af den konstante og derfor af driftsfrekvensen uafhængige dødtid mellem alle i rækkefølge optrædende nabo-indkoblingsimpulser undgås en sådan ledetilstandsoverlapning i stor udstrækning 15 eller fuldstændigt, således at radioforstyrrelser undgås i samme grad.

Dødtiden er fortrinsvis af størrelsesordenen på ca. 10 mikrosekunder. Det giver et gunstigt kompromis, som på den ene side sikrer en tilstrækkelig dæmpning af radioforstyrrelser 20 og giver på den anden side ikke for store kommuteringsfejl ved henholdsvis korte indkoblingsimpulser og høje omdrejningstal .

En særlig enkel udformning af styrekredsløbet fås, når for-flanken af alle indkoblingsimpulser er forsinket den kon-25 stante dødtid i forhold til bagflanken af den til enhver tid umiddelbart forudgående indkoblingsimpuls.

Således kan et styrekredsløb for en tofaset forbruger, ved hvilket indkoblingsimpulserne er afledt af en impulsgivers impulser, udformes på den måde, at ved hjælp af alle flanker 30 af impulsgiverens impulser kan der udløses en spærreimpuls med en til dødtiden svarende varighed, og> spærreimpulserne er afvekslende forbundet med impulsgiverens med de med dem sammenfaldende impulser og impulspauserne til dannelse af

DK 157963 B

3 indkoblingsimpulserne. Herved spærrer spærreimpulserne et begyndelsesafsnit af henholdsvis hver impuls og hver impulspause, som hver svarer til en fase, således at der på simpel måde fås indkoblingsimpulser med varigheden af til spærreim-5 pulserne svarende afstande.

Endvidere kan impulsgiverens impulser tilføres et på disse impulsers flanker ved afgivelsen af hver udløseimpuls for hver af spærreimpulserne reagerende tidskontaktorgan. Selv om det også er muligt, at hver fase har sit eget tidskon-10 taktorgan, er det ved denne udformning tilstrækkeligt med et tidskontaktorgan for alle faser.

Dette tidskontaktorgan kan være udformet på den måde, at det har en for hver indgangsimpulsflanke en nåleimpuls frembrin-gende nuldetektor og et denne efterkoblet forsinkelsesled, 15 som kun forsinker bagflanken af sin indgangsimpuls. Af dette forsinkelsesleds udgangsimpulser kan spærreimpulserne derefter dannes ved simpel invertering.

Foretrukne udførelseseksempler beskrives nærmere nedenstående ved hjælp af tegningerne, der viser i 20 fig. 1 et blokdiagram af et styrekredsløb ifølge opfindelsen, fig. 2 et impulsdiagram til forklaring af virkemåden af styrekredsløbet i fig. 1, fig. 3 en første variation af styrekredsløbet i fig. 1 og 25 fig. 4 en anden variation af styrekredsløbet i fig. 1.

Fig. 1 viser et styrekredsløb for en børsteløs tofaset jævnstrømsmotor med en topolet permanentmagnet-rotor 1 og to statorviklinger 2 og 3. Statorviklingerne 2, 3 ligger i se

DK 157963 B

4 rie med et kontaktelement 4 og 5, hvert bestående af to transistorer i Darlington-kobling over en driftsjævnspændingskildes poler (+) og (0).

En impulsgiver 6 har en som spole med mætbar kerne udformet 5 føler 7 til konstatering af rotorens 1 drejevinkelstilling og en med føleren 7 samvirkende oscillator, hvis svingninger afvekslende efter hver halve rotoromdrejning ind- og udkob-les ved en ændring af følerens 7 induktivitet. Induktivi-tetsændringen bevirkes af rotorens 1 drejning. Oscillato-10 rens svingninger ensrettes og udglattes i en oscillatoren efterkoblet demodulator 8, således at der fås rektangulære, symmetriske impulser I. Impulsgiverens 6 impulser I tilføres den ene indgang af et NAND-led 9 og et tidskontaktorgan 10. NAND-leddets 9 udgang er direkte forbundet med et andet 15 NAND-leds 11 ene indgang og over et IKKE-led 12 (et såkaldt inverterende led) med kontaktelementets 4 styretilslutning. NAND-leddets 11 udgang er over et IKKE-led 13 forbundet med kontaktelementets 5 styretilslutning.

Tidskontaktorganet 10 har på indgangssiden en nuldetektor 20 14, som med hver flanke af en impuls I frembringer en (posi tiv) nåleimpuls. Nuldetektoren 14 er efterkoblet et forsinkelsesled 15 i form af et monostabilt kipled, som kun forsinker bagflanken af sin indgangsimpuls (overgangen fra 1 til 0) og leverer en i sammenligning med nåleimpulsen for-25 længet udløseimpuls A til den ene indgang af et efterkoblet NAND-led 16, som har to yderligere indgange, der kan tilføres henholdsvis et start-stop-signal SS og et omdrejnings-tal-styresignal DS. NAND-leddets 16 udgang er forbundet med de to andre indgange af NAND-leddene 9 og 11.

30 Under motorens drift er signalerne SS og DS 1-signaler, således at NAND-leddet 16 kan betragtes som simpelt IKKE-led. Impulsgiveren 6 frembringer så ved hver rotoromdrejning en impuls I og en lige så lang impulspause P. Kontaktorganet 10

DK 157963 B

5 afleder af alle flanker af impulserne I en udløseimpuls Ar som er væsentlig kortere end en impuls I. En sådan udløseimpuls A udløser så over NAND-leddet 16 en spærreimpuls A (et 0- signal) af samme varighed på de med dette NAND-led 16 for-5 bundne indgange af NAND-leddene 9 og 11. Når det drejer sig om en af forflanken af en impuls I afledt spærreimpuls, spærrer denne et lige så langt afsnit ved begyndelsen af impulsen I, således at der på IKKE-leddets 12 udgang optræder en indkoblingsimpuls S-|, som svarende til varigheden af hen-10 holdsvis udløseimpulsen A og den af denne udløste spærreimpuls A er kortere end impulsen I, og dennes forflanke i sammenligning med forflanken af impulsen I er forsinket med varigheden af impulsen A, således at kun bagflankerne af impulserne I og Sj falder sammen.

15 En af bagflanken af en impuls I afledt udløseimpuls A udløser igen en inverteret spærreimpuls A på NAND-leddets 16 udgang, som nu knyttes til impulspausen P. Mens impulspausen P allerede fremtvinger et O-signal på IKKE-leddets 12 udgang, således at indkoblingsimpulsen Si forsvinder og ikke påvir-20 kes af dette spærresignal A, bevirker spærresignalet A, at det NAND-leddets 11 ene indgang af NAND-leddet 9 tilførte

1- signal spærres på grund af den i alt af leddene 11 og 13 bevirkede OG-forbindelse, dvs. indkoblingsimpulsen S2 frigives ligeledes først ved forsvinden af dette spærresignal A

25 indtil optræden af den næste impuls I. Indkoblingsimpulsen S2 er derfor i sammenligning med bagflanken af impulsen I og indkoblingsimpulsen S-| forsinket med impulsernes A varighed.

Indkoblingsimpulserne S-) og S2 udstyrer afvekslende kontaktelementerne 4 og 5, hvorved der dog mellem udkoblingen af 30 kontaktelementet 4 ved forsvinden af indkoblingsimpulsen og indkoblingen af kontaktelementet 5 ved optræden af indkoblingsimpulsen S2 lige som ved alle følgende kommuteringer optræder en dødtid T (forsinkelse eller pause), som er lig med varigheden af henholdsvis en udløseimpuls A og en spær-

DK 157963 B

6 reirapuls A. Denne dødtid T er således dimensioneret, at i denne har det kontaktelement, hvis indkoblingsimpuls netop forsvinder, tilstrækkelig tid til at gå fra den ledende til den spærrede tilstand, før det næste kontaktelement ved op-5 træden af den næste indkoblingsimpuls er gået fra den spærrede til den ledende tilstand.

På denne måde undgås, at kontaktelementernes ledende tilstande falder sammen, og at der under denne overlapningstid optræder for stærke belastningsstrømme, som kan forårsage 10 radioforstyrrelser.

Variationer af det i fig. 1 viste udførelseseksempel ligger indenfor opfindelsens rammer. Således kan tidskontaktorganet 10 udelades, og i stedet for kan ifølge fig. 3 hvert NAND-led 12 og 13 eller ifølge fig. 4 hvert NAND-led 9 og 11 være 15 direkte efterkoblet et forflanken (fig. 3) eller bagflanken (fig. 4) af dets indgangsimpuls med dødtiden T forsinkende forsinkelsesled 17, 18 og 19, 20. I begge tilfælde kan den frie indgang af NAND-leddet 16 belægges med et vedvarende 1-signal eller et yderligere styresignal. Signalforbindelsen 20 kan også realiseres på anden måde efter koblingsalgebraens regler.

Claims (5)

1. Styrekredsløb for en flerfaset forbruger, især en tofaset børsteløs jævnstrømsmotor, ved hvilken i hver fase et styrbart kontaktelement (4, 5) af halvledermateriale, især transistorer i Darlington-kobling, og en for- 5 brugerdel i serie er tilsluttet en jævnspændingskilde, og ved hvilken kontaktelementerne (4, 5) i cyklisk rækkefølge kan ind- og udkobles ved hjælp af indkoblingsimpulser (Si, S2), af hvilke alle i indkoblingsrækkefølgen optrædende nabo-indkoblingsimpulser (Si, S2) har 10 en dødtid (T) imellem sig, som er væsentlig kortere end en indkoblingsimpuls (Si, S2)/ k e nd.e t eg n e t ved, at dødtiden (T) til undgåelse af radioforstyrrelser har en konstant værdi.

2. Styrekredsløb ifølge krav 1, kendetegnet 15 ved, at forflanken af alle indkoblingsimpulser (Sir S2) er forsinket den konstante dødtid i forhold til bagflanken af den til enhver tid umiddelbart forudgående indkoblingsimpuls.

3. Styrekredsløb for en tofaset forbruger, ifølge krav 1 20 eller 2, ved hvilket indkoblingsimpulserne (Si, S2) er afledt af en impulsgivers (6) impulser (I), k e n d e -tegnet ved, at ved hjælp af alle flanker af impulsgiverens (6) impulser (I) kan der udløses en spærreimpuls (A) med en til dødtiden (T) svarende varighed, 25 og spærreimpulserne (A) er afvekslende forbundet med impulsgiverens (6) med de med dem sammenfaldende impulser (I) og impulspauserne (P) til dannelse af indkoblingsimpulserne (Si, S2).

4. Styrekredsløb ifølge krav 3, kendetegnet 30. e d, at impulsgiverens (6) impulser (I) kan tilføres DK 157963 B 8 et på disse impulsers (I) flanker ved afgivelsen af hver udløseimpuls (A) for hver af spærreimpulserne (A) reagerende tidskontaktorgan (10).

5. Styrekredsløb ifølge krav 4, kendetegnet 5 v e d, at tidskontaktorganet (10) har en for hver ind gangsimpulsflanke en nåleimpuls frembringende nuldetektor (14) og et denne efterkoblet forsinkelsesled (15), som kun forsinker bagflanken af sin indgangsimpuls.