IT7949163A1 - Perfezionamento nei sistemi di motori elettrici a riluttanza variabile - Google Patents

Description

[0001] 49163 DESCRTEIONE a corredo di una donanda di Brevetto per invenzione dal titolo: "Perfezionamento nei sistemi di motori elettrici riluttanza variabile" a nome della: CHLORIDE GROUP LIMITED La presente invenzione si riferisce ai si- stemi di motori.a riluttanza variabile e concerne i circuiti che utilizzano tiristori per collegare una Sorgente di tensione continua sequenzialmente agli avvolgimenti.

[0002] di un motore a riluttanza variabile.

[0003] In conformita alla presente invenzione, un sistema di motore elettrico a riluttanza variabi- le comprende un motore a riluttanza variabiie aven te un avvolgimento.principale per ciascuna di un :numero pari di .fasi superiore a 2 ed un circuito principale in serie con ciascun avvolgimento princi- pale del motore cosi collegato attraverso una o piu sorgenti..di .tensione continua, da cui gli avvolgi- menti principali vengono alimentati sequenzialmente .con...impulsi..

[0004] di corrente unidirezionali, in modo ta le che la corrente in ciascun avvolgimento princi- pale...sia.indipendente da quella degli altri avvol gimenti principali, caratterizzato dal fatto che di due fasi successive (prese nel loro ordine di condu- zione) una abbia il suo avvolgimento di fase collega- to al terminale positivo di una sorgente di tensione continua ed abbia un tiristore di commutazione che collega la giunzione del tiristore principale e del- l'avvolgimento principale ad un punto di gunzione di un dispositivo a capacita cosi da scaricare il tiri- store principale dalla corrente che fluisce dal termi- nale di sorgente positivo attraverso l'avvolgimento, mentre carica positivamente il terminale del conden- satore, dopo di che il tiristore di commutazione del- la fase successiva, avente il suo avvolgimento di fa- se collegato al terminale negativo di una sorgente di tensione continua, collega la giunzione del suo tiristore principale e dell'avvolgimento principale ad un punto di giunzione di detto elemento a capa- la corrente che fluisce attraverso l'avvolgimento prin- cipale al terminale di sorgente negativo mentre cari- ca negativamente il terminale del condensatore, per cui una commutazione di un tiristore principale, ini- ziata dalla accensione o commutazione nello stato conduttore di un titistore di commutazione e termina ta quando questo tiristore di commutazione cessa di condurre, lascia il condensatore o i condensatori di commutazione caricati con la corretta polarita e con tensione adeguata alla commutazione del tiri- store principale successivo nella sequenza di condu- zione.

[0005] I noti circuiti di commutazione, che han- condensatore o i condensatori di commutazione carica ti con una polarita che e opposta a quella richiesta di conduzione dei tiristori.

[0006] Un ulteriore tiristore in serie con un induttore necessario per formare un circuito di ripristino attraverso il quale un se- miciclo di corrente fluisce in modo da invertire la polarita dei condensatori.

[0007] La presente invenzione concerne nan soltan- .to la disposizione dei tiristori attraverso i quali la.corrente fluisce dalla sorgente di tensione conti- nua agli avvolgimenti del motore, per cui il comple- tamento di una.commucazione lascia i condensatori di.

[0008] .commutazione..con la polarita corretta per la .com- mutazione del successivo tiristore nella sequenza di conduzione, ma anche con la necessita che la gran- dezza della tensione lasciata sul condensatore al completamento di una commutazione sia adeguata alla commutazoone del tiristore successivo nella sequen- : za di conduzione.

[0009] L'invenzione puo essere convenientemente applicata ai motori a riluttanza variabile aventi un avvolgimento principale ed un avvolgimento ausi- liario strettamente accoppiati per ciascuna fase op- pure a motori di questo genere aventi un singolo av- volgimento per ciascuna fase, nel qualcaso una estre- mita di ciascun avvolgimento viene collegata in comu- ne e quindi viene.

[0010] collegata ad ua presa intermedia della sorgente di tensione continua.

[0011] Quando il motore ha gli avvolgimenti princi- pali ed ausiliari, la corrente di fase a cui verra fatto riferimento in seguito e definita come la som- ma della corrente dell'avvolgimento principale e di m volt la corrente dell'avvolgimento ausiliario, in cui m rappresenta il rapporto fra le spire, dell'av volgimento ausiliario e le spire dell'avvolgimento principale.

[0012] La presente invenzione ha il vantaggio che evita la necessita di un circuito di ripristino for mato da,un ulteriore tiristore e da un induttore in Serie ed in questo modo elimina le perdite di poten- za associate a..questo circuito.

[0013] L'invenzione inol- tre dimezza la frequenza della tensione fondamenta- le attraverso il condensatore di commutazione in con- fronto con la frequenza necessaria quando viene usa- to un circuito di ripristino.

[0014] La riduzione di fre- quenza riduce le perdite del condensatore.

[0015] Un terzo vantaggio dell'invenzione e quello di ridurre le escursioni di tensione attraverso il condensatore di commutazione in confronto con quelli che si veri- ficano quando viene usato un circuito di ripristino riducendo in questa maniera i valori nominali della tensione dei tiristori di commutazione e dei diodi in serie con gli avvolgimenti ausiliari.

[0016] In una forma di realizzazione dell'inven- zione, il circuito di commutazione comune a due fa- si successive presenta un punto di giunzione colle- l'avvolgimento principale di una prima fase attra- verso un tiristore di commutazione disposto, quando acceso o conduttore, per deviare la corrente che flui- sce attraverso l'avvolgimento in modo da fluire nel circuito di commutazione per interdire il tiristore principale, mentre i punti di giunzione del circuito dicommutazione vengono resi maggiormente positivi, in preparazione alla commutazione del tiristore prin- cipale della seconda fase, mentre la giunzione del- l'avvolgimento principale e del tiristore principale dela seconda fase viene collegato ad un punto di giun- zione del circuito di commutazione attraverso un ti- ristore di commutazione disposto, quando acceso, per deviare la corrente che fluisce attraverso l'avvol- gimento in modo da fluire fuori del circuito di com- mutazione per interdire il tiristore principale, men- tre i punti di giunzione del circuito.

[0017] di commutazio- ne vengono resi maggiormente negativi, in preparazio- ne alla commutazione del tiristore principale della.

[0018] fase successiva.

[0019] In una disposizione, ambedue le.

[0020] fasi sono collegate allo stesso punto di giunzione del circui- to di commutazione.

[0021] Cosi, il circuito di commutazio- ne pu comprendere due condensatori collegati in se- rie fra i terminali di una sorgente comune ad ambe- due le fasi, Pu anche essere desiderabile includere un circuito eleyatore comprendente una coppia di ti- ristori elevatori collegati in serie attraverso la sorgente ed un induttore collegato fra il punto di giunzione del circuito di commutazione e la giun zione dei tiristori elevatori.

[0022] In un'altra forma di disposizione, la sor- gente presenta una presa centrale e l'avvolgimento principahe di ciascuna fase rappresenta l'unico av.

[0023] volgimento del motore e presenta una estremita col- legata alla presa centrale, con il terminale lonta- no dei tiristori principali delle fasi alternate collegato a ciascun terminale della sorgente e la giunzione dell'avvolgimento principale e del :tiri- store principale collegata attraverso un diodo di ri generazione al terminale opposto della sorgente.

[0024] Le fasi successive possono essere colle- gate ai punti di giunzione del circuito.di commuta- zione fra i quali viene mantenuta una differenza di potenziale sostanzialmente costante.

[0025] Cosi, il circui- to di commutazione puo comprendere una coppia di con densatori collegati in serie fra i terminali della sorgente combinata con un dispositivo che mantiene una differenza di potenziale sostanzialmente costan- te interposto fra di essi.

[0026] Il dispositivo che man- tiene una differenza di potenziale costante pu com- prendere una batteria oppure puo comprendere un con- densatore relativamente grande collegato a ciascun terminale della sorgente attraverso un induttore op- pure collegato ad un convertitore di isolamento che esegue la conversione da corrente continua a cor- rente continua darla sorgente.

[0027] Ulteriori caratteristiche e dettagli del- liinyenzione appariranno evidenti dalla seguente de- scrizione di certe specifiche forme di realizzazione :date a titolo di esempio, con riferimento ai disegni allegati, nei quali: la figura 1 rappresenta uno schema circui- tale di una forma di sistema di motore a riluttanza Variabile incorporante l'invenzione; la figura 2 rappresenta uno schema di una lieve modificazione di una parte della figura 1; la figura 3, suddivisa nelle figure 3A, 3B e 3C, rappresenta un grafico che mostra delle forme d'onda; le figure da 4 a 6 rappresentano schemi circuitali rispettivi di ulteriori modificazioni.

[0028] ..Le disposizioni delle figure 1, 2, 4 e 5, quando operanti nel modo di commutazione a bassa ve locita, incorporano anche l'invenzione esposta in al- tra domanda di brevetto.

[0029] La disposizione rappresentata nella figu- sa tensione in cui lo spazio e disponibile per avvol- pale ed un avvolgimento ausiliario per ciascun-a fa tro fasi avente un avvolgimento principale 11, 21, 3i o 41 per ciascuna fase collegati in serie con un ti- ristore principale 12, 22, 32 o 42 attraverso i ter- minali di alimentazione di una batteria 50.

[0030] Ciascun avvolgimento principale strettamente accoppiato ad un avvolgimento ausiliario 13, 23, 33 o 43 collega- to attraverso l'alimentatore in serie con un diodo 14, 24, 34 .o 44.

[0031] La giunzione di ciascun avvolgi- mento principae con il suo tiristore principale vie- ne collegata attraverso uno di quattro diodi 15, 25, 35 o 45 ad uno di due tiristori di commutazione 16 .o 26 al punto di giunzione 53 di un circuito di com- mutazione comprendente ua coppia di condensatori 51 e 52 collegati attraverso i terminali di alimenta- zione.

[0032] I terminali di alimentazione sono rappresen tati collegati anche ad un condensatore 56 che ridu- ce la .componente alternativa della corrente nella batteria.

[0033] I tre condensatori 56, 51, 52 della figura 1 possono essere sostituiti da tre condensatori 64, 65 e 66.

[0034] della.figura 2.

[0035] E' anche necessario includere uno o piu induttori per proteggere il tiristore 16 o 26 contro eccessivi valori di di/dt al punto di conduzione ed un singolo induttore 60 e rappresenta to per svolgere questa funzione.

[0036] Ciascuna fase e disposta in maniera gene ralmente convenzionale ed il funzionamento di cia- scuna fase e anche generalmente convenzionale, vale : a dire che il tiristore principale 12 della fase 1 viene fatto diventare conduttore ovvero viene acce- so per consentire un aumento di corrente nell'avvol- gimento principale 11.

[0037] Allo scopo di far terminare la corrente nell'avvolgimento principale, il tiristore principa- le viene commutato mediante l'accensione del tiristo- re di commutazione 16, il punto 53 trovandosi a poten- ziale negativo rispetto al punto 55, in modo tale che la corrente che circola nell'avvolgimento 11 sia ed i condensatori 51 e 52, per consentire la inter- dizione dei tiristori 12.

[0038] La tensione sulla giunzione 53- dei condensatori diventa progressivamente piu po- sitiva fino a quando la corrente si trasferisce dal- l'avvolgimento principale 11 all'avvolgimento ausilia- rio 13 in modo da alimentare l'energia nuovamente nell'alimentatore.

[0039] Cid fornisce al tiristore 16 l'opportunita di diventare non conduttore o di spe- gnersi, interdicendosi.

[0040] A questo punto nel funzionamento, la dispo.

[0041] sizione differisce dalla disposizione convenzionale.

[0042] Si notera che la tensione sulla giunzione 53 dei con- densatori ora positiva rispetto al punto 54 cosic- che il circuito di commutazione e incapace di ripe- tere la commutazione di una fase disposta similmen te alla prima fase.

[0043] Nelle disposizioni convenzina- li, un separato circuito di ripristino e fornito un induttore collegato fra il :punto 53 ed un punto conveniente nel circuito avente un potenziale fisso per esempio un punto intermedio sulla batteria 50 Quando il tiristore di ripristino viene acceso, un impulso di corrente fluisce attraverso di esso per effettuare l'inversione a risonanza della tensione attraverso il condensatore.

[0044] In conformita alla presente invenzione, si notera che, mentre l'avvolgimento principale 11 della prima fase e collegato al terminale di alimen- tazione positivo 54 ed il suo tiristore collegato al terminale di alimentazione negativo 55, l'avvolgi- mento.principale 21 della seconda fase viene collega to al terminale di alimentazione n-egativo 55, mentre il suo tiristore 22 viene collegato al terminale po.

[0045] sitivo 54.

[0046] In accordo con ci, la seconda fase richie- ad una tensione positiva rispetto al punto 54, allo scopo di commutarlo, e questo e lo stato in cui i condensatori vengono,lasciati dopo che la commuta- zione della prima fase e stata completata.

[0047] Sotto al.

[0048] tri aspetti, il funzionamento della seconda fase se- gue quello della prima fase con le polarita inverti- te, mentre la terza fase segue con le stesse polari- ta della prima e la quarta fase segue con le stesse polarita della seconda.

[0049] Il funzionamento pu essere considerato in dettaglio alquanto maggiore e poiche il circuito completamente simmetrico, e appropriato considerare la tensione del terminale di alimentazione positivo come se fosse di +E/2 ela tensione del terminale di alimentazione negativo come se fosse -E/2, tensione : dell'alimentatore.

[0050] La tensione effettiva VC del condensatore viene presa in modo da risultare la tensione del pun to 53 rispetto alla tensione zero.

[0051] Prima della commutazione della corrente dall'avvolgimento principale 11 all'avvolgimento au- siliario 13, la tensione VC del condensatore e sta- ta,impostata sul valore VC= -/3E/2 +AV17.

[0052] La commu- tazione si verifica nel modo seguente: all'accensione del tiristore di commutazione 16, il tiristore princi pale.12 viene polarizzato in senso inverso e la cor- zione nei condensatori in modo tale che la tensione VC aumenta positivamente.

[0053] Il tempo della tensione in- versa per il tiristore principale 12 sufficiente- mente lungo perche esso si interdica..

[0054] Quando la ten- sione W uguale a 3E/2, il diodo.

[0055] 14 viene polariz- zato in senso diretto per effetto dell'azione di tra- sformatore degli avvolgimenti strettamente accoppiati, principale ed ausiliario, aventi un rapporto di spire unitario e la corrente dell'avvolgimento principale I11 si trasferisce all'avvolgimento ausiliario 13.

[0056] perfetto accoppiamento fra gli avvolgimenti e della risultante induttanza di perdita, in modo tale che per un breve periodo di tempo, una corrente decre- commutazione 16 in modo tale che la tensione VC ven- ga ulteriormente aumentata a 3E/2 + Av1.

[0057] Si notera che, nella convenzionale dispo- sizione, ogni volta che il circuito di commutazione iviene usato, il condensatore di commutazione deve su- bire due inversioni di carica...D'altra parte, in con formita alla presente invenzione, esso subisce.

[0058] sol- nello stato richiesto per commutare la fase.

[0059] succes- .siva.

[0060] Cosi, alla fine..

[0061] della commutazione, il punto 53 :del.

[0062] condensatore viene lasciato al valore...di.

[0063] .VC=+3E/2+AV1.

[0064] Le figure.

[0065] 3A e 3B rappresentano tipiche forme d'onda della corrente di fase e dell'induttan- za quando si opera ad apprezzabile velocita che indi- ca la grandezza e la durata angolare della corrente di fase.

[0066] Il motore opera attraverso la maggior parte del suo intervallo di velocita in un singolo modo di commutazione che implica soltanto una commutazione per ciascuna fase durante ciascun ciclo ed il fatto che l'inversione per risonanza della tensione del ca densatore di commutazione per mezzo di.un circuito di ripristino non e richiesta attraverso questo in- tervallo significa che una sorgente di perdita di energia viene eliminata e fornise una maggiore ef- ficienza.

[0067] In aggiunta, il tiristore e l'induttore .richiesti per un circuito di ripristino a condensa tore sono eliminati.

[0068] Nell'intervallo di alta velocita, .con il summenzionato singolo modo di commutazione, .la velo- cita con la quale la corrente di avvolgimento i au- menta viene, controllata dall'induttanza L dell'av- volgimento e dalla sua velocita di incremento dL/dt in conformita all'equazione: di"=IZE-Ri-i dL7 at 1 dt in_cui R rappresenta la resistenza di avvolgimato ed E rappresenta la tensione, della batteria.

[0069] Quando la velocita del motore si riduce, si riduce anche il valore di dL/dt ed il tempo neces- sario per un ciclo aumenta,ambedue gli effetti com- portando il fatto che la corrente di avvolgimento rag giunge un valore sempre piu .elevato per particolari scelte degli angoli del rotore in corrispondenza dei conduttore e viene commutato.

[0070] In accordo con cio, in un intervallo di basse velocita dal punto di riposo in alto, si adot- ta un modo di commutazione ed il tiristore principa- le viene commutato ogni volta che la corrente di fa se sale fino ad un predeterminato valore superiore e viene ancora acceso o fatto diventare conduttore ogni ad un valore.inferiore predeterminato, cosicche un colare fase prima che una qualsiasi commutazione ven- ga eseguita sulla fase successiva.

[0071] La figura 3C rap- presenta un grafico schematico della forma di tali correnti di.

[0072] fase.

[0073] In accordo con cio, si potra notare che, per operare con il modo di commutazione, diverse commutazioni consecutive sono richieste per ciascuna tP sut4tn.1 8sntose tsej eT 044n4 ued tpupnb a eseJ esse e necessario ripristinare la tensione del con- : densatore di commutazione mediante inversione di ri- sonanza.

[0074] Comunque, non e necessario fornire un sepa- rato tiristore di inversione di risonanza ed un se- .

[0075] parato induttore per questo scopo, dato che il risul- tato pu esere ottenuto con il procedimento rivendi- cato in altra domanda di brevetto.

[0076] Perci, dopo che il tiristore principale come descritto precedentemente dall'avvolgimento principale 11 all'avvolgimento ausiliario 13 della fa se 1, il tiristore principale 12 ed il tiristore di rente di fase e discesa ad un predeterminato livel- lo inferiore, il tiristore principale 2 viene ancora fatto diventare conduttore, trasferendo cosi nuova- mente la corrente.

[0077] di fase all'avvolgimento principa- le.

[0078] In coincidenza o approssimativamente intorno al- ridiventare conduttore, il tiristore di commutazione 26 della seconda e della quarta fase viene anche ac.

[0079] ceso.

[0080] Gli avvolgimenti principali delle fasi 2 e 4 sono ora effettivamente in parallelo ed agiscono nel- la stessa maniera dell'induttore di inversione di ri.

[0081] sonanza della disposizione convenzionale.

[0082] Percio, la tensione del condensatore i commutazione viene ora invertito per risonanza da VC=+3E/2 + V1 approssima- tivamente a VC= - /3E/2_7, la tensione VC essendo li- mitata a -3E/2 per l'azione fissatrice degli avvol- gimenti ausiliari 23 e 43 i cui diodi 24 e 44 vengo- no polarizzati in senso diretto quando la tensione i vc minore oppure uguale a -3E/2.

[0083] L'impiego degli adiacenti avvolgimenti di fase per l'inversione di risonanza dei condensatori di commutazione da origine ad impulsi di corrente in questi avvolgimenti, come rappresentato nella figu- ra 3C con il numero di riferimento 71, ma questi non interferiscono con il funzionamento di queste fasi di cui i transistori principali 22 e 44 non so- no in questo momento conduttori.

[0084] Ulteriori impulsi di corrente 74 sorgono in ciascuna fase provocati dalle commutazioni 72 del- l'altro tiristore collegato allo stesso terminale di sorgente La successiva commutazione del tiristore oquapaoead et openb uou gs o@ont xeae gnd uou zl inversione di risonanza della tensione vC stata completata ed il tiristore di commutazione 26 ha avu- to tempo sufficiente per interdirsi.

[0085] Durante questo periodo di tempo, la corrente I11 nell'avvolgimento principale sara crescente.

[0086] Una questione pertinente e se l'inversione di risonanza sara sufficientemente .rapida, usando gli avvolgimenti stessi del motore al posto dell'induttore di inversione di risonanza, in fino al livello al quale si richiede la commutazione, il tiristore 26 interdetto ed il tiristore 16 pud essere fatto diventare conduttore.

[0087] Si vedra dalle figure 3B e 3C, che, durante la commutazione di corrente nella fase 1, la fase 2 presenta il suo valore di induttanza minimo e, poiche il tempo per l'inversone di risonanza proporzionale L, questo e piu vantaggioso per una rapida inver- sione Si pu dimostrare che, per una tipica appli.

[0088] cazione di motore a riluttanza, anche con l'impiego di tiristori con tempi di interdizione relativamente lenti (in confronto con i noti convenzionali tiristo- ri del tipo invertitore), si possono realizzare forme d'onda di corrente del tipo rappresentato nella figura 3C Si potra anche vedere dalle figure 3B e 3C che, quando l'induttanza della fase 1 e aumentata fino ad un valore che si approssima alk suo valore massimo per effetto della rotazione del rotore, e desidera bile far terminare la corrente nella fase..1.ed au- mentare la corrente nella fase 2.

[0089] Quindi, in coincidenza o approssimativa- mente intorno al momento in cui il transistore di commutazione 16 viene fatto diventare conduttore per la commutazione finale del tiristore principale,12 nella fase 1, il tiristore principale 12 viene fatto diventare conduttore per provocare un aumento di cor- rente nella fase 2.

[0090] Tuttavia, la seconda fase richie- de che la giunzione 53 dei condensatori si trovi ad una tensione positiva allo scopo di commutare il ti- -gsuepuoo no u oge4s ot a oqsenb tt aao4st tori vengono lasciati dopo questa commutazione del tiristore 12.

[0091] Quindi, quando il tiristore principale 22 viene inizialmente acceso per far salire la cor- rente nella fase 2, non si richiede alcun ripristino della tensione VC, il ripristino essendo richiesto soltanto per la seconda e per le successive commuta zioni in una qualsiasi data fase.

[0092] Sotto altri aspet- ti, il funzionamento della seconda fase segue quello della prima fase con le polarita invertite, mentre la terza fase segue con le stesse polarita della prima fase e la quarta fase segue con le stesse polarita : della seconda.

[0093] L'innesco del circuito convertitore di po- tenza della figura 1, quando viene collegato per la prima volta alla sorgente, viene anche effettuato senza la necessita di ulteriori componenti, come ver- Ira ora descritto.

[0094] Quando..il .circuito viene prima collegato alla sorgente, la tensione VC sui condensatori di com- mutazione nel punto.

[0095] 53 diventera approssimativamen- te zero, le tensioni dei terminali positivo e nega- tivo ella sorgente essendo di +E/2 e -E/2 rispetti- vamente...A seconda di quale tiristore principale...de- ve essere per primo fatto diventare conduttore, e ne- [te al valore di -3E/2._oppure.

[0096] +3/2.

[0097] .La..tensione.

[0098] VC puo.

[0099] essere, impostata al va lore -3E/2 accendendo inizialmente.

[0100] il tiristore di commutazione..16,..quando la..corrente, fluira attraver so...gli avvolgimenti.

[0101] principali..11..e...31..per caricare a risonanza la tensione VC approssimativamente al va lore +E.

[0102] Dopo che il tiristore.

[0103] 16 e stato..interdetto., il transistore di..commutazione 26.viene...abilitato, menti principali 21 e.

[0104] 41.per invertire.per risonanza la tensione VC, la_tensione VC._essendo.alla fine man tenuta al valore approssimativo di -3E/2_ dall'azione fisSatrice degli avvolgimenti ausiliari 23 e 43 e dei diodi 24 e 44, come precedentemente descritto.

[0105] La tensione del condensatore di commutazione viene ora predisposta ad un valore tale che esso puo esse- re usato per interdire i tiristori principali 12 o 32 quando l'uno o l'altro di essi viene fatto diventa- re conduttore.

[0106] La tensione VC puo essere similmente pre- disposta al valore +3E/2 accendendo il tiristore di commutazione 26 seguito dall'accensione del tiristo re di commutazione 16.

[0107] La disposizione rappresentata nella figura 1 implica un lieve costo supplementare del conden- Satore in confronto con una disposizione convenziona le, ma cio viene notevolmente contro-bilanciato dai vantaggi di non avere alcun tiristore ed induttore di risaanza, di avere ridotti valori nominali di ten- sione per i tiristori di commutazione e per i diodi, principali e di avere una maggiore efficienza del circuito.

[0108] In una modificazione della figura 1, i diodi 15, 25, 35 e 45, ed i tiristori 16 e 26 sono so stituiti da quattro tiristori, nelle posizioni dei diodi, con i loro terminali lontani dagli avvolgimen.

[0109] ti principali collegati all'estremita dell'induttore 22 60 lontana dal punto 53.

[0110] In questo caso, gli impulsi 71 e 74 della figura 3C possono essere assenti.

[0111] Per motori ad alta potenza e ad alta ten- sione, puo essere desiderabile dal punto di vista del- la compattezza eliminare gli avvolgimenti ausiliari e la figura 4 rappresenta una disposizione in cui ci viene effettuato.

[0112] La disposizione della figura 4 differisce dalla disposizione della figura 1 per l'impiego di una sorgente di tensione continua 50 con presa cen- trale in 56 con il tiristore principale e con l'av- volgimento della prima e della terza fase collegati attraverso una meta di essa e quelli della seconda e della quarta fase collegati attraverso l'altra sua meta.

[0113] Ciascun avvolgimento presenta un terminale col legato alla presa centrale 56.

[0114] Le tensioni degli av- volgimenti sono perci una meta di quele associate alla figura 1 durante la conduzione del tiristore principale.

[0115] In aggiunta, la disposizione della figura 14 utilizza una seconda sorgente di tensione continua 57 di tensione EA ed un valore nominale di potenza molto inferiore collegata fra i due condensatori di commutazione 51 e 52.

[0116] IL tiristore di commutazione 16 delle fasi uno e tre viene collegato.

[0117] al terminale negativo 59 della seconda sorgente di tensione con- tinua 57 mentre il tiristore di commutazione 26 del- le fasi due e quattro viene collegato al suo termina- : le positivo 58.

[0118] In aggiunta, la giunzione dell'av- volgimento di ciascun motore e del suo tiristore prin- cipale viene collegata attraverso un induttore 19, 29, 39 o.49 ed attraverso un diodo 17, 27, 37 o 347 al terminale di alimentazione lontano, vale a dire ile giunzioni delle fasi 1 e 3 sono collegate attra- Ll tpotP F pa 6E a 6l tTedpougd o44npuF FT% osaaA: e 37 al.terminale positivo 54 e le giunzioni delle fasi 2 e 4 sono collegate attraverso i loro induttori 29 e 49 ed attraverso i diodi 27 e 3 47 al terminale negativo 55.

[0119] Il funzionamento analogo a quello della figura 1 e si ritiene che una breve descrizione sara sufficiente.

[0120] Per il funzionamento nel modo a singola commutazione per ciclo, il terminale negativo 59 del- l'alimentatore ausiliario 57 si trova inizialmente ad un potenziale =E/2 -EA quando il tiristore prin- cipale 12 della fase 1 viene acceso.

[0121] Il tiristore 12 viene interdetto quando il tiristore di commuta zione 16 viene acceso.

[0122] La corrente di avvolgimento fluisce ora attraverso l'induttore 19, il diodo di commutazione 15 ed il tiristore 16'e verso il conden- satore 52 e, attraverso l'alimentatore ausiliario.

[0123] 57 al condensatore 51.

[0124] La tensione del punto 59 aumenta fino al momento in cui il diodo ausiliario 17 diventa conduttore, quando il punto 59 si trova ad un poten- ziale di +E/2, il che significa che il punto 58 si trova ad un potenziale +E/2 + EA.

[0125] Il tiristore prin- cipale 22 ella seconda fase puo essere fatto diven- tare conduttore in un qualsiasi momenio, supposto che, al momento in cui esso viene interdetto, il punto 58 abbia raggiunto il potenziale di +E/2 +EA a cui e sta- to fatto sopra riferimento.

[0126] Questo e.il potenziale e la polarita che sono richiesti per la commutazione della seconda fase.

[0127] Per il modo di commutazione rotante, il punto 59 inizialmente si trova ad un potenziale di -E/2 - EA.

[0128] Il tiristore principale 12 della prima fa se viene acceso e, quando la corrente raggiunge il desiderato valore massimo predeterminato, il tiristo- re di commutazione 16 viene acceso.

[0129] La corrente flui: eaoqsuepuoo Tt %un%%ea a 9l go4st4 TF pe Sl au 52 e quindi il condensatore 51 attraverso la sorgente ausiliaria 57.

[0130] Il potenziale del punto 59 aumenta fi- no a che il diodo 17 conduce quando iE punto 59 si trova al potenziale di +E/2 ed il punto 58 si trova pertanto al potenziale +E/2 +EA.

[0131] Dopo che il tiristo- re 16 e stato riportato nelle condizioni di partenza, il tiristore di commutazione 26 della seconda e del- la quarta fase viene fatto diventare.

[0132] conduttore per provocare l'inversione di risonanza dei condensato- ri impiegando gli avvolgimenti principali 21 e 41 del la seconda e della quarta fase, in modo tale che il potenziale del punto 58 oscilli da +E/2 +EA appros- simativamente a -E/2.

[0133] Percio, il potenziale del pun- to 59 deve essere pilotato.a +E/2 =EA, uguale al sud valore iniziale.

[0134] Il tiristore principale 12 della fase .1 puo essere acceso in qualsiasi momento, purche nel momento in cui esso deve essere diseccitato, il va- t/a- tp.

[0135] ctezua4od o4sanb osun89es eqqe ss o4und Per l'innesco del circuito convertitore di tensione v58 del punto 58 a -E/2 se l'uno o l'altro tiristore principale 12 o 32 deve essere acceso per 59 a +E/2 se l'uno o l'altro tiristore principale 22 o 42 deve essere acceso, per primo.

[0136] Quando il circuito convertitore di poten- za della figura 4 viene prima collegato alla sorgen- +EA/2 e -EA/2 rispettivamente, in cui EA rappresenta la tensione della sorgente ausiliaria 57.

[0137] Per disporre in modo che la tensione V58 ri- sulti uguale a -E/2, il tiristore di commutazione 16 viene acceso quando la corrente fluira attraverso gli avvolgimenti.11 e 31 del motore in modo tale che la tensione V58 sia invertita per via di risonanza al valore +EA/2 e la tensione V59 diventa +3EA/2.

[0138] Il tiristore di commutazione 26 viene quindi acceso in :modo da invertire per via di risonanza la tensione V58, mentre la corrente fluisce attraverso gli av- volgimenti 21 e 41 del motore.

[0139] Supposto che la ten- sione EA.sia sufficientemente maggiore di E/3, la ten- sione V58 raggiungera il valore -E/2, nel qualcaso i diodi 27 e 47 fisseranno la tensione V58 al valore di -E/2.

[0140] La tensione V59 ora sara -E/2 -EA, che di valore sufficiente per interdire il tiristore princi- 'pale 12 o 32 quando l'uno o l'altro di essi e condut- tore.

[0141] La tensione V59 puo similmente essere pre- disposta al valore +E/2 mediante l'accensione o la commutazione nello stato conduttore del tiristore di commutazione 26 seguita dalla commutazione del tiri- ep 4ep rss 8Sa guosuo4 eT ayo rp odop 9l go4s +E/2 +EA che ha un valore sufficiente per interdire il tiristore principale 22,o 42, quando l'uno o l'al- tro di essi e conduttore o acceso.

[0142] La seconda sorgente di tensione continua 57 puo essere fornita dalla batteria 50 attraverso un convertitore di potenza aus.iliario oppure attra- verso un analogo circuito di isolamento di nota pro gettazione.

[0143] In una modificazione della figura 4 (nor :illustrata) i diodi 15, 25, 35 e 45 ed i tiristori 16 e 26 sono sostituiti da quattro tiristori nelle posizioni dei diodi ed i cui terminali lontani dagli :avvolgimenti principali sono collegati al punto 59 per la commutazione dei tiristori per la prima e per la terza fase e dal punto 58 per quelli della seconda e della quarta fase.

[0144] In un'altra modificazione della figura 4 rappresentata nella figura 5, i diodi 17 e 37 sono sostituiti da un singolo diodo 77 fra il terminale di alimentazione 54 ed i catodi dei diodi 15 e 35 ed i diodi.27 e 47 sono sostituiti da un singolo diodo 87 fra il terminale di alimentazione 55 e gli anodi dei diodi 25 e 45..

[0145] Questa modificazione permette di sostituire i due induttori 19 e 39 con un singolo induttore 79 in serie con il diodo s 77 e di sostituire i dué induttori 29 e 49 con un sin golo induttore 89 in serie con il diodo 87.

[0146] La disposizione della figura 6 evita la ne- cessita di una sorgente di tensione continua ausilia- ria 57 mediante iniezione della carica supplementare necessaria a fornire una adeguata tensione,di commu- tazione sul condensatore di commutazione da un cir- cuito costituito da due.

[0147] tiristori e da un induttore comune oppure da due induttori separati in serie.

[0148] La figura 6 ε basata sulla figura 5, e comprende i diodi 77 ed 87 e, per proteggere.i tiristori contro un ec- cessivo valore di di/dt, gli induttori 79 ed 89.

[0149] Il circuito che eleva la tensione sui condensatori di com- mutazione in preparazione alla commutazione successi- Va comprende due tiristori 61 e 62 ed un induttore 53.

[0150] I condensatori 51 e 52 sono collegati in serie at- traverso l'alimentatore principale 50, come lo sono una coppia di tiristori 61 e 62, e la giunzione 53 del primo viene collegata attraverso l'induttore 63 alla giunzione 54 dell'ultimo.

[0151] Il funzionamento del circuito della figura 6 ε simile a quello per le figure 4 e 5, ma il fun- zionamento del circuito elevatore richiede qualche Spiegazione.

[0152] Durante la commutazione del tiristore 12, per esempio, la tensione iniziale sul punto 53 viene convenientemente scelta in modo da risultare =3E/2 quando il tiristore.

[0153] 16 viene acceso per inizia- re la commutazione.

[0154] Successivamente, il potenziale del punto 53 aumenta a mano a mano che la corrente nell'avvolgimento 11 fluisce nei condensatori di com- mutazione 51 e 52.

[0155] Il tiristore 61 deve essere ac- ceso durante la scarica o la.ricarica dei condensa- tori di commutazione in un tempo t quando la diffe- renza di tensione V63 fra i punti 53 e 54 (la quale 61 viene acceso) soddisfa la seguente equazione: in.cui t, rappresenta il tempo in cui la tensione duttore 63 e C rappresenta la capacita dei condensa- tori di commutazione combinati.

[0156] L'uguaglianza appros- simata consente di tenere conto delle perdite resi- stive nel circuito elevatore.

[0157] Il tempo di accensione t, per il tiristo- re 61 deve essere determinato da un circuito di pro- gettazione .convenzionale che controlla la tensione del punto 53 e la sua velocita di variazione e calco- la un tempo t, che soddisfera approssimativamente l'equazione.

[0158] La precedente descrizione si applica ugualmente alla commutazione del tiristore 32 e, con polarita invertite, alla commutazione dei tiristori 22 e 42.

[0159] Nel modo di commutazione rotante, il circui- to elevatore 61, 62 e 63 puo essere usato per l'inver- : sione del potenziale del punto 53 come alternativa all'uso degli adiacenti avvolgimenti di fase del mo- tore in conformita ad altra domanda di brevetto, abi- litando cosi un particolare tiristore principale ad essere interdetto in maniera ripetitiva.

[0160] Nel modo di commutazione, la funzione di elevazione del circuito 61, 62, 63 e richiesta sol- tanto per la commutazione finale di un tiristore principale, dopo di che la successiva commutazione Sara indirizzata alla fase successiva.

[0161] Per tutte le iprecedenti commutazioni, la elevazione di tensione non e richiesta, supposto che i componenti del cir- cuito elevatore vengano usati.

[0162] per il ripristino del la polarita dei condensatori di commutazione : Per esempio, il tiristore 12 viene commutato accendendo ii tiristore 16 quando il punto 53 si trova ad un po- tenziale convenientemente scelto ad un valore di -3E/2.

[0163] Il tiristore.

[0164] 16 si interdice quando la corrente nel- l'avvolgimento 11 si trasferisce dal tiristore 16 al diodo 77, lasciando.

[0165] il punto 53 al potenziale del terminale 54 della batteria, precisamente +E/2.

[0166] Il tiristore 62 viene ora fatto diventare conduttore cosa che inverte per via di risonanza il potenziale del punto 53 di circa -E/2, lasciando il punto 53 al potenziale -3E/2 pronto per la successiva commuta zione del tiristore 11.

[0167] .

Claims (16)

1. 1.

Sistema di motore elettrico a riluttan- za variabile comprendente un motore a riluttanza va- riabile avente un avvolgimento principale per cia- scuna di un numero pari di fasi superiore a 2 ed un circuito convertitore di potenza comprendente un ti- ristore principale in serie con ciascun avvolgimento principale del'motore cosi collegato attraverso una : o piu sorgenti di tensione continua, da cui gli av- volgimenti principali sono alimentati sequenzialmen- .te con impulsi di corrente unidirezionali, che la corrente in ciascun avvolgimento principale e indi- -pendente da quella degli altri avvolgimenti princi pali, caratterizzato dal fatto che di due fasi suc- eun (euotznpaoo tp gutpao oaot tau asaad aayssae presenta il suo avvolgimento di fase collegato al terminale positivo di una sorgente di tensione conti- nua e presenta un tiristore di commutazione che col- lega la giunzione del tiristore principale e dell'av- volgimento principale ad un punto di giunzione di un dispositivo a capacita in modo da scaricare il tiri- store principale dalla corrente che fluisce dal ter- minale di sorgente positivo attraverso l'avvolgimen- to, mentre carica positivamente il terminale del con densatore , dopo di che il tiristore di commutazione della fase successiva, avente il suo avvolgimento di fase collegato al terminale negativo di una sorgente di tensione continua, collega la giunzione del suo tiristore principale e dell'avvolgimento principale ad un punto di .giunzione di.detto dispositivo a con- densatore, in modo da scaricare il tiristore princi- pale dalla corrente che fluisce attraverso l'avvolgi- mento principale al terminale di sorgente negativo, mentre carica negativamente il terminale del conden- satore, per cui una commutazione di un tiristore prin- cipale, iniziata dall'innesco di un tiristore di com- mutazione e terminata quando questo tiristore di com mutazione cessa di .condurre, lascia la capacita di comutazione o ai condensatori caricati con la cor- retta polarita e con tensione adeguata alla commuta- zione del.

tiristore principale successivo nella se.

quenza di conduzione.

2.

Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui il circuito di commutazione comune a due fa si successive, presenta un punto di giunzione colle- gato alla giunzione del tiristore principale e del- l'avvolgimento principale di una prima fase attra- verso un tiristore di commutazione disposto, quando acceso, in modo da deviare la corrente che fluisce attraverso.

l'avvolgimento per farla fluire nel circui- pale mentre i punti di giunzione del circuito di com- mutazione vengono resi piu positiv,, in preparazione alla commutazione del tiristore principale della, se.

.

conda fase, mentre la giunzione dell'avvolgimento principale e del tiristore principale della seconda fase viene collegata ad un punto di giunzione del .circuito di commutazione attraverso un tiristore di lo stato conduttore,.in, modo da deviare.la corrente re fuori del circuito di commutazione per interdire il tiristore principale mentre i punti di giunzione del circuito di commutazione vengono resi maggiormen- te negativi.

, in preparazione alla commutazione del tiristore principale della fase successiva.

.

3.

Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui ambedue le fasi sono collegate allo stesso punto di giunzione del circuito di commutazione.

4: Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui il circuito di commutazione comprende due conden- satori collegati in serie fra i terminali di una sor- gente comune ad ambedue le .fasi.

5.

Sistema secondo ma qualsiasi delle ri- vendicazioni da 2 a 4, comprendente un circuito ele-.

vatore comprendente una coppia di tiristori elevato- ri collegati in serie attraverso la sorgente ed un induttore collegato fra il punto di giunzione del circuito di commutazione e la giunzione dei tiristori elevatori.

6.

Sistema secondo una qualsiasi delle pre.

-cedenti rivendicazioni, in cui ciascuna fase del mo- tore presenta anche un avvolgimento ausiliario stret tamente accoppiato all'avvolgimento.

principale e col- in modo da restituire energia alla sorgente.

7.

Sistema secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui la sorgente presenta una presa centrale, l'avvolgimento principale di ciascuna fase rappresenta l'unico avvolgimento del motore e presenta un'estremita collegata alla presa centrale, il terminale lontano dei tiristori principali delle fasi alternate essendo collegato a ciascun termina- le della sorgente e la giunzione del'avvolgimento principale e del tiristore principale essendo colle- gata attraverso un diodo di rigenerazione al termina le opposto della sorgente.

8.

Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui successive fasi sono collegate ai punti di giun- zione del circuito di commutazione fra i quali viene mantenuta una differenza di potenziale sostanzialmente costante.

9.

Sistema secondo la rivendicazione 8, in cui il circuito di commutazione comprende una coppia di condensatori collegati in serie fra i terminali del- l'alimentatore combinato con un dispositivo mantenen- te una differenza di potenziale sostanzialmente co stante interposeto fra di essi.

10.

Sistema secondo la rivendicazione 8 o la rivendicazione 9, in cui il dispositivo che man tiene una differenza di potenziale costante compren- de una batteria.

11.

Sistema secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui il dispositivo che mantiene una differenza di potenziale costante compren e un condensatore relati.

vamente grande collegato a ciascun terminale dell'ali- mentatore attraverso un induttore.

12.

Sistema secondo la rivendicazione 8.o la rivendicazione 9, in cui il dispositivo che mantie- sorgente di tensione continua principale attraverso un convertitore di isolamento da corrente continua a corrente continua.

13.

Sistema secondo una qualsiasi delle ri- vendicazioni da 8 a 12, in cui la giunzione deli'av- volgimento principale e del tiristore principale vie- ne collegata al circuito di commutazione attraverso della corrente.

14.

Sistema secondo una qualsiasi delle ri- vendicazioni da 8 a 12, in cui la giunzione dell'av- volgimento.

principale e del tiristore principale.

di ciascuna fase viene collegata attraverso un induttore al terminale lontano dell'alimentatore per limitare la velocita di variazione della corrente.

15.

Sistema secondo una qualsiasi delle pre- cedenti rivendicazimi comprendente quattro fasi, cia pale e del suo tiristore principale collegata al cir- cuito di commutazione attraverso un singolo diodo ed un tiristore di commutazione comune ad essa e ad un'al- tra fase avente il suo tiristore principale collega to allo stesso terminale di sorgente.

16.

Sistema secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni comprendente mezzi che ope- rano a basse:velocita per accendere o far diventare .conduttore ripetutamente ciascun tiristore princi- pale, seguito dall'appropriato tiristore di commuta- zione e quindi per effettuare la inversione di ri- sonanza mediante accensione del tiristore di commuta .

zione di una o piu altre fasi.

2 4 MAG.1979 Roma, : P.: CHLORIDE GROUP LIMITED P.: ING.

BARZANO' ZANARDO S.P.A.

rwmm TA/cog/4271 .