DE2634212A1

DE2634212A1 - Phasensteuersystem eines gleichstrommotors

Info

Publication number: DE2634212A1
Application number: DE19762634212
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Dipl Ing Hashimoto; Hiroshi Dipl Ing Ishida; Shigeki Dipl Ing Kawada; Katsuo Dipl Ing Kohari
Original assignee: Fujitsu Fanuc Ltd
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1975-08-08
Filing date: 1976-07-30
Publication date: 1977-02-10
Also published as: JPS5220212A; FR2320661A1; US4088933A; GB1561741A; FR2320661B1; DE2634212C2; JPS6238956B2

Description

NACHQEREICHT

Phasensteuersystem eines Gleichstrommotors

Die Erfindung betrifft ein Phasensteuersystem eines Gleichstrommotors, bei dem die Phasensteuerung kontinuierlich auch während der Verzögerungszeit ausgeführt werden kann. Eine Steuerschaltung eines Gleichstrommotors unter Verwendung eines steuerbaren Gleichrichters, wie eines Thyristors, besteht üblicherweise gemäß Fig. 1 aus einem Transistor, dessen Primärwicklung mit einer Wechselstromquelle verbunden ist, aus Thyristoren S1 und S3, deren eine Enden mit der Sekundärwicklung des Transformators verbunden sind und die ein positives gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugen, aus Thyristoren S2 und S4·, deren eine Enden auch mit der Sekundärwicklung des Transformators verbunden sind und die ein negatives gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugen, aus einem Gleichstrommotor, der zwischen die anderen Enden dieser Thyristoren und eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung geschaltet sind, und aus einer Zündwinkelsteuerschaltung. Mit dieser Steuerschaltung dreht sich der Motor, wenn die Thyristoren S1 und SJ eingeschaltet werden, in normaler Richtung, während sich der Motor, wenn die Thyristoren S2 und S4 eingeschaltet werden, in umgekehrter Richtung dreht. Auf diese Weise kann die Motorgeschwindigkeit durch Steuern der Einschaltzeit des Thyristors, d.h. des Zündwinkels mit der Zündwinkelsteuerschaltung, gesteuert werden.

Üblicherweise wird die Zündphasensteuerung ausgeführt, indem ein Synchronimpuls am Nullpunkt der Wechselspannung erhalten wird und indem ein Zündimpuls zu einer Zeit erzeugt wird, die um eine bestimmte Periode gegenüber dem Synchronimpuls verzögert ist. Bei diesem Verfahren können die Beschleunigung/Verzögerung und die Steuerung des Motors mit konstanter Geschwindigkeit kontinuierlich durch die Zündphasensteuerung ausgeführt werden. Bei der Steuerung der Beschleunigung des Motors wird beispielsweise der Zündwinkel e( allmählich verringert, die Einschaltzeit der Thyristoren S1 und S3 für eine normale

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ORIGINAL INSPECTED

Drehung verschoben und der Ankerstrom allmählich erhöht, wodurch die Motorgeschwindigkeit erhöht wird. Andererseits wird eine Gegen-EMK proportional zu der Umlaufgeschwindigkeit an der Motorwicklung erzeugt und die Umlaufgeschwindigkeit des Motors erreicht nach einer bestimmten Zeitdauer einen bestimmten Wert. Dann wird die Gegen-EMK konstant, wodurch die Steuerung der Beschleunigung beendet wird. Wenn im übrigen eine Verzögerungssteuerung unter Verwendung einer vorhandenen Steuerschaltung eines Gleichstrommotors versucht wird, ist eine längere Verzögerungszeit aus den unten angegebenen Gründen erforderlich, und wenn versucht wird, diese Verzögerungszeit abzukürzen, wird eine glatte Steuerung der Motorgeschwindigkeit unmöglich gemacht.

Wenn der Zündwinkel nämlich allmählich vergrößert wird, wird die Einschaltzeit der Thyristoren S1 und S3 allmählich verzögert und der Ankerstrom nimmt auch ab, was zu einer Verzögerung der Motorgeschwindigkeit führt. Wenn aber der Zündwinkel schnell vergrößert wird, kann deshalb die Gegen-EMK der Motorwicklung der oben erwähnten Änderung nicht folgen und sich nicht schnell ändern. Als Ergebnis werden die Thyristoren S1 und S3, nachdem die Gegen-EMK größer als die Versorgungsspannung geworden ist, für eine normale Drehung in Gegenrichtung vorgespannt. Danach werden sie nicht gezündet und der Ankerstrom wird null, bis der Motor anhält. Aus diesem Grund ist eine größere Verzögerungszeit erforderlich.

Unter Berücksichtigung der Verkürzung dieser Verzögerungszeit fließt der Ankerstrom, wenn die in Gegenrichtung geschalteten Thyristoren S2 und S4 mit dem Zündimpuls von dem Zeitpunkt gezündet werden, zu dem die Gegen-EMK größer als die Versorgungsspannung wird, sofort in Gegenrichtung und die Motordrehung wird nicht glatt.

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Für die Steuerung eines Antriebsmotors für eine Werkzeugmaschine, die ein Arbeiten mit hoher·Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit erfordert, ist die vorhandene Steuerschaltung unzureichend. Deshalb ist ein Phasensteuersystem für einen Gleichstrommotor, das die Verzögerungszeit des Gleichstrommotors verkürzen und eine glatte Verzögerungssteuerung sicherstellen kann, erwünscht.

Die Erfindung schafft ein Phasensteuersystem eines Gleichstrommotors, das die Nachteile der bekannten Anordnung beseitigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Ankerstrom des Motors kontinuierlich und glatt von positiv nach null und nach negativ während der Verzögerungszeit zu ändern, indem der Impulsanzeigenullpunkt der Wechselspannung entsprechend der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit verzögert wird und indem die Zeit zum Erzeugen des verzögerten Impulses auf die Bezugszeit des Zündimpulses eingestellt wird.

Durch die Erfindung soll auch eine glatte Verzögerungssteuerung geschaffen werden, indem der Ankerstrom des Motors von einem positiven Wert über null zu einem negativen Wert kontinuierlich geändert wird und indem die Verzögerungszeit unter Verwendung eines Rückwärtsstroms als Steuerstrom bei der Steuerung der Motorverzögerung verwendet wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der Ansprüche gelöst.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, in der sind

Fig. 1 ein Schaltbild einer Antriebsschaltung eines Gleichstrommotors unter Verwendung steuerbarer Gleichrichter nach dem Stand der Technik,

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Pig. 2 Darstellungen von Wellenformen zum Erläutern der Wirkungsweise des bekannten Phasensteuersystems eines Gleichstrommotors,

Fig. 5 Darstellungen von Wellenformen zum Erläutern des Prinzips des Phasensteuersystems nach der Erfindung,

Fig. A-(a) ein Schaltbild der Spannungsverschiebungsschaltung, die für die Phasensteuerung nach der Erfindung verwendet wird, und (b) ein Diagramm zum Erläutern der Arbeitsweise dieser Schaltung,

Fig. 5 ein Schaltbild einer Schaltung zum Erzeugen von Zündimpulsen und

Fig. 6 Darstellungen der Wellenformen an bestimmten Punkten der Schaltung zum Erzeugen der Zündimpulse.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Gleichstrommotor-Steuerschaltung unter Verwendung steuerbarer Gleichrichter, wie Thyristoren, wobei es sich um eine Schaltung handelt, bei der die Erfindung angewendet werden kann. Die Schaltung enthält den Transformator T, dessen Primärwicklung Wp mit der Wechselstromquelle verbunden ist, Thyristoren S1 und S3, die an die Sekundärwicklung Ws des Transformators geschaltet sind und ein positives gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugen, Thyristoren S2 und S4-, die ein negatives gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugen,und einen Gleichstrommotor M, der zwischen die anderen Enden dieser Thyristoren und eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung Ws geschaltet ist. Es gibt auch Einphasen-Halbweg-Gleichrichtungssysteme und Mehrphasen-Halbweg- und -Vollweg-Gleichrichtungssysteme zusätzlich zu dem Einphasen-Vollweg-Gleichrichtungssystem. Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ist wie folgt. Wenn beispielsweise die Thyristoren S1 und S3 eingeschaltet werden, dreht sich der Motor in normaler Richtung, während sich der Motor in Gegenrichtung dreht, wenn die Thyristoren

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S2 lind S4- eingeschaltet sind. Deshalb kann die Motorgeschwindigkeit gesteuert werden, indem die Einschaltzeit, d.h. der Zündwinkel, gesteuert wird. Üblicherweise wird die Zündphasensteuerung ausgeführt, indem ein Synchronimpuls am Nullpunkt der Wechselspannung erhalten wird und indem ein Zündimpuls zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, der um eine bestimmte Zeitperiode gegenüber dem Zeitpunkt verzögert ist, zu dem die Wechselspannung null wird, wobei der Synchronimpuls verwendet wird, um die Zündphasensteuerung kontinuierlich während der Beschleunigung und dem konstanten Umlauf des Motors zu machen. Fig. 2 (1) zeigt die WellenformenΥΛ und V2 der Wechselspannung (Sekundärspannung des Transformators T), die den Thyristoren S1 und S3 zugeführt wird, und die EMK des Motors M. Fig. 2(2) zeigt den Synchronimpuls P1, der am Nullpunkt der Wechselspannung erzeugt wird. Wenn der Zündimpuls P2 aus dem Synchronimpuls P1 beim Zündwinkel o( erzeugt wird, wird ein Strom dem Motor M in der schraffierten Fläche der

Wechselspannungswelle V1, V2 zugeführt. Auf diese Weise dreht sich der Motor, wodurch die Gegen-EMK induziert wird. Wenn der Zündwinkel o( verringert wird, wird die Einschaltzeit der Thyristoren S1 und S3 verschoben und der Ankerstrom steigt an, wodurch die Motorumlaufgeschwindigkeit erhöht wird. Wenn der Zündwinkel groß gemacht wird, wird andererseits die Einschaltzeit des Thyristors verzögert und der Ankerstrom wird verringert, wodurch der Motor M verzögert wird. Wenn der Zündwinkel schnell vergrößert wird, ändert deshalb die Gegen-EMK nicht plötzlich, sondern beinahe konstant während dieser Periode die Geschwindigkeit des Motors M. Deshalb wird der Zündimpuls zu einem Zeitpunkt erzeugt, zu dem die Gegen-EMK größer als die Speisespannung V1 wird, wie durch den Impuls P3 gezeigt ist. Die Thyristoren S1 und S3 zünden nicht mit diesem Zündimpuls P3 und der Motorantriebsstrom wird unterbrochen. Wenn der Zündimpuls P3 an den Thyristor SA-angelegt wird, wird durch die Summe der Spannung V2(Y2 = -VI) ein Ankerstrom erzeugt, der dem Thyristor

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zu der Zeit zugeführt wird, zu der der Impuls angelegt wird, wie in Fig. 2(4) gezeigt ist, wodurch eine starke Bremsung erzeugt wird. Wie sich aus einem Vergleich zwischen Fig. 2(1) und (4-) ergibt, fließt, wenn der Zündimpuls an einem Punkt geringfügig vor oder hinter dem Punkt P erzeugt wird, wo die Spannung V1 die Gegen-EMK kreuzt, ein vergleichsweise kleiner Antriebsstrom in dem ersteren Falle, während ein vergleichsweise großer Bremsstrom im letzteren Falle fließt. Mit anderen Worten wechselt der Ankerstrom plötzlich von positiv nach negativ, wie in Fig. 2(5) gezeigt ist. Der Zündimpuls vor oder nach dem Schnittpunkt P ist notwendig, um die Motorgeschwindigkeit durch Feineinstellung auf einem konstanten

Wert zu halten. Es ist jedoch nicht erwünscht, daß sich der Ankerstrom, wie oben erwähnt, während der Verzögerungszeit plötzlich ändert, da dies eine große Differenz des Motordrehmoments bewirkt, was zu einer nicht glatten Geschwindigkeitssteuerung führt. Es kann eine geringe Bremskraft erhalten werden, indem der Zündimpuls weiter verzögert wird, wie in Fig. 2(3) gezeigt ist. Jedoch ist es unmöglich, den Zündimpuls bis hinter den nächsten Synchronimpuls zu verzögern. Aus diesem Grund ist die Periode T1, in der eine geringe Bremskraft erhalten wird, wie in Fig. 2(3) gezeigt ist, ein nicht verfügbarer Bereich.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und ermöglicht es, einen Zündimpuls auch in dieser Periode T1 zu erzeugen und somit eine glatte Steuerung einer konstanten Geschwindigkeit oder Verzögerung auszuführen.

Fig. 3(1) zeigt die Wellenformen der Spannungen V1 und V2 wie im Fall der Fig. 2, während Fig. 3(2) den Bezugsimpuls P1 zeigt. Bei der Erfindung wird dieser Bezugsimpuls P1 in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit verschoben. Bei hoher Geschwindigkeit wird der Impuls um einen ausreichenden Phasenwinkel (Zeit) T2 verzögert, wie in Fig. 3(3) gezeigt ist. Es ist empfehlenswert,

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diese Zeit T2 gleich mit der Zeit T1 gerade im Maximum auszuwählen, wenn die Gegen-EMK gemäß Fig. 2 diejenige bei der erwarteten maximalen Geschwindigkeit ist. Durch diese Auswahl wird der Zündimpuls P2 mit einer Verzögerung des Phasenwinkels β (T2+/3 im Sinne des Zündwinkels) gegenüber dem verschobenen Bezugsimpuls PV erzeugt, wird der Motor M durch Zuführen des Strom während der gestrichelten Periode in Fig. 3(1) angetrieben, wird der Zündimpuls P3 durch eine weitere Verzögerung des Phasenwinkels um f erzeugt und kann, eine kleine Bremskraft durch Zuführen eines Stroms zu dem Thyristor für einen umgekehrten Umlauf in der in Fig. 3(4·) gestrichelten Periode erzeugt werden. Wenn dieser Zündimpuls dem Thyristor für den umgekehrten Umlauf S2 zugeführt wird, wie dies aus Fig. 3 entnommen werden kann, wird der Thyristor für mehr als den halben Zyklus eingeschaltet. Dieser Impuls wird deshalb nicht dem Thyristor S2 zugeführt.

Der Zündwinkel wird durch das Steuereingangssignal bestimmt und das Steuereingangssignal, das die Differenz des Geschwindigkeitsbefehls und der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit ist, ändert sich üblicherweise kontinuierlich. Da der Zündimpuls in jedem Zyklus erzeugt wird, ändert sich die Zeit zum Erzeugen des Zündimpulses schrittweise zwischen den Winkeln/3 undp in Übereinstimmung mit der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit. Wenn der Zündimpuls den Kreuzungspunkt der Spannung V1 und EMK übersteigt, wird dann, wie aus Fig. 3 zu sehen ist, der Thyristor S1 nicht leitfähig, auch wenn der Zündimpuls zugeführt wird und der Motor M in dem Zustand bleibt, in dem der Strom unterbrochen ist. Nachfolgend wird der Thyristor S4·, wie durch die gestrichelte Fläche in Fig. 3(4) gezeigt ist, mit dem Zündimpuls P3 eingeschaltet, wodurch eine geringe Bremskraft erzeugt wird. Auf diese Weise kann eine Steuerung mit konstanter Geschwindigkeit oder eine Steuerung der Verzögerung immer glatt ausgeführt werden. Fig. 3(5) zeigt die Wellenform des AnkerStroms des Motors in dem Fall,

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in dem der Thyristor durch Verschieben des Bezugsimpulses P1 entsprechend der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit gesteuert wird. Aus dieser Wellenform wird ersichtlich, daß sich der Ankerstrom glatt ändert.

Wenn der Motor M mit niedriger Geschwindigkeit läuft, befindet sich eine Gegen-EMK auf einem niedrigen Pegel, wie durch EMK¹ angezeigt ist. Wenn die Motorgeschwindigkeit null ist, ist die Gegen-EMK null, d.h. auf der horizontalen Achse. In diesem Fall ist es nicht notwendig, den Bezugsimpuls P1 zu verschieben, und die Steuerung der Beschleunigung und Verzögerung kann unter Bezugnahme auf den .in Fig. 3(2) gezeigten Nullpunktimpuls glatt ausgeführt werden.

Fig. 4-(a) zeigt die Spannungsvers chi ebungs schaltung nach der Erfindung, die zum Verschieben des Bezugsimpulses P1 entsprechend der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit verwendet wird. Fig. 4-(b) erläutert die Wirkungsweise dieser Verschiebeschaltung. Die Schaltung weist Inverterverstärker A1 und A2 auf, die in Reihe geschaltet sind. Am Eingangsanschluß EIN1 tritt eine Differenz zwischen der Spannung des Geschwindigkeitsbefehls und der Spannung der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit, d.h. eine Geschwindigkeitsabweichungsspannung AV, auf, während an dem Eingangsanschluß EIN2 eine Vorspannung -B und am Eingangsanschluß EIN3 der absolute Wert |vi der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit vorhanden sind. Die durch die Linien C1 und C2 in Fig. 4(b) gezeigten Ausgangssignale können von den Ausgangsanschlüsse AUS1 und AUS2 erhalten werden. Der Kreuzungspunkt Q dieser Linien C1, C2 und der die Ausgangsspannung anzeigenden vertikalen Achse ist durch die Vorspannung -B bestimmt und der absolute Wert IVl der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit bewirkt dessen Aufhebung.

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Venn die Motorgeschwindigkeit hoch wird, verschieben sich also die Linien 01 und C2 entsprechend der Geschwindigkeit nach unten. Bei maximaler Geschwindigkeit kann das durch die Linien C1' und C2' gezeigte Ausgangssignal von den Aus gang s anschluss en ATJS1 und AUS2 erhalten werden. Wenn der Motor anhält, wird die Spannung B jeweils von den Ausgangsanschlussen AUS1 und AUS2 erhalten.

Die Ausgangs anschlüsse AUS1 und ATJS2 werden jeweils auf den Eingang der Schaltung zum Erzeugen des Zündimpulses für den umgekehrten und normalen Umlauf gegeben, wie später beschrieben wird. Die Schaltung zum Erzeugen des Zündimpulses steuert den Zündwinkel des Zündimpulses entsprechend den Ausgangsspannungswerten von AUS1 und AUS2 und macht den Zündwinkel kleiner, da die Spannung größer ist.

Die Schaltungskonstanten werden so bestimmt, daß die Schaltung zum Erzeugen der Zündimpulse den Bezugsimpuls P1 zu einer Zeit erzeugt, die in Fig. 3(2) gezeigt ist, wenn die Motorgeschwindigkeit null ist, d.h. die von den Ausgangsanschlüssen AUS1 und AUS2 erzeugte Spannung ist B, wobei die Steuerungen der Motorbeschleunigung und der Verzögerung in folgender Weise ausgeführt werden können.

(1) Wenn angenommen wird, daß sich der Motor nicht im Betriebszustand befindet, ist der Arbeitspunkt am Punkt Q1 in Fig. 4(b) anzusetzen. Deshalb wird der Zündimpuls mit der Zeitfolge in Fig. 5(2) erzeugt. Deshalb sind beide Thyristoren für die normale und entgegengesetzte Drehung nicht gezündet und dies führt dazu, daß kein Strom durch den Motor fließt.

(2) Wenn die maximale Geschwindigkeit bei der normalen Drehung befohlen wird, wird eine Geschwindigkeitsabweichung ΔΥ erzeugt. Der Motor kann jedoch dieser

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Geschwindigkeitsabweichung nicht folgen und der Arbeitspunkt verschiebt sich zum Punkt Q2.

Bei dem Vorgang, bei dem sich der Arbeitspunkt von Q1 nach Q2 verschiebt, steigt die Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses AUS2 und verschiebt sich die den Zündimpuls erzeugende Zeit. Der Zündwinkel verringert sich nämlich allmählich, während sich der durch die Motorwicklung fließende Durchlaßstrom allmählich erhöht.

(3) Als Ergebnis beginnt der Motor sich zu drehen und eine Spannung |V| entsprechend der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit tritt an dem Eingangsanschluß EIN3 der Fig. 4-(a) auf. Dadurch werden die Ausgangskennlinien C1 und C2 nach der unteren Seite verschoben und die Motorgeschwindigkeit erreicht den maximalen Wert, der nach einer bestimmten Periode spezifiziert ist. Zu dieser Zeit geht der Arbeitspunkt zum Punkt Q5. Der durch die schraffierte Fläche in Fig. 3(1) angegebene Strom fließt nämlich durch die Motorwicklung und der Motor fährt fort, sich mit der maximalen Geschwindigkeit zu drehen.

Verzögerungssteuerung

(1) Wenn der Arbeitspunkt am Punkt Q3 liegt, beginnt, wenn der Verzögerungsbefehl gegeben wird, die Befehlsgeschwindigkeit, sich zu verringern. Als Ergebnis fällt die Geschwindigkeitsabweichung AV plötzlich ab. Die Motorgeschwindigkeit kann jedoch dieser Geschwindigkeitsabweichung AV nicht folgen und der Motor fährt fort, sich mit der maximalen Geschwindigkeit zu drehen. Bei dem Vorgang, bei dem sich der Arbeitspunkt von Q3 nach Q4· verschiebt, verringert sich die Ausgangsspannung des Anschlusses AUS2 allmählich. Deshalb wird der Zündwinkel allmählich groß. Andererseits fällt der durch die Motor-

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wicklung fließende Strom allmählich ab und wird am Arbeitspunkt Q4 null.

(2) Polglich nimmt der Zündwinkel zu und kommt zu dem Arbeitspunkt Q5. Bei dem Vorgang, bei dem der Arbeitspunkt sich von Q4 nach Q5 verschiebt, wird der Zündimpuls erzeugt. Da jedoch die Gegen-EMK des Motors größer als die zugeführte Spannung ist, wird der Thyristor für die normale Drehung in Gegenrichtung vorgespannt. Deshalb wird er nicht gezündet.

(5) Wenn der Arbeitspunkt den Punkt Q5 übersteigt, wird die Ausgangsspannung kleiner als die Vorspannung B. Deshalb wird der Zündimpuls von P1 in Pig. 3(2) verzögert und am Arbeitspunkt Q6 wird der Zündimpuls bis zu der Erzeugungszeit von P1' in Pig. 3(3) verzögert.

(4) Wenn der Arbeitspunkt den Punkt Q6 übersteigt, wird die Spannung des Ausganganschlusses AUS2 für die normale Drehung negativ und wird die Ausgangsspannung am Ausgangsanschluß AUS2 für die entgegengesetzte Drehung positiv. Auf diese Weise wird der Thyristor für die entgegengesetzte Drehung gezündet. Gleichzeitig ist jedoch die Ausgangsspannung an AUS1 geringer als die Vorspannung B zwischen Q6 und Q7· Aus diesem Grund beginnt der Zündwinkel, sich unter Bezugnahme auf die Erzeugungszeit von P1' in Pig. 3(3) zu verringern, und der Rückwärtsstrom in der Motorwicklung steigt allmählich an, wie in Pig. 3(4·) gezeigt ist.

(5) Am Arbeitspunkt Q8 beginnt die Wirkung aufgrund des durch die Motorwicklung fließenden Stroms, die von positiv nach null nach negativ wechselt, und die Motordrehgeschwindigkeit nimmt ab und schließlich kehrt der Arbeitspunkt zum Punkt Q1 zurück. Gleichzeitig hält die Motordrehung an.

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Da der durch die Motorwicklung fließende Strom allmählich während der Beschleunigung zunimmt, während er während der Verzögerung abnimmt, wie oben erläutert wurde, ist es möglich, daß der Steuerstrom allmählich in negativer Richtung ansteigt, wodurch eine glatte Steuerung der Motorgeschwindigkeit möglich wird.

Bei der Beschleunigungs/Verzögerungssteuerung wird der Geschwindigkeitsbefehl bei der maximalen Geschwindigkeit angegeben. Wenn jedoch die Befehlsgeschwindigkeit gering ist, verschieben sich die Arbeitspunkte entsprechend den strichpunktierten Linien C1" und 02". Als Ergebnis wird der Zündimpuls während des Übergangs von der normalen Drehung in die umgekehrte Drehung schneller als der Impuls P1' erzeugt, wie in Fig. 3(3) gezeigt ist. Mit anderen Worten ändert sich die Bezugszeit des Zündimpulses entsprechend der Motorumdrehungsgeschwindigkeit.

Die Schaltung nach Fig. 5 ist für jeden der Thyristoren S1 bis S4 vorgesehen. E ist ein Widerstand und C ist ein Kondensator, welche eine Integrierschaltung bilden. Diese Schaltung gibt das Rumpfsignal ab, das zu der Zeit abfällt, zu der der an den Eingangsanschluß EIN6 angelegte Rückstellimpuls Pr auftritt. Dieser Rückstellimpuls Pr wird eine bestimmte Periode nach der Erzeugung des Impulses P1 erzeugt, und zwar etwa 30° nach P1 bei der dargestellten Ausführungsform. Tr1 ist ein Transistor und A3 ist ein Verstärker zum Steuern des Ladestroms des Kondensators C. An den Eingangsanschluß EIN4 dieses Verstärkers wird die Spannung Vi des Ausgangsanschlusses AUS2, beispielsweise für einen Thyristor für die normale Drehung, oder AUS1, beispielsweise für einen Thyristor für die entgegengesetzte Drehung,angelegt, während an den anderen Eingangsanschluß der Spannungsabfall des Widerstands R durch den Ladestrom des Kondensators C angelegt wird. Auf diese Weise wird der Ladestrom ic auf einen Wert proportional zur Eingangsspannung Vi an dem Anschluß EIlM- eingestellt indem die Leitfähigkeit des Transistors Tr1 geändert wird. 609886/0897

Der Verstärker A3, der Transistor Tr1 und der Widerstand E sind so ausgewählt, daß die Emitterspannung YE des Transistors gleich der Eingangsspannung Vi wird« Wenn deshalb die Vorspannung für die Kondensatorladung mit VB angenommen wird, sind der Ladestrom ic und die Kondensatorladespannung Veh durch die folgenden Gleichungen gegebens

ic - VE/R - Vi/R

Veh - ic.t » Viο t/R

Vc-VB- (Vi/R)°t

Der Eingangsanschluß des Verstärkers A4 ist an den Kondensator C angeschlossen und an den anderen Eingangsanschluß EIF? wird die Vergleichsspannung VR angelegt«, Da der Verstärker A4 als Komparator arbeitet, wird, wenn die Kollektorspannung des Transistors Vc die Vergleichsspannung VR übersteigt, der Zündimpuls erzeugte Der Zündimpuls kann nämlich erhalten werden, indem das Ausgangssignal des Verstärkers A4 durch die Differenzierschaltung DIi¹ differenziert wird, FF ist ein Flip-Flop-Kreis. Dieser Kreis wird durch das Ausgangssignal von dem Verstärker A4 eingestellt, wodurch das Ausgangssignal "0" von dem Q= Anschluß erzeugt wird, oder durch den Rückstellimpuls Pr zurückgestellt, der an den anderen Eingangsanschluß EIN6 angelegt wird, wodurch das Ausgangssignal "1" von dem Anschluß "§ erzeugt wird«,

Bei der in Fig . 5 gezeigten Schaltung wird der Flip-Flopkreis FF durch den Ausgangsimpuls von dem Verstärker A4 eingestellt. Wenn das Ausgangssignal von dem Q-Anschluß "0" ist, wird der Transistor Tr2 eingeschaltet, was den Kondensator C abschließt. Wenn jedoch der Flip-Flop-Kreis FF durch den Rückstellimpuls Pr, der das Eingangssignal zu dem Anschluß EIN6 ist, zurückgestellt wird, wird das Ausgangssignal des Anschlusses Q "1" und der Transistor Tr2

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wird ausgeschaltet. Deshalb wird der Kondensator von dem Abschluß freigegeben und beginnt sich zu laden. Der Ladestrom ic ist proportional der Ausgangsspannung der in Fig. 4- gezeigten Verschiebeschaltung. Wie sich aus der Linie Ct oder C2 in Fig. 4-(b) ergibt, ändert sich deshalb der Ladestrom entsprechend der Geschwindigkeitsabweichung Δ V und des absoluten Werts [V ! der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit. Als Ergebnis ändert sich die Zeit, bis die Spannung des Kondensators C die Vergleichsspannung VR erreicht, entsprechend der Geschwindigkeitsabweichung AV und der tatsächlichen Geschwindigkeit j V j und die Phase des von dem Verstärker A4 abgegebenen Zündimpulses ändert sich auch entsprechend den vorstehend "angegebenen Größen.

Gemäß der Erfindung kann ein Gleichstrommotor, der durch ein statisches Leonard-System angetrieben werden soll, glatt beschleunigt oder verzögert werden, was zu einem guten Ergebnis für den Antrieb einer Last, beispielsweise einer Werkzeugmaschine, führt.

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Claims

PATENTANWÄLTE DR. CLAUS REINLÄNDER DIPL.-ING. KLAUS BERNlA&DiH ^ OrthstraBe 12 · D-8000 München 60 · Telefon (089) 832024/5 Telex 5212744 · Telegramme Interpatent FUJITSU FAMJG LIMITED 5-1, Asahigaoka 3-chome Hino-shi, Tokyo Japan Phasensteuersystem eines Gleichstrommotors Priorität: 8. August 1975 Japan 50-96331 Patentansprüche

1. J Phasensteuersystem eines Gleichstrommotors mit einem ^-ersten steuerbaren Gleichrichter, der an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist und ein positives gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugt, und mit einem zweiten steuerbaren Gleichrichter, der ein negatives gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugt, wobei der Gleichstrommotor für eine normale und umgekehrte Drehung gesteuert wird und die Geschwindigkeit durch die Zündsteuerung der Gleichrichter gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsanzeigenullpunkt der Wechselspannung entsprechend der tatsächlichen Geschwindigkeit des Motors verzögert wird und daß dieser verzögerte Impuls als Bezugsimpuls zum Steuern der Zündwinkel der Gleichrichter verwendet wird.

2. Phasensteuersystem eines Gleichstrommotors, das eine normale und eine umgekehrte Drehung und die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors steuern kann, mit einem ersten steuerbaren Gleichrichter, der an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist und ein positives gleichgerichtetes

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Ausgangssignal erzeugen kann, mit einem zweiten steuerbaren Gleichrichter, der ein negatives gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugen kann, und mit einer Zündwinkelsteuerschaltung zum Steuern der Zündwinkel des ersten und zweiten steuerbaren Gleichrichters, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündwinkelsteuerschaltung enthält

(a) einen Spannungsverschiebungskreis, der eine Spannung entsprechend der Abweichung zwischen einer befohlenen Geschwindigkeit und einer tatsächlichen Motorgeschwindigkeit erzeugen kann und gleichzeitig diese Abweichungs-Spannungs-Kennlinie entsprechend der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit verschiebt und

(b) eine Zünd impuls er ζ eugungs schaltung, die den Zündwinkel entsprechend der Ausgangsspannung der Spannungsverschi ebungs schaltung steuert,

und dadurch gekennzeichnet, daß bei der tatsächlichen Motorgeschwindigkeit Null die Zeit, zu welcher der augenblickliche Wert der WechselSpannung null wird, als Bezugszeit des Zündimpulses betrachtet wird und daß während der Motordrehung die Zeit, die um die Periode entsprechend der tatsächlichen Geschwindigkeit des Motors gegenüber der Zeit verzögert ist, zu welcher der augenblickliche Wert der Wechselspannung null wird, als Bezugszeit des Zündimpulses betrachtet wird.

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