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Dokumentenidentifikation DE69611970T2 13.06.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0774828
Titel Interpolator und Verfahren zum Interpolieren eines Ankerwinkels
Anmelder Switched Reluctance Drives Ltd., Harrogate, North Yorkshire, GB
Erfinder Brown, Geoffrey Thomas, Harrogate, Nort Yorkshire, HG3 2NR, GB
Vertreter Herrmann-Trentepohl und Kollegen, 81476 München
DE-Aktenzeichen 69611970
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT, NL, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 31.10.1996
EP-Aktenzeichen 963078902
EP-Offenlegungsdatum 21.05.1997
EP date of grant 07.03.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.06.2001
IPC-Hauptklasse H02P 5/00
IPC-Nebenklasse H02P 7/05   

Beschreibung[de]

Elektromotoren wandeln elektrische Energie in mechanische Energie zwecks Verrichtung einer Arbeit um. Elektromotoren arbeiten durch Anlegen einer Spannung an eine oder mehrere Wicklungen, wobei die Wicklung(en) unter Spannung gesetzt wird(werden), um ein daraus resultierendes magnetisches Feld zu erzeugen. Mechanische Anziehungs- oder Abstoßungskräfte, die durch das elektromagnetische Feld erzeugt werden, veranlassen den Anker, sich im Elektromotor zu bewegen. Die Effektivität des Elektromotors hängt teilweise von der zeitlichen Abstimmung und der Größe von jeder an den Motor angelegten Spannung ab. Die zeitliche Abstimmung der angelegten Spannung ist im Falle von geschalteten Reluktanzmotoren besonders wichtig.

In der Vergangenheit wurde angenommen, daß ein geschalteter Reluktanzmotor nicht in der Lage ist, mit anderen Typen von Motoren wirksam zu konkurrieren. In der jüngeren Vergangenheit führten jedoch bessere Kenntnisse der Motorkonstruktion und der Einsatz von elektronisch gesteuerten Schaltmitteln zu einem kräftigen geschalteten Reluktanzantrieb, welcher in der Lage ist, hohe Leistungswerte in einem weiten Bereich von Größen, Leistungen und Geschwindigkeiten zu erbringen. Es ist zu beachten, daß hier der Begriff "Motor" verwendet wird, aber für die Fachwelt ist klar, daß dieser Begriff dieselbe Maschine auch im Generatormodus betrifft, sofern keine spezielle Festlegung getroffen wird.

Ein geschalteter Reluktanzmotor ist im allgemeinen nicht mit Wicklungen oder Permanentmagneten am rotierenden Teil (dem Anker) versehen, und er umfaßt im allgemeinen elektronisch geschaltete Wicklungen, welche Gleichströme im stationären Teil (dem Ständer) führen. Gewöhnlich werden Paare von diametral gegenüberliegenden Ständerpolen in Reihe oder parallel geschaltet, um eine Phase eines möglicherweise mehrphasigen geschalteten Reluktanzmotors zu bilden. Das Drehmoment des Motors wird durch Anlegen einer Spannung an jede der Phasenwicklungen in einer vorbestimmten Folge erzeugt, welche mit der Winkelposition des Ankers so synchronisiert ist, daß eine magnetische Anziehungskraft zwischen den Polen des Ankers und des Ständers entsteht, wenn diese sich einander nähern. In ähnlicher Weise wird ein Antriebsmoment durch Positionierung eines Spannungsimpulses in dem Teil des Zyklus erzeugt, in welchem sich die Pole voneinander weg bewegen. Die allgemeine Theorie des Aufbaus und der Funktion von geschalteten Reluktanzmaschinen ist weithin bekannt und wurde z. B. in dem Vortrag "The Characteristics, Design and Applications of Switched Reluctance Motors and Drives" dargelegt, welcher von Stephenson und Blake auf der PCIM-Konferenz und -Ausstellung in Nürnberg, Deutschland, gehalten wurde, die vom 21. bis 24. Juni 1993 stattfand.

In der Vergangenheit wurden verschiedene Strategien zur Steuerung geschalteter Reluktanzmotoren als Teil eines Gesamtantriebssystems mit variabler Geschwindigkeit vorgeschlagen. Im allgemeinen können diese Strategien in zwei große Gruppen eingeteilt werden: Systeme, welche eine Steuerung der Stromstärke über einen festgesetzten Drehwinkel des Ankers vornehmen, sowie Systeme, welche eine Spannungssteuerung durchführen, mit welcher die Winkelposition gesteuert wird, an welcher die Spannung angelegt wird. Oft werden diese Strategien mit solchen kombiniert, welche während bestimmter Perioden der Funktion des Motors angewendet werden. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Winkelpositions-Spannungssteuerungssystemen. Eine allgemeine Darstellung dieser Strategien ist in dem Artikel "The Control of SR Drives: Review and Current Status" von Sugden, Webster und Stephenson zu finden, welcher anläßlich der EPE-Konferenz über Leistungselektronik und deren Anwendungen im Oktober 1989 erschienen ist.

Bei hohen Geschwindigkeiten wird das Drehmoment des Motors gewöhnlich durch Steuerung der Position und der Dauer des Spannungsimpulses, welcher auf die Wicklung während der Phasenperiode einwirkt, gesteuert. Weil in typischer Weise ein einzelner Spannungsimpuls während jeder Phasenperiode aufgegeben wird, bezeichnet man diese Form der Steuerung oft als "Einzelimpulssteuerung". Bei der Einzelimpulssteuerung wird die Größe des Drehmomentes durch die Höhe und die Form des Spannungsimpulses bestimmt, welcher seinerseits im allgemeinen bestimmt wird durch: Die Winkelgeschwindigkeit des Ankers; den Punkt, an welchem während der Drehung des Ankers die Spannung an die Phasenwicklung durch Schließen eines oder mehrerer Schalter angelegt wird (als "Einschaltwinkel" bezeichnet); den Punkt, an welchem die Spannung während der Drehung des Ankers durch Öffnen eines oder mehrerer Schalter zurückgenommen wird (als "Ausschaltwinkel" bezeichnet); und die Höhe der Spannung, die an die Phasenwicklung angelegt wird. Die Einschalt- und Ausschaltwinkel bestimmen einen "Durchlaßwinkel". Der Durchlaßwinkel ist der Winkelabstand zwischen dem Einschalt- und Ausschaltwinkel.

Einige bekannte geschaltete Reluktanzmotoren benutzten einfache Winkelpositionssensoren, um die Informationen über die Ankerpositionen zu erhalten, die notwendig sind, um die Phasenwicklungen während ihrer jeweiligen Durchlaßwinkel zu versorgen. Die normale Praxis besteht darin, eine Anordnung mit zwei Sensoren für Vierphasenmaschinen und eine Anordnung mit drei Sensoren für Dreiphasenmaschinen zu verwenden. Einer der Vorteile der Nutzung; dieser Art von Systemen besteht in den niedrigen Sensorkosten.

Fig. 1 zeigt die hauptsächlichen Bauteile eines geschalteten Reluktanz-Antriebssystems 10 für eine geschaltete Reluktanzmaschine. Die durch die Stromversorgung 11 erzeugte Gleichspannung wird den Phasenwicklungen der Maschine 13 über einen Stromrichter 12 unter Steuerung der elektronischen Steuereinheit 16 zugeschaltet. Die Zuschaltung muß mit dem Drehwinkel des Ankers genau synchronisiert werden, um eine ordnungsgemäße Funktion des Antriebs 10 zu gewährleisten. Deshalb muß in typischer Weise ein Ankerpositionssensor 15 eingesetzt werden, um Signale zu erzeugen, die der Winkelposition des Ankers entsprechen. Der Ausgang des Ankerpositionssensors 15 kann auch verwendet werden, um ein Geschwindigkeits-Rückkopplungssignal zu erzeugen.

Der Ankerpositionssensor 15 kann viele Formen aufweisen. In einigen Systemen kann der Ankerpositionssensor 15 einen Ankerpositions-Meßwandler umfassen, welcher Ausgangssignale erzeugt, die ihren Zustand jedesmal ändern, wenn sich der Anker in eine Position dreht, in welcher ein unterschiedlicher Schaltzustand der Einrichtungen im Stromrichter 12 erforderlich ist, oder wenn sich der Anker in eine bestimmte Position dreht, in welcher die Anker- und Ständerpole zueinander ausgerichtet sind.

Fig. 2 zeigt die Elemente einer typischen geschalteten Vierphasen-Reluktanzmaschine 13. Die Maschine 13 besitzt acht vorstehende Pole 26a-h am Ständer 28 und sechs Pole 20a-f am Anker 22. Jeder Ständerpol 26a-h trägt eine einfache Erregerwicklung 24a-h. Die sich gegenüberliegenden Wicklungen 24a und 25e, 24b und 24f, 24c und 24g, 24d und 24h sind miteinander verbunden, um Nord-/Südpolpaare für die Vierphasenwicklungen zu bilden. Es ist nur eine Phasenschaltung 26 für die sich gegenüberliegenden Wicklungen 24a und 24e dargestellt. Die sich gegenüberliegenden Wicklungen 24a und 24e werden durch eine Gleichspannungsquelle 29 über zwei Schalter oder Transistoren (S1 und S2) erregt, und zwei Dioden (D1 und D2) ermöglichen es, daß die Energie zur Quelle 29 zurückfließen kann. Die anderen Schaltungen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt.

Wenn es erwünscht ist, die Maschine 13 als Motor zu betreiben, wird in der Maschine 13 infolge des Bestrebens des magnetischen Kreises, eine Form mit geringster Reluktanz anzunehmen, ein Drehmoment erzeugt, d. h. daß ein Paar sich gegenüberliegender Ankerpole 20a und 20d, 20b und 20e, 20c und 20f in Ausrichtung mit einem Paar vorstehender Ständerpole 26a-h gezogen werden, wodurch die Induktion der erregten Spulen 24a-h maximiert wird. Durch Schalten der Phasen in geeigneter Folge dreht sich der Anker 22 in der gewählten Richtung fortlaufend, so daß das Drehmoment in der geeigneten Richtung fortwährend erzeugt wird. Weiterhin ist das Drehmoment um so größer, je höher der den Wicklungen 24a-h zugeführte Strom ist. Wenn es umgekehrt erwünscht ist, die Maschine als Generator zu betreiben, werden die Wicklungen erregt, wenn sich die Ankerpole von den Ständerpolen weg bewegen: dann wird Energie von der Maschinenwelle zur Stromversorgung übertragen.

Die Positionsinformation, welche durch einen typischen Ankerpositions-Meßwandler (RPT) erzeugt wird, hat normalerweise die Form, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, welche die Ausgänge eines Drei-Sensor-RPT zeigt, die typischerweise für einen geschalteten Dreiphasen- Reluktanzantrieb verwendet wird. RPT A ist ein Signal, welches benutzt wird, um die Phase A der Maschine anzutreiben. Die Signale sind über einen Induktionszyklus, d. h. über die Winkelperiode zyklisch, welche als Winkelbewegung des Ankers zwischen einem Paar von Ständerpolen definiert ist, in welcher ein Paar der Ankerpole und ein benachbartes Paar der Ankerpole mit diesen ausgerichtet ist. Die drei Signale sind voneinander durch ein Drittel eines Zyklus beabstandet. Der RPT ist gewöhnlich zur Ankerwelle relativ so beabstandet, daß die Flanken der RPT-Signale einem bestimmten Teil des Induktionszyklus entsprechen, z. B. würde % am RPT A normalerweise dem Punkt minimaler Induktion des Induktionszyklus entsprechen, und θ&sub2; würde dann der maximalen Induktionsposition entsprechen. Wegen der mechanischen Symmetrie der Geometrie der Maschine entsprechen die Signale RPT B und RPT C jeweils den gleichen Punkten auf dem Induktionszyklus der Phasen B und C.

All dies ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, wie z. B. die Ausrichtung der mechanischen Teile der RPT-Baugruppe sichert, daß die RPT-Signale eine gleichmäßige Markierung bilden: das Abstandsverhältnis.

Bei einem der einfachsten Verfahren zur Steuerung eines geschalteten Reluktanzankers kann die Phasenerregung direkt mit dem geeigneten RPT-Signal verbunden sein, d. h., wenn das Sensorsignal RPT A die logische 1 erreicht (81 in Fig. 3), wird die Phase durch Schließen der Schalter S1 und S2 in Fig. 2 erregt. Wenn der Anker sich nach θ&sub2; bewegt, wird die Phase durch Öffnen der Schalter S1 und S2 abgeschaltet, wodurch der mit der Phase A verbundene Magnetfluß endet und der Strom in der Wicklung infolge des Stromflusses durch die Dioden und zurück zur Stromquelle auf Null abfällt.

Obwohl bei niedrigen Maschinengeschwindigkeiten die Sensorflanke in typischer Weise mit dem Einschaltwinkel übereinstimmt, ist es bei hohen Maschinengeschwindigkeiten erforderlich, daß der Einschaltwinkel mit einem veränderlichen Betrag vorverlegt wird. Weil bei den Sensoren in Fig. 3 die Sensorflanke in jedem Induktionszyklus nur zweimal erscheint, gewährleisten sie keine ausreichende Trennschärfe bezüglich der Ankerposition, welche erforderlich ist, um die Phasenwicklungen während ihrer jeweiligen Durchlaßwinkel zu erregen. Infolgedessen werden in solchen geschalteten Reluktanz-Antriebssystemen die Winkel zwischen den Sensorflanken einfach interpoliert, um eine genügende Trennschärfe der Ankerposition zu erreichen.

Wie Fig. 4 zeigt, verwendet ein Interpolationsverfahren des Standes der Technik einen Frequenzvervielfacher 31, damit jede Motorphase ein ganzzahliges Vielfaches der Impulse zwischen den Sensorsignalen erzeugt, um einen entsprechenden Zähler 32 für jede Maschinenphase zu takten. Dies erzeugt Zählwerte, welche sich in einem Maße, das proportional zur Drehgeschwindigkeit des Ankers ist, erhöhen. CE ist der Taktfreigabeeingang am Zähler 32 und er verhindert, daß der Takt den Zustand des Zählers verändert, wenn er niedrig ist. TC ist der End-Zählausgang des Zählers 32, und er ist hoch, wenn der Zähler seinen Maximalwert besitzt. Sowohl der Zähler 32 als auch der Frequenzvervielfacher 31 werden für jede Maschinenphase beim Eintreten ihrer jeweiligen getakteten Sensorflanke, welche dieser Phase entspricht, zurückgesetzt. Die Ausgänge jedes dieser Zähler 32 werden zwei digitalen Komparatoren 33 und 36 pro Maschinenphase zugeleitet, welche verwendet werden, um die Auslösesignale zu erzeugen, die zur Erregung der Phasenwicklungen an ihren jeweiligen Einschalt- und Ausschaltwinkeln benötigt werden. Es kann auch ein dritter digitaler Komparator zur Erzeugung eines Signales am Freilaufwinkel eingesetzt werden, wie dies der Fachwelt bekannt ist. Der andere Eingang an jedem dieser Komparatoren 33 und 36 wird in typischer Weise durch ein vorinterpoliertes Steuerprogramm in einer Speichereinrichtung, z. B. in einem EPROM realisiert.

Weil jeder der Frequenzvervielfacher in jeder Phase entsprechend der aktuellen Motorgeschwindigkeit an der jeweiligen Sensorflanke korrigiert wird, werden die interpolierten Winkel immer aus der vorausgehenden Messung der Periode zwischen diesen Flanken extrapoliert. Der Ausgang des Frequenzvervielfachers wird nur einmal pro Zyklus aktualisiert, wodurch während einer raschen Beschleunigung oder Verzögerung sich relativ große Fehler addieren. Weiterhin erfordert diese Anordnung einen Frequenzvervielfacher pro Phase der Maschine.

Wie in Fig. 5 erkennbar ist, benutzt ein Verfahren des Standes der Technik, welches angewendet wird, um diese bestehenden Probleme in Mehrphasensystemen zu verbessern, welche mehr als einen Positionssensor besitzen, (z. B. in einer Vierphasenmaschine mit zwei Positionssensoren oder einer Dreiphasenmaschine mit drei Positionssensoren), einen Frequenzvervielfacher 42 für alle Maschinenphasen und aktualisiert diesen Frequenzvervielfacher 42 an jeder der Sensorflanken. Hier basiert anstelle einer Interpolation, welcher der gesamte vorausgehende Maschinenphasenzyklus zugrundeliegt, die Interpolation auf Teilen von unterschiedlichen Phasen. Dadurch wird der Frequenzvervielfacher 42 in Abhängigkeit von der Beschleunigung oder Verzögerung der Maschine öfter aktualisiert.

Für das Verstehen der Anordnung nach Fig. 5 ist es von Nutzen, die Winkel als digitale "Rampen" zu betrachten, wobei die ansteigende "Rampe" der ansteigenden Zählung entspricht. Wenn eine Vierphasenmaschine mit zwei Sensoren als Beispiel angenommen wird, sind die RPT-Signale RPT A und RPT B, welche in Fig. 6a dargestellt sind, verfügbar. Wenn jedes von diesen ein 50%-Markierungs-Abstandsverhältnis besitzt, können diese über eine Exklusiv-OR-Schaltung geleitet werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, um das in Fig. 6a dargestellte kombinierte SENSOR IMPULS-Signal auszugeben. Dies erzeugt vier Impulsflanken pro Induktionszyklus. Der Frequenzvervielfacher 42 braucht dann nur mit 64 zu multiplizieren, um 156 Impulse pro Phasenzyklus zu erzeugen. Wie in Fig. 6a erkennbar ist, stellt jede der vier digitalen Rampen A, B, C und D die Zählung für jede jeweilige Phase dar. In diesem Ablaufdiagramm sind auch die Sensoreingänge RPT A und RPT B sowie der Ausgang des Exklusiv-OR-Gatters 41 dargestellt. Jede Rampe A, B, C und D wird durch eine der Sensorflanken zurückgestellt; es ist üblich, die Sensorflanken so zu setzen, daß sie mit den ausgerichteten Positionen jeder der Phasen übereinstimmen. Obwohl dieses System eine leichte Verbesserung hinsichtlich der Beschleunigungs- oder Verzögerungsfehler gewährleistet, erfordert es eine genaue Positionierung des Sensors, was bei den vorhandenen Fertigungstoleranzen, insbesondere den Toleranzen, welche mit billigen Maschinen erzeugt werden, praktisch nicht durchführbar ist. Weiterhin kann mathematisch bewiesen werden, daß jede Veränderung des Markierungs-Abstandsverhältnisses schnellere Rampen für alle Phasen mit sich bringt. Diese Veränderungen können konstruktiv nicht vermieden werden, weil sie bei jeder einzelnen Maschine variieren. Dies führt zu einer nicht optimalen Leistung in Form von niedrigeren Drehmomenten und einer verminderten Effektivität der Maschine.

Es können nur Frequenzvervielfacher 42 nach Fig. 5 und 8-Bit-Signalspeicher für alle Phasen verwendet werden. Die verbleibenden Schaltungen sind für jede Phase spezifisch.

Aus einer Betrachtung der Fig. 6B ist erkennbar, daß nach dem Stand der Technik Abweichungen einmal pro Phaseninduktionszyklus korrigiert werden. Mit anderen Worten wird der Zähler auf Null zurückgesetzt, und dann zählt er nur einmal während des Phaseninduktionszyklus bis zum Maximum. Diese Systeme des Standes der Technik sind nicht zu einer Korrektur an der Flanke jedes RPT-Signales fähig.

EP-A-0534761 beschreibt ein Steuersystem für eine geschaltete Reluktanzmaschine. Als Teil der Beschreibung wird auf eine Einrichtung zur Erzeugung von Steuersystem- Ausgangssignalen Bezug genommen, in welcher vorbestimmte Werte von Ein- und Ausschaltwinkeln mit einer Zählung verglichen werden, die während einer einzigen Periode in einem Phaseninduktionszyklus vorgenommen wird.

Somit besteht Bedarf an einem Verfahren und einer Schaltungsanordnung zum Interpolieren von Durchlaßwinkeln mit vermindertem Fehler, insbesondere in einem System, welches Verschiebungen des Markierungs-Abstandsverhältnisses der Sensoreingänge an jeder RPT- Flanke ausgleicht. Während durch den Stand der Technik die Geschwindigkeit des Frequenzvervielfachers einmal während des Phaseninduktionszyklus korrigiert wird, geht diese Erfindung von dem Gedanken aus, diese Korrektur durch Festsetzung von "Rampen" auf den erwarteten Wert an jeder der Sensorflanken zu erreichen, wodurch verhindert wird, daß die Rampen während mehr als einer Sensorperiode zwischen benachbarten Sensorflanken driften. Im Falle einer Dreiphasenmaschine mit drei Sensoren bedeutet dies eine sechsfache Verbesserung gegenüber den Systemen des Standes der Technik.

Die vorliegende Erfindung wird in den anliegenden unabhängigen Patentansprüchen 1, 2, 11 und 12 dargelegt. Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen dargelegt.

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Interpolieren des Durchlaßwinkels einschließlich des Zählens zwischen Merkmalen, z. B. einer Flanke eines digitalen Impulses, um Daten zu gewinnen, aus welchen eine Positionsinformation ableitbar ist. Die Tendenz bei der Zählung, in einem Phaseninduktionszyklus zu driften, wird auf die Periode zwischen den Merkmalen begrenzt. Bei jeder Ermittlung des Merkmales wird eine effektive Korrektur der Zählung vorgenommen.

In einer Form wird die vorliegende Erfindung zur Steuerung der Erregung der Wicklungen in einer geschalteten Reluktanzmaschine verwendet, welche mehr als eine Phasenwicklung aufweist und die Informationen von Winkelpositionssensoren benutzt und diese Sensorwerte elektronisch interpoliert, um eine hinreichende Trennschärfe an jeder Sensorflanke zu erreichen.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Steuerung der Erregung einer Phasenwicklung beinhaltet die Erzeugung korrigierter Einschalt- und Ausschaltsignale unter Verwendung einer korrigierten Ankerpositionszählung und die nachfolgende Erzeugung eines Spannungssteuerimpulses, welcher durch die korrigierten Einschalt- und Ausschaltsignale zur Erregung der jeweiligen Phasenwicklung bestimmt wird.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt eine Einschalt-/Ausschalt- Schaltung ein korrigiertes Einschalt- und ein korrigiertes Ausschaltsignal, wenn die korrigierte Ankerpositionszählung eine vorbestimmte Einschaltzählung und eine vorbestimmte Ausschaltzählung erreicht. Dann erzeugt eine Phasenimpulsschaltung einen Spannungssteuerimpuls, welcher durch die korrigierten Einschalt- und Ausschaltsignale zur Erregung der jeweiligen Phase begrenzt wird.

Diese und weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollen beim Studium der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen dargestellt sind, verdeutlicht werden. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ist ein Schaltbild der hauptsächlichen Bauteile eines geschalteten Reluktanzantriebssystems;

Fig. 2 ist ein Schaltbild der inneren Bauteile einer Maschine sowie der Verbindung einer Phase mit deren Leistungsschaltern;

Fig. 3 stellt die Signale dar, welche durch einen typischen Ankerpositionswandler (RPT) erzeugt werden, der drei Sensoren besitzt und in einem dreiphasigen geschalteten Reluktanzantrieb eingesetzt ist;

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild der typischen Bauteile eines Winkelinterpolationssystems, welches in jeder Motorphase verwendet wird;

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, welches eine Verbesserung gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten System zeigt, und welches in Systemen mit mehr als einem Sensor verwendet wird, und bei welchem die Interpolation auf Abschnitten der Phasen basiert;

die Fig. 6a und b sind Zeitablaufdiagramme für eine Gruppe von Signalen, welche im Blockdiagramm nach Fig. 5 auftreten, und Fig. 6c zeigt, wie die digitale Rampe oder Zählung für eine Phase in dem Vierphasensystem korrigiert wird, welches in Fig. 7 nach den Grundzügen der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur Bist ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche verwendet wird, um die Einschalt- und Ausschaltsignale zu erzeugen, die in der Spannungsimpulserzeugungsschaltung nach Fig. 9 verwendet werden;

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild einer Spannungsimpulserzeugungsschaltung für ein Vierphasensystem; und

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer Spannungsimpulserzeugungsschaltung für ein Dreiphasensystem.

Im folgenden werden anschauliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, welche unter Anwendung verbesserter Winkelinterpolationsschaltungen und -verfahren eingesetzt werden können, um eine einfachere, effizientere und genauere Durchlaßwinkelsteuerung für die Phasen einer geschalteten Reluktanzmaschine zu schaffen. Im Interesse der Verständlichkeit werden nicht alle Merkmale einer praktischen Ausführung in dieser Beschreibung dargelegt. Es ist selbstverständlich, daß die Entwicklung einer jeden solchen praktischen Ausführungsform für Fachleute bei Kenntnis dieser Beschreibung ein routinemäßiger Vorgang ist.

Eine einfache Ausführungsform der Erfindung ist in abstrakter Form in Fig. 7 dargestellt. Die RPT-Ausgangssignalimpulse von einem bekannten RPT-Sensor werden einem RPT- Flankendetektor 60 zugeführt, welcher Impulsflanken erzeugt, die sich mit den ansteigenden und fallenden Flanken der RPT-Signalimpulse decken. Die RPT-Signalimpulse passieren auch eine Exklusiv-OR-Anordnung 68 und werden einem Frequenzvervielfacher 62 zugeleitet, welcher einen Vervielfachungsfaktor n besitzt (in dieser Ausführungsform 64). Das multiplizierte Signal vom Vervielfacher 62 ist das Taktsignal für einen Zähler 61. Das multiplizierte Signal wird praktisch zum Eingang eines AND-Gatters 63 mit zwei Eingängen geleitet, welchem auch der Ausgang eines digitalen Komparators 65 zugeleitet wird, so daß das multiplizierte Signal vom Vervielfacher dem Takteingang des Zählers nur im Zusammenhang mit dem Zustand des digitalen Komparators 65 zugeleitet wird. Dies wird im folgenden beschrieben.

Das Flankensignal vom Flankendetektor 60 wird direkt dem parallelen Eingang PL des Zählers 61 zugeleitet. Dieser PL-Eingang des Zählers nimmt eine Neueinstellung des Zählers bei jedem Flankensignal vor.

Die RPT-Signale werden auch dem Eingang einer Einrichtung 66 zur Festsetzung eines maximalen Zählergebnisses zugeleitet, welche einen Ausgang N erzeugt, der das maximal zulässige Zählergebnis für den aktuellen RPT-Zustand darstellt. Der Ausgang der Einrichtung 66 wird den parallelen Eingängen des Zählers 61 zugeleitet und versorgt den anderen Eingang des digitalen Komparators 65.

Der Zähler 61 wird zwischen den aufeinanderfolgenden Sensorflanken nur freigegeben, bis ein maximales Zählergebnis für diesen Winkelbereich erreicht ist; der Zähler 61 wird durch das Verhindern weiterer Taktimpulse angehalten. Wenn der Frequenzvervielfacher 62 zu schnell läuft, wird der Zähler 61 angehalten, wenn das maximale Zählergebnis N erreicht ist; wenn er zu langsam läuft, wird das maximale Zählergebnis N nicht vor dem nächsten Sensorflankenausgang vom Flankendetektor erreicht. Bei Ermittlung der nächsten Sensorflanke wird dem Zähler 61 die korrekte Zahl zugeführt, die der bestimmten Sensorflanke entspricht, wobei "PL" den parallelen Ladebefehl darstellt, und der Zähler 61 wird danach freigegeben. Der Rücksetzeingang zum Zähler 61 ist erforderlich, um den gesamten Phasenzyklus zu starten. Die vorgenannte Schaltung muß, außer dem Vervielfacher 62 und dem Flankendetektor 60, für alle Phasen wiederholt vorhanden sein.

Bei der vorstehend beschriebenen Vierphasenmaschine (mit den Phasen A, B, C und D) beginnt die Funktion des vorstehend beschriebenen Systems, wenn das RPT A-Signal auf eine logische 0 abfällt und der Zähler 61 für die Phase A wird durch den Impuls "Beginn der Phase A" zurückgesetzt. Fig. 6o zeigt, wie die digitale Rampe oder Zählung der Phase A an jeder Sensorflanke korrigiert wird. Der Zähler 61 wird dann mit einer Geschwindigkeit getaktet, die durch den Frequenzvervielfacher 62 bestimmt wird. Wenn die Maschinengeschwindigkeit konstant ist und alle Sensorflanken gleichmäßig beabstandet sind, erreicht der Zähler 61 eine Zahl von 63 an der folgenden Sensorflanke. In diesem Fall ist keine korrigierende Funktion erforderlich. Wenn das Zeitintervall zwischen den Sensorflanken zu lang ist, so daß eine Zahl erzeugt wird, die größer als 63 ist, wird der Zähler bei 63 angehalten, bis die folgende Sensorflanke eintrifft. Dieses Anhalten erfolgt, wenn der TC-Ausgang des Zählers 61 über einen Inverter rückgekoppelt wird und den Zähler 61 über dessen CE- Eingang abschaltet. Umgekehrt, wenn das Zeitintervall zwischen den Sensorflanken zu kurz ist, erreicht der Zähler z. B. nur die Zahl 60, bevor die folgende Sensorflanke eintrifft. Bei dieser Sensorflanke wird der Zähler auf dreiundsechzig vorgestellt, und das System zählt nunmehr bis zur folgenden Sensorflanke, welche bei der Zahl 127 erwartet wird. Die Phasen überlappen sich, so daß, während Phase A bis dreiundsechzig zählt, die Phasen B, C und D jeweils bis 127, 191 und 255 zählen.

Durch Modifizierung der vorstehenden Konzeption, korrigierte Ankerpositionen zu nutzen, kann ein System realisiert werden, welches nicht nur die Funktion verbessert, sondern auch die zur Realisierung erforderlichen logischen Schaltkreise vermindert. In der in Fig. 8 dargestellten zweiten Ausführungsform wird nur ein Phasenzähler 73 für alle Phasen verwendet, um zwischen den aufeinanderfolgenden Sensorflanken zu zählen. Das Zählen zwischen den Sensorflanken unterscheidet diese Erfindung von dem Stand der Technik, weil im Stand der Technik Korrekturen nur einmal während einer Phase vorgesehen sind. Der Zähler 73 hat demzufolge auch eine verminderte Größe und beginnt immer von Null und endet bei demselben Zählergebnis, ungeachtet dessen, welche der Sensorflanken verwendet wurde. Deshalb gibt der Zähler 73 nunmehr die korrigierte Ankerposition an, welche die Ankerposition zwischen einem aufeinanderfolgenden Paar von Maschinenphasen darstellt, weil die Sensorflanken so festgesetzt sind, daß sie mit den ausgerichteten (d. h. den mit der minimalen Reluktanz) und den unausgerichteten Positionen von jeder der Phasen übereinstimmen. Dies vereinfacht den logischen Schaltungsaufwand beträchtlich und macht die Voreinstellung des Zählers 73 unnötig. Um jedoch eine vollständige Steuerung über einen Phasenzyklus vornehmen zu können, ist eine weitere Festlegung, welche Maschinenphase erregt werden soll, notwendig.

Besonders diese Ausführungsform stellt ein verbessertes Verfahren zur Steuerung der Erregung der Phasenwicklungen mit einer verbesserten Winkelsteuerung in geschalteten Reluktanzmaschinen dar, welche mehr als eine Phasenwicklung und mehr als einen Positionssensor aufweisen, z. B. für eine Vierphasenmaschine, die zwei Positionssensoren besitzt. Die Positionssensoren sind so eingestellt, daß ihre Ausgangssignale Sensorflanken aufweisen (der Ausgang des Positionssensors geht von einem logischen Pegel zu einem anderen über); welcher mit einem vorgegebenen Wert des Induktionszyklus von jeder der Phasen übereinstimmt. Bevorzugt ist der vorbestimmte Wert jener, welcher dem eines Ankerpoles entspricht, welcher vollständig mit der in Betracht gezogenen Ständerphase ausgerichtet ist.

Dies ist eine Position des Ankers relativ zum Ständer, welche der mit minimaler Reluktanz des magnetischen Flusses zwischen beiden entspricht. Ein weiterer geeigneter Wert ist die Position mit maximaler Reluktanz, in welcher die infrage kommenden Ständer- und Ankerpole sich zueinander in Mittelstellung befinden.

Die durch diese Positionssensoren erzeugten Signale werden kombiniert, um ein Sensorimpulssignal zu erzeugen. Dieses Sensorimpulssignal hat jedesmal eine Übergangsflanke, wenn eine Sensorflanke für einen der Positionssensoren erscheint. Fig. 6a zeigt z. B. die Positionssensorsignale RPT A und RPT B für eine Vierphasenmaschine, die zwei Positionssensoren besitzt. Eine Möglichkeit, das Sensorimpulssignal zu erzeugen besteht darin, ein logisches Exklusiv-OR (XOR)-Gatter 72 mit den Sensorpositionssignalen RPTA und RPTB als Eingänge zu verwenden, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Der einzige Ausgang vom XOR-Gatter 72 ist der Eingang zum Frequenzvervielfacher 71.

Das vervielfachte Sensorimpulssignal stellt ein Winkel-Taktsignal dar. Dieses Winkel- Taktsignal besitzt eine ganzzahlige Anzahl von Impulsen zwischen den aufeinanderfolgenden Sensorflanken des Sensorimpulssignales. Das Winkel-Taktsignal wird unter Benutzung des Frequenzvervielfachers 71 mit dem Sensorimpulssignal erzeugt, welches den Ausgang des Exklusiv-OR-Gatters 72 darstellt. Das Winkel-Taktsignal wird verwendet, um eine korrigierte Ankerpositionszählung zu erzeugen, welche für die Position des Ankers relativ zu den Ständerpolen aussagefähig ist. Zum Beispiel ist in dem Vierphasensystem nach Fig. 8 der Ausgang des Phasenzählers 73 für die korrigierte Ankerposition aussagefähig.

Dieses korrigierte Ankerpositions-Zählergebnis wird verwendet, um die korrigierten Einschalt- und Ausschaltsignale zu erzeugen, welche die korrigierten Durchlaßwinkel für die Maschinenphasen bilden. In dem in Fig. 8 dargestellten Vierphasensystem umfaßt z. B. eine Einschalt-/Ausschalt-Schaltung zwei digitale Sechs-Bit-Komparatoren 74, 77. Der korrigierte Ankerpositionszähler umfaßt einen Eingang zu jedem dieser digitalen Sechs-Bit- Komparatoren. Der andere Eingang von jedem der digitalen Komparatoren wird jeweils durch zwei selbsthaltende Sechs-Bit-Schalter 75, 76 gebildet. Das dargestellte Vierphasensystem verwendet acht Bits, um die jeweiligen Einschalt- und Ausschaltwinkel (nicht korrigiert) darzustellen, wobei die geringstwertigen sechs Bits repräsentativ für die korrigierten Einschalt- und Ausschaltwinkel sind. Die jeweiligen Einschalt- und Ausschaltwinkel (nicht korrigiert) werden der Winkelsteuerung in typischer Weise durch ein Steuerablauf-EPROM oder eine andere Speicherschaltung zugeleitet, wobei die Einzelheiten hierzu für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht relevant und der Fachwelt allgemein bekannt sind.

Die verbleibenden zwei Bits (die zwei wichtigsten Bits) der Einschalt- und Ausschaltwinkel (nicht korrigiert) sind enthalten, um einen Auslöseimpuls zur Erregung der bestimmten Phase der geschalteten Reluktanzmaschine zu erzeugen. Die Einschalt- und Ausschaltsignale definieren die Anfangsposition und den Durchlaßwinkel für alle Auslöseimpulse, welche verwendet werden, um jede bestimmte Phase zu erregen. Eine Phasenimpulsschaltung ist in Fig. 9 dargestellt, welche die erforderlichen Auslöseimpulse erzeugt, um jede Maschinenphase zur geeigneten Zeit zu erregen.

Das Vierphasensystem nach Fig. 9 benutzt die Einschalt- und Ausschaltsignale nach Fig. 8, um die erforderlichen Auslöseimpulse zu erzeugen. Die beiden Positionssensorsignale RPT A und RPT B bilden ein digitales Zwei-Bit-Wort, welches ausschließlich den Quadranten des Phasenzyklus anzeigt, in welchem sich der Anker befindet. Die beiden wichtigsten Bits der Ein- und Ausschalt-Referenzwinkel und die beiden Positionssensorsignale RPT A, RPT B werden mit den Ein- und Ausschaltsignalen (welche als "carry-in" verwendet werden) in die beiden digitalen Zwei-Bit-Komparatoren 81, 82 eingegeben, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Die Ausgänge der Komparatoren 81, 82 werden verwendet, um Beginn und Ende des Auslöseimpulses zu bestimmen. Die logischen Schaltungen für die anderen drei Phasen werden unter Verwendung gleicher Schaltkreise realisiert, wobei eines oder beide der Sensorsignale, soweit es geeignet erscheint, invertiert werden.

Ein Dreiphasen-Antriebssystem kann im Prinzip die gleichen technischen Einrichtungen verwenden, wie sie für das Vierphasensystem beschrieben wurden. Im Dreiphasensystem beträgt jedoch die Zahl der RPT-Zustände typischerweise sechs. Wegen dieser sechs Zustände sind mehr als zwei Bits erforderlich, um diese darzustellen; die vorstehend beschriebene Vierphasenanordnung ist für diese Aufgabe nicht ausreichend. Es bestehen jedoch verschiedene Möglichkeiten, um diese Beschränkung zu überwinden. Zum Beispiel kann der Sechs-Bit-Zähler so eingestellt werden, daß er ein geringeres Auflösungsvermögen besitzt. Im Normalfall besitzt ein Sechs-Bit-Zähler ein Winkelauflösungsvermögen innerhalb eines RPT-Zustandes von eins zu vierundsechzig. Es kann jedoch eine maximale Zählung von zweiundvierzig anstelle von vierundsechzig innerhalb eines RPT-Zustandes angewendet werden, so daß 252 Zählungen in einer Rampe erfolgen. Die Zahl 252 kann durch eine Acht-Bit-Zahl dargestellt werden. Obgleich diese Näherung theoretisch möglich ist, erweist sie sich für die praktische Ausführung als ungeeignet, weil der Zähler nicht so einfach zwischen den Phasen geteilt werden kann. Diese Ausführungsform erfordert außerdem zusätzliche Schaltungen, um die Werte für die anderen Phasen abzuleiten.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein neuntes Bit zu den Ein- und Ausschalt- Referenzwinkeln hinzuzufügen, um den RPT-Zustand anzugeben. In diesem Fall werden digitale Drei-Bit-Komparatoren benötigt, um die wichtigsten Bits zu verarbeiten. Obwohl sie einfach ist, verwendet diese Ausführungsform ein Neun-Bit-Wort, während die meisten digitalen Speichereinheiten in Acht-Bit-Blöcken organisiert sind.

Eine bevorzugte Umsetzung beschränkt die Bereiche des Einschalt-Referenzwinkels und des Ausschalt-Referenzwinkels auf vier aus sechs Zuständen. Die drei Bits, welche den RPT-Zustand darstellen, können für den Einschalt-Referenzwinkel etwas abweichend gegenüber dem Ausschalt-Referenzwinkel dargestellt werden. Für den Einschalt- Referenzwinkel ist der Bereich auf die zweiten, dritten, vierten und fünften RPT-Zustände beschränkt, ungeachtet des Wertes im Sechs-Bit-Zähler. Diese vier Zustände können unter Verwendung von zwei Bits kodiert werden, wodurch eine vollständige Acht-Bit-Rampe über die mittleren vier RPT-Zustände ausgegeben wird. Die Anordnung ist für den Ausschalt-Referenzwinkel etwas anders, weil dieser Winkel im Zyklus immer weiter ist als der Einschalt-Referenzwinkel. Im Falle des Ausschalt-Referenzwinkels werden die beiden ersten Zustände gesperrt, wodurch eine vollständige Rampe über die letzten vier Zustände möglich ist.

Fig. 10 zeigt die bevorzugte Ausführungsform eines Dreiphasensystems, wobei der Hauptunterschied zum Vierphasensystem in der Realisierung der Auslöseschaltung besteht, welche zusätzliche Signale und logische Schaltungen benötigt. Die zwei wichtigsten Bits der Einschalt- und Ausschalt-Referenzwinkel und die Zwei-Bit-Signale ON-COMTP und OFF- COMP vom Dekoderblock 91 sind die Eingänge zu den beiden Zwei-Bit- Digitalkomparatoren 92, 93, wie dies in Fig. 10 erkennbar ist. Die Eingänge des Dekoderblockes 91 umfassen die drei Sensorpositionssignale RPT A, RPT B und RPT C sowie das Drehrichtungssignal DIR. Der Dekoderblock 91 besitzt als Ausgänge die zuvor erwähnten Zwei-Bit-Signale ON-COMP und OFF-COMP sowie ON, ON-BAR und OFF- BAR, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Der Dekoderblock 91 kann durch eine programmierbare logische Matrix oder andere ähnliche Schaltungen, welche der Fachwelt bekannt sind, realisiert werden.

Somit können die Prinzipien der vorgenannten Erfindung, welche anhand der obigen Beispiele und Erläuterungen beschrieben wurden, unter Verwendung verschiedener Konfigurationen und Anordnungen realisiert werden. Die Fachwelt kann leicht erkennen, daß verschiedene weitere Modifikationen und Veränderungen in bezug auf die vorliegende Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Beispielen, welche vorstehend dargestellt und beschrieben wurden, streng zu folgen, und ohne daß der Schutzumfang verlassen wird, welcher in den folgenden Patentansprüchen dargelegt ist.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Interpolieren eines Ankerwinkels in einer elektrischen Maschine (13), welche einen Anker (22), einen Ständer (28) und mindestens eine Phasenwicklung (24) besitzt, welche einen Phaseninduktionszyklus aufweist, und das Verfahren umfaßt:

Erzeugung eines Ankerpositionssignales, welches erste Merkmale (RPTB) aufweist, die dem Beginn jedes Phaseninduktionszyklus entsprechen; dadurch gekennzeichnet, daß:

das Ankerpositionssignal zweite Merkmale (RPTA) aufweist, welche innerhalb des Zyklus auftreten und eine Mehrzahl von Zählintervallen innerhalb des Zyklus bilden;

Bestimmung eines für das Ende jedes Zählintervalles zu erwartenden Zählergebnisses;

Zählen in jedem Zählintervall, um am Ende jedes Intervalles eine Zahl zu erhalten;

Vergleichen der Zahl mit dem zu erwartenden Zählergebnis; und

Korrektur der Zahl am Ende jedes Zählintervalles; und Ableiten des Ankerwinkels aus der Zahl.

2. Verfahren zum Interpolieren eines Ankerwinkels in einer elektrischen Maschine (13), welche einen Anker (22), einen Ständer (28) und mindestens eine Phasenwicklung (24) besitzt, die einen Phaseninduktionszyklus aufweist, und das Verfahren umfaßt:

Erzeugung eines Ankerpositionssignales, welches erste Merkmale aufweist, die dem Beginn jedes Phaseninduktionszyklus entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß:

das Ankerpositionssignal zweite Merkmale aufweist, welche innerhalb des Zyklus auftreten und eine Mehrzahl von Zählintervallen innerhalb des Zyklus bilden;

Zählen im Zählintervall;

Rücksetzen der Zahl am Ende jedes Zählintervalles; und

Ableiten des Ankerwinkels aus der Zahl.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Zahl einen Maximalwert aufweist, der im wesentlichen einem zu erwartenden Ergebnis am Ende des Zählintervalles gleich ist, dessen Zahl durch das Auftreten des zweiten Merkmales zurückgesetzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, welches die Frequenz des Auftretens der zweiten Merkmale vervielfacht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, in welchem die Merkmale die ansteigenden und abfallenden Flanken der digitalen Impulse des Ankerpositionssignales sind.

6. Verfahren zur Bestimmung des Durchlaßwinkels in einer elektrischen Maschine mit einem Anker und einem Ständer, welches umfaßt:

Interpolieren des Ankerwinkels nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5;

Bestimmen des Beginns des Durchlaßwinkels in bezug zur Erfassung des ersten Merkmales; und

Bestimmen des Endes des Durchlaßwinkels nach der Zahl zwischen den zwei Merkmalen.

7. Verfahren zum Betreiben einer geschalteten Reluktanzmaschine mit einem Anker, einem Ständer, mindestens einer Phasenwicklung und Schaltmitteln zur Stromsteuerung in der oder jeder Phasenwicklung, umfassend:

Bestimmung des Durchlaßwinkels nach Anspruch 6;

Einschalten der Schaltmittel, um die Leitfähigkeit zu Beginn des Durchlaßwinkels herzustellen; und

Ausschalten der Schaltmittel am Ende des Durchlaßwinkels.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die Erfassung der ersten Merkmale mit einer Position der minimalen oder maximalen Reluktanz des Ankers relativ zum Ständer zusammenfällt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, in welchem die Maschine eine Mehrphasenmaschine ist und der Positionssensor die ersten Merkmale für jede jeweilige Phase erzeugt.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, in welchem die zweiten Merkmale in regelmäßigen Winkelabständen der Ausrichtung des Ankers in bezug zum Ständer erzeugt werden.

11. Interpolator zur Interpolation eines Ankerwinkels in einer elektrischen Maschine (13) mit einem Anker (22), einem Ständer (28) und mindestens einer Phaseninduktionswicklung, welche einen Phaseninduktionszyklus aufweist, wobei der Interpolator umfaßt:

einen Ankerpositionsindikator, welcher betrieben wird, um ein Ankerpositionssignal zu erzeugen, welches erste Merkmale (RPTB) aufweist, die mit dem Beginn jedes Phaseninduktionszyklus übereinstimmen;

einen Zähler (61) zum Zählen während der Drehung der Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß:

der Ankerpositionsindikator auch zweite Merkmale (RPTA) erzeugt, die innerhalb des Zyklus auftreten und eine Mehrzahl von Zählintervallen innerhalb des Zyklus bilden;

eine Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung eines zu erwartenden Ergebnisses am Ende jedes Zählintervalles vorhanden ist, wobei der Zähler (61) vorgesehen ist, um während der Drehung der Maschine zu zählen und am Ende jedes Zählintervalles eine Zahl zu erzeugen;

ein Komparator zum Vergleich der Zahl mit dem zu erwartenden Ergebnis vorhanden ist;

eine Einrichtung (65) zur Korrektur der Zahl bei jedem Merkmal auf das zu erwartende Ergebnis vorhanden ist; und

eine Einrichtung zur Ableitung des Ankerwinkels aus der Zahl vorhanden ist.

12. Interpolator zur Interpolation eines Ankerwinkels in einer elektrischen Maschine (13) mit einem Anker (22), einem Ständer (28) und mindestens einem Phaseninduktionszyklus, wobei der Interpolator umfaßt:

einen Ankerpositionsindikator, welcher betrieben wird, um ein Ankerpositionssignal zu erzeugen, welches erste Merkmale (RPTB) aufweist, die mit dem Beginn jedes Phaseninduktionszyklus übereinstimmen;

einen Zähler (61) zum Zählen während der Drehung der Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß:

der Ankerpositionsindikator auch zweite Merkmale (RPTA) erzeugt, die innerhalb des Zyklus auftreten und eine Mehrzahl von Zählintervallen innerhalb des Zyklus bilden;

der Zähler (61) vorgesehen ist, um während der Drehung der Maschine zu zählen, und am Ende jedes Zählintervalles eine Zahl zu erzeugen;

und eine Einrichtung zum Rücksetzen der Zahl bei jedem Merkmal; sowie

eine Einrichtung zum Ableiten des Ankerwinkels aus der Zahl vorhanden sind.

13. Interpolator nach Anspruch 11 oder 12, welcher eine Einrichtung (71) zur Vervielfachung der Frequenz des Auftretens der zweiten Merkmale enthält.

14. Interpolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, welcher einen Flankendetektor (60) enthält, der so gestaltet ist, daß er das Positionssignal aufnimmt und die ermittelte Flanke dem Zähler zuleitet, um die Merkmale auszugeben, und der Positionsindikator betrieben wird, um die Merkmale dem Flankendetektor in Form von ansteigenden und/oder abfallenden Flanken der digitalen Impulse zuzuleiten.

15. Elektrisches Maschinensystem, welches umfaßt: eine elektrische Maschine (13) mit einem Anker (22), einem Ständer (28), mindestens einer Phasenwicklung (24), Schaltmitteln (51, 52), welche betrieben werden, um den Strom in der oder jeder Phasenwicklung zu steuern, sowie eine Steuereinrichtung, welche einen Interpolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14 enthält, sowie Betätigungsmittel (74, 77), welche einen Einschaltausgang der Schaltmittel besitzen, der den Beginn des Durchlaßwinkels in Abhängigkeit von der Ermittlung eines der Merkmale bildet, sowie einen Ausschaltausgang zur Bildung des Endes des Durchlaßwinkels entsprechend der Zahl zwischen zwei der Merkmale, wobei die Schaltmittel in Reaktion auf den Einschaltausgang eingeschaltet und in Reaktion auf den Ausschaltausgang ausgeschaltet werden.

16. System nach Anspruch 15, in welchem die Erfassung des ersten Merkmales so festgelegt ist, daß sie mit einer Position der minimalen oder maximalen Reluktanz des Ankers relativ zum Ständer zusammenfällt.

17. System nach Anspruch 15 oder 16, in welchem die Maschine eine Mehrphasenmaschine ist und der Positionssensor so betrieben wird, daß er das erste Merkmal für jede jeweilige Phase erzeugt.

18. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, in welchem der Positionssensor so betrieben wird, daß er die zweiten Merkmale an den regelmäßigen Winkelabständen der Ausrichtung des Ankers in bezug zum Ständer erzeugt.







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