DD206291A1 - ROTOR BEARINGS FOR OBTAINING AN ADJUSTABLE FLOW ANGLE FOR SELF-CONTROLLED MOTOR CURRENT SYNCHRONOUS MOTORS - Google Patents

Abstract

DIE ERFINDUNGSGEMAESSE LOESUNG SOLL MIT MOEGLICHST GERINGEM AUFWAND AUCH EINEN SCHWERLASTANLAUF AUS DEM STILLSTAND, Z.B. VON LOKOMOTIVANTRIEBEN, ERMOEGLICHEN. DER ERFINUNG LIEGT DIE TECHNISCHE AUFGABE ZUGRUNDE, DEN ROTORLAGEGEBER GEMAESS DES PATENTS 155675 DAHINGEHEND WEITERZUENTWICKELN, DASS DER BEI EINEM LEERLAUFVORZUENDWINKEL VON CA. 70 CEL. GEGEBENE DURCHFLUTUNGSWINKEL VON CA. 160 CEL. BEI SCHWERLASTANLAUF UM UNGEFAEHR 60 CEL. SPRUNGHAFT VERKLEINERT WERDEN KANN. ERREICHT WIRD DIES DADURCH, DASS EBENFALLS MIT DER ROTORWELLE EINE DREHZAHLABHAENGIGE SPANNUNGSQUELLE GEKUPPELT IST, DEREN AUSGANGSSIGNALLEITUNG MIT DEM MESSBEREICHSGEBER VERBUNDEN IST UND DASS MITTELS EINES IM MESSBEREICHSGEBER ANGESCHLOSSENEN SCHWELLWERTSCHALTERS IM DREHZAHLBEREICH N=0 BIS N=0,1 N UNTEN N DIE AUSGANGSSIGNALLEITUNGEN FUER NORMALERWEISE MINIMALEN LEERLAUFVORZUENDWINKEL ODER EINE DIESER LEITUNG NAHELIEGENDE AUSGANGSSIGNALLEITUNG FEST AUF L-SIGNAL GESCHALTET IST, WAEHREND ALLE ANDEREN AUSGANGSSIGNALLEITUNG FES AUF O-SIGNAL GESCHALTET SIND UND DASS NACH UEBERSCHREITUNG EINER GRENZDREHZAHL N=0,1 N UNTEN N DIESES ZWANGSWEISE AUSGANGSSIGNALBELEGUNG UNWIRKSAM GEMACHT WIRD, SO DASS DER LEERLAUFVORZUENDWINKEL NACH MASSGABE DER ANKERRUECKWIRKUNG IN DIE GROESSENORDNUNG DES MAXIMALEN LEERLAUFVORZUENDWINKELS SPRINGT.THE INVENTIVE SOLUTION SHOULD ALSO HAVE A HEAVY-DUTY STOP FROM THE STABILIZED STATE, WITH THE POSSIBLE LITTLE EFFORT, FOR EXAMPLE. OF LOCOMOTIVE DRIVES, ENHANCED. THE INVENTION HAS THE TECHNICAL DUTY OF DEVELOPING THE ROTOR AGENCY IN ACCORDANCE WITH THE PATENT 155675, THAT IT IS CREATED AT AN OPENING ANGLE OF APPROXIMATELY APPROXIMATELY. 70 CEL. GIVEN FLOW ANGLES FROM APPROX. 160 CEL. FOR HEAVY-DUTY STARTING AT RISK 60 CEL. CAN BE DISCOUNTED. REACHED THIS FACT THAT ALSO WITH THE ROTOR SHAFT A DREHZAHLABHAENGIGE POWER SOURCE COUPLED WHICH THE OUTPUT LINE WITH THE RANGE SENSOR IS CONNECTED AND THAT MEANS OF THE RANGE SENSOR CONNECTED threshold switch IN THE SPEED RANGE N = 0 TO N = 0.1 N DOWN N THE OUTPUT LINES FOR USUALLY MINIMUM IDLE OPENING ANGLE OR AN OUTPUT SIGNALING LINK NEAR THE LINE SIGNAL, WHEN ALL OTHER OUTPUT SIGNALING CIRCUITS FES ARE SWITCHED TO O SIGNAL AND THAT, AFTER EXCEEDING A LIMITING SPEED N = 0.1 N BOTTOM, THIS FORCED OUTPUT SIGNALING IS MADE IMPROPER, THAT THE EMERGENCY PREVENTING ANGLE ACCORDING TO THE MEASUREMENT OF ANCHOR RETURN INTO THE GROUND RULES OF THE MAXIMUM OPENING OPENING ANGLE.

Description

I 4 L D L I O I 4 L D LI O

Titel 'der ErfindungTitle of the invention

Rotorlagegeber zur Erzielung eines verstellbaren Durchflutungswinkels. für selbstgesteaerte Stromrichter-Synchronmotore . Rotor position sensor for achieving an adjustable flow angle. for self-controlled converter synchronous motors.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Sotorlagegeber zor Erzielung eines verstellbaren Durchflatungswinkels für selbstgesteaerte Stromrichter-SsTTLclironiaotore gemäB Eatent 155 675?· deren Anker stromwendung nach erfolgtem Anlauf durch ihre rptatorisch induzierte. Anker-EMS bewirkt wird. Insbesondere befaßt sich die vorliegende Erfindung mit dem Schwerlastanlauf bei Bahnmotoren,The invention relates to a Sotorlagegeber zor achievement of an adjustable Durchflatungswinkels for self-propagated power converter SsTTLclironiaotore according to Eatent 155 675 · the armature stromwendung after the start-up by their rptatorisch induced. Anchor EMS is effected. In particular, the present invention is concerned with heavy duty starting in railway engines,

Charakteristik .der bekannten technischen LösungenCharacteristic .of the known technical solutions

Mit der DB-PS 155 6?5 wurde bereits die Lösung eines Hotorlagegebers vorgeschlagen, bei dem die Ausgangssignalleitung eines einzigen, .von einer mit hoher Impulsdichte arbeitenden. Einrichtung (z... B. gebildet aus einer Segmentscheibe großer Zähnezahl oder einer Lichtspur großer Impulsdichte) beeinflußten ruhenden Geberelements mit dem Eingang eines elektronischen Schieberegisters, verbunden wird, wobei die .Ausgangssignalleitungen des elektronischen Schieberegisters jeweils mit dem zweiten Eingang der vom. .MeßbereichsgeberWith the DB-PS 155 6? 5, the solution of a Hotorlagegebers has already been proposed, in which the output signal line of a single, .from one working with high pulse density. Device (eg ... formed formed from a segment disc large number of teeth or a light track of high pulse density) affected stationary encoder element to the input of an electronic shift register, is connected, wherein the .Ausgangssignalleitungen the electronic shift register each with the second input of the. .Meßbereichsgeber

i q 5HfiHQfl9*n2nfiS i q 5HfiHQfl9 * n2nfiS

~ 2 - lh-Δ Ό L I Q~ 2 - lh-Δ Ό LI Q

für den inker strom angesteuerten UHD-Gatter verbunden sind (weitere Einzelheiten siehe Figur 1 der Zeichnungen). Der bei dieser Lösung für die Stromwendung des doppelten Henn— Stroms beim Schwer!astanlaaf erforderliche Leerlaufvorzündwinkel·^ wird ungefähr Ct-= 70°el. betragen, der Belastungsvorzündmnkel beträgt-dabei noch etwa β - 4-2°el.for the inker current-driven UHD gates are connected (for further details see Figure 1 of the drawings). The idling advance angle .theta. Required in this solution for the current application of the double Henn current in heavy-duty applications becomes approximately C.sub.t = 70.degree. amount, the load Vorzündmnkel amounts to while still about β - 4-2 ° el.

Hierbei ist jedoch von lachteil,~daß man eine relativ starke Pulsation des vom Motor entwickelten Drehmoments in Eauf nehmen maß. Außerdem ist das mittlere entwickelte Drehmoment beträchtlich geringer als bei einem Durchflutungswinkel von 90°el. Zwischen Ankerdarchfltitung und Srregerdurchfltitung, wie er beispielsweise beim konventionellen Gleichstrommotor mit Wendepolen existiert*Here, however, is ridiculous, ~ that you take a relatively strong pulsation of the engine developed torque in Eauf measure. In addition, the mean developed torque is considerably lower than at a flow angle of 90 ° el. Between armature discharge and sputtering, as it exists, for example, in the conventional DC motor with reversible poles *

Die bereits früher mit der DD-PS 5β 541 vorgeschlagene Leistongsstromrichterschaltung ermöglicht, non beim unmittelbaren Anlauf aas; dem. Stillstand bis ζa ca· .10 % der von der Stromrichtermaschine^ abgegebenen Fenndrehzahl, mit diesem optimalen Dorchflatongswinkel. von, 90°el* za arbeiten, weil die Ankerstromwendung durch das Spannungszeitintegral einer Sekundärwicklangsgrtippe eines in den Ankerstromkreis geschalteten EommuitiertyssjLsformators bereitgestellt wird^:The Leistongsstromrichterschaltung already previously proposed with the DD-PS 5β 541 allows nona at the immediate start aas; the. Standstill to ζa ca · .10% of the output by the converter machine ^ Fenndrehzahl, with this optimal Dorchflatongswinkel. of 90 ° el * za, because the armature current application is provided by the time-of-voltage integral of a secondary winding length of an Eommuitysssylator connected in the armature circuit.

Bezüglich der: Ausgestaltung des Eotorlagegebers worde jedoch noch nicht die Irage beantwortet, mit welchen Mitteln and auf welche Weise die Umschaltung des Durchflatmigswinkels von Maschinenkomautierang auf ca* 90°el* beim Schwerlastanlaaf zu erfolgen hat.Concerning: Design of the Eotorlagegebers but not yet solved the Irage, by which means and in what way the switching of the Durchflatmigswinkels of Maschinenenkautautangang to ca * 90 ° el * at Schwerlastanlaaf has to be made.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, mit möglichst geringem Aufwand den bereits vorgeschlagenen Botorlagegeber für eine umschaltung des Dorchflutungswinkels von Maschinenkommutierung auf etwa 90°el. beim Anlauf aus dem Stillstand weiterzuentwickeln.It is the object of the invention, with the least possible effort, the already proposed Botorlagegeber for switching the Dorchflutungswinkels of machine commutation to about 90 ° el. to develop further during the start from standstill.

-3- 24 26 2 7 6-3- 24 26 2 7 6

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Mit einem. Leerlaufvorzündwinkel von. ca» 70°el. beträgt der Durchflutungswinkel ca. 160°el. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Botorlagegeber gemäß Patent 155 6?! dahingehend weiter zu entwickeln, daß der Durchflutungswinkel von ca· 16O°el. zur Realisierung des Schwerlastanlaufs am ungefähr 60°el* sprunghaft verkleinert werden kann·With a. Idling advance angle of. ca »70 ° el. the flow angle is approx. 160 ° el. The invention is based on the object, the Botorlagegeber according to Patent 155 6?! to further develop that the flooding angle of ca · 16O ° el. for the realization of the heavy load start-up at approximately 60 ° el * can be reduced dramatically ·

Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß an die Welle des Botors der Maschine, außer dem Lagegeber noch eine drehsahlabhängige Spannungsqaelle angekuppelt wird, dessen Ausgangssignalleitung mit dem Meßbereichsgeber für den Ankerstrom bzw*, für sowohl den Ankerstrom als auch den Erregerstrom verbunden wird und daß mittels eines intern im Meßbereichsgeber an diese Ausgangssignalleitung angeschlossenen Schwellwertschalters im Drehzahlbereich zwischen n_: = 0 bis etwa η = 0,1 Ά zwangsweise die Ausgangssignalleitungen des Meßbereichsgebers so belegt werden, daß die Ausgangssignalleitung für normalerweise minimalen Leerlaufvorsündwinkel J. ^ oder eine dieser Leitung naheliegende Ausgangssignalleitung: fest auf L-Signal,geschaltet wird,,wahrend alle anderen Ausgangssignalleitungen des Meßbereichsgebers fest auf O-Signal geschaltet werden· Beia Überschreiten der Grenzdrehzahl von n<=*0,1 r> wird dann diese zwangsweise Ausgangssignalbelegung unwirksam gemacht, so daß der Leerlauf vorzündwinkel -nach Maßgabe der Ankerrückwirkungbeim Schwerlastanlauf in die Größenordnung des maximalen Leerlauf vorzündwinkels_; springt«.The features of the invention are that coupled to the shaft of the Botors of the machine, in addition to the position encoder a drehsahlabhängige Spannungsqaelle whose output signal line is connected to the Meßbereichsgeber for the armature current or *, for both the armature current and the excitation current and that means an internally in Meßbereichsgeber connected to this output signal line threshold switch in the speed range between n _: = 0 to about η = 0.1 Ά compulsorily the output signals of the Meßbereichsgebers are occupied so that the output signal line for normally minimum Leerlaufvorsündwinkel J. ^ or one of these line obvious output signal line: is permanently switched to L signal, while all other output signal lines of the measuring range encoder are switched to O-signal · Beia exceeding the limit speed of n <= * 0.1 r> then this forced output signal assignment is made ineffective, so that the Idle vorzündwinkel - according to the armature reaction in the heavy load start-up in the magnitude of the maximum idle vorzündwinkels _; jumps. "

Der Anwendungsbereich der Erfindung kann sich sowohl auf eine Stromrichterschaltang nach DD-PS 58 54-1 als auch auf eine Schaltung mit beim Anlauf vorübergehender Unterbrechung des Zwischenkreisgleichstroms erstrecken·The scope of the invention may extend to both a Stromrichterschaltang to DD-PS 58 54-1 as well as to a circuit with temporary start-up interruption of the intermediate circuit DC ·

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugshörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the zugshörigen drawings show:

242627 6242627 6

Pig* 1ϊ die Schaltungsanordnung für einen bekannten Rotorlagegeber und seine Signalverknüpfung in der Steuerschaltung zur Selbststeuerung eines Stromrichter-Synchronmotors (DD-PS 155 675);Pig * 1ϊ the circuit arrangement for a known rotor position sensor and its signal combination in the control circuit for self-control of a converter synchronous motor (DD-PS 155 675);

Pig*· 2ί eine Schaltungsanordnung für einen Bahnmotor mit einer Ankerstromrichterschaltung nach DD-PS 58 541 und einen Botorlagegeber nach der vorliegenden Erfindung unter Zugrundelegung der vollständigen diskreten Signalverknüpfung¹ gemäB DD-PS 155 675; -Pig * · 2ί a circuit arrangement for a traction motor with an armature converter circuit according to DD-PS 58 541 and a Botorlagegeber according to the present invention on the basis of the complete discrete signal linkage ¹ according to DD-PS 155 675; -

Pig·¹ 3a · verschiedene Momentbilder zur Erläuterung derPig · ¹ 3a · various snapshots explaining the

- 3<i:. inkerstromwendung in der Schaltung nach Pig* 2;- 3 <i :. Inkerstromwendung in the circuit according to Pig * 2;

Pig» 4a Liniendiagramme der rotatorisch induzierten Anker-Pig »4a Line Diagrams of the Rotationally Induced Anchor

- 4c: hauptfeldstrang spannungen e_ä, e^, e_n sowie der- 4c: main field stress voltages e _ä , e ^, e _n and the

Yentilströme und der gleichgerichteten Hilfswechs el spannung sekundärseitig am Kommuti er.tr ansformator für den speziellen Betriebsfall des Synchronismus von Ankerfrequenz. and HilfsSpannungsfrequenz naoSi Pig·. 2;Yentil currents and the rectified Hilfswechs el span n secondary side at Kommuti er.tr ansformator for the special case of operation of the synchronism of anchor frequency. and auxiliary voltage frequency naoSi Pig ·. 2;

Pig* 5a einen Ensatzstromkreis der Schaltungsanardnung.Pig * 5a an Ensatzkreiskreis the Schaltungsanardnung.

- 5ei nach. Pigv 2 und die Liniendiagramme für Eommutier-- after. Pigv 2 and the line diagrams for Eommutier

transformatorspannung und. inkerstrangströme für den Betriebsfall, daß sich die inkerstromwendung beim Schwerlastanlauf symmetrisch über mehrere Halbperioden der Hilfswechselspannung erstreckt;transformer voltage and. inkerstrangströme for the operating case, that the inkerstromwendung during heavy load starting extends symmetrically over several half periods of the auxiliary AC voltage;

Pig* δ: die Liniendiagramme von Anker-Gegenurspannung e„ gleichstromseitig über dem Ankerstromrichter, von inkerhauptfeldstrangspannungen e.,.e«_} e_n? von Ankerstrangströmen i_A, ips ip sowie von der verketteten Ankerspannung e,n für Henndrehzahl und Uenndrehmomentbelastung zwecks überschlagsmä-ßiger « Untersuchung des für die Stromwendung benötigten. Spannungszeitintegrals anteilmäßig an dem in den Gleichstromkreis geschalteten Spannungszeitintegral nach Pig* 1;.Pig * δ: the line charts of anchor Gegenurspannung e "on the DC side to the armature converter from inkerhauptfeldstrangspannungen e, e _{'e} n..?} of anchor string currents i _A , ips ip and of the chained armature voltage e, n for Henndrehzahl and Uenndrehmomentbelastung for the purpose of rough Überschlagmä-lar «investigation of the current application. Voltage time integral proportional to the connected in the DC circuit voltage time integral to Pig * 1.

-5- m Lt) 11 -5 m Lt) 11

7 : die Eommati ergr enzlc ennl ini en des maximal kommutierbaren Ankergleichstroms. als Funktion der Botorwinkelgeschwindigkeit nach Fig« 2 undFIG. 7 shows the commemorative values of the maximum commutable armature direct current. as a function of the Botorwinkelgeschwindigkeit according to Fig «2 and

Fig* 8: ein. Liniendiagramm des Ankerstrangstroms im. Folgestrangbei Stromwendung für den .Fall, daß das Spannungszeitintegral einer einzelnen Halbschwingung-der Kommutiertrafοsekundärspannung nicht ausreicht, z* B· beim Losbrechen eines vom Bahnmotor angetriebenen. Zuges aus dem- Stillstand«.Fig. 8: on. Line diagram of anchor string current in. In the case of current use, the following consequence is that the voltage time integral of a single half-cycle of the secondary commutation transformer voltage is insufficient, z * B * when a tractioned motor is triggered. Train out of standstill «.

Figur 1 aeigt einen bekannten Eotorlagegeber zur Erzielung eines verstellbaren Durchflutungswinkels für selbstgesteuer-. te Stromrichter-Synchronmotore mit Signalverknüpfung der Steuerschaltung nach Patent 155 675»Figure 1 aeigt a known Eotorlagegeber to achieve an adjustable flow angle for selbstgesteuer-. te converter synchronous motors with signal connection of the control circuit according to patent 155 675 »

Die Stränge A, B, O der Ankerwicklung des Stromrichtermotors werden über eine in Wechselrichterbetrieb arbeitende, sechspulsige Stromrichterbrückenschaltung eingespeist, wobei der Anlauf s· BV- durch Stromlücke im Gleichstromzwischenkreis realisiert werden kann* Die Erregerwicklung des Hotors 1 werde konstant erregt. Sr treibt die Segmentscheiben 2, 4 und 6 an. Die Segmentscheibe 2 mit 180°el*. Steuerzonenum.-fang beeinflußt drei ruhende· Geberelemente 3, die gleichartig Segmentscheibe 4- beeinflußt drei ruhende Geberelemente 5» und. die Segmentscheibe 6 mit großer Zähnezahl, beeinflußt ^;,_. , ein ruhendes Geber element 7 ♦ Die Ajasgangssignall ei tung dieses Geberelementes 7 ist mit einem der awei Eingänge eines elektronischen Schieberegisters 19 mit sechs Ausgängen verbunden. Jeder Ausgang des Schieberegisters 19 bildet den Eingang eines USD-Gatters 20 mit je zwei Eingängen, dessen zweiter Eingang mit ge einer Ausgangssignalleitung- eines Meßbereichsgebers 24 für den Ankerstrom I, verbunden ist, Die Anzahl Ausgänge des Meßbereichsgebers 24 ist prinzipiell gleich der Anzahl Ausgänge des Schieberegisters 19 und gleicfc der Anzahl TJED-Gatter 20* Die Ausgänge der IHD-Gatter 20 bilden., die, Eingänge eines O.DSH-iiatter 20... Die Ausgänge der IMD-Gatter 20 bilden die Eingänge eines ODSE-Gatters 21, dessen Ausgang zur Parallelansteuerung von zwei weiterenThe strings A, B, O of the armature winding of the converter motor are fed via a working in inverter, six-pulse converter bridge circuit, the start s · BV- can be realized by current gap in the DC link * The field winding of the hotor 1 is constantly energized. Sr drives the segment discs 2, 4 and 6. The segment disc 2 with 180 ° el *. Steuerzonenum.-fang affects three dormant · encoder elements 3, the same segment disk 4- affects three stationary encoder elements 5 »and. the segment disc 6 with a large number of teeth, influenced ^; _. , a non-stationary encoder element 7 ♦ The Ajasgangssignall direction of this donor element 7 is connected to one of the two inputs of an electronic shift register 19 with six outputs. Each output of the shift register 19 forms the input of a USD gate 20 with two inputs, the second input with ge an output signal line of a Meßbereichsgebers 24 for the armature current I, connected, the number of outputs of the Meßbereichsgebers 24 is in principle equal to the number of outputs of Shift registers 19 and the number of TJED gates 20 * The outputs of the IHD gates 20 form the inputs of an O.DSH-iatter 20... The outputs of the IMD gates 20 form the inputs of an ODSE gate 21. its output for parallel control of two others

242 62 7 6242 62 7 6

ÜBD-Gattern 22 and 23 iait ge zwei Eingängen dient» Der zweite Eingang des UEGD-Gatters 22 wird von einem Bef ehlsgeber 28 für die Betriebsarten Motorbetrieb Linkslauf oder Generatorbetrieb Bechtslauf (MaL) v (G^E) mit einem L-Signal beaufschlagt, inalog wird der zweite Eingang des .UND-Gatters 23 vom Bef ehlsgeber 28 für die Betriebsarten (MAS) ν (GaL) mit einem L-Signal beaufschlagt» Die Ausgangssignalleitung des HHD-Gatters 22 dient zur Parallelansteuerung . von sechs Stück weiteren MD-Gattern 9 lait je drei Eingängen* Deren weitere Eingänge sind, mit den Ausgängen der- von der Segmentscheibe 2 beeinflußten ruhenden Geberelementen 3 bzw.* mit den Ausgängen der iTegatoren 8 für die- Signalnega— tion der Ausgangssignale der Geberelemente 3 verbunden» Analog dient die Ausgangssignalleitung des IMD-Gatters 23 zur Parallelansteuerung-von sechs Stück weiteren. UND-Gattern 12 mit je drei Eingängen«, Deren weitere Eingänge sind mit den Ausgängen der von der Segmentscheibe A- kontaktlos und. berührungs£rei. beeinflußten ruhenden Geberelemente 5 und den Ausgängen der zugehörigen Fegatoren 11 verbunden. Die. oberste Ausgangssignalleitung eines UND-Gatters 9 und die oberste Ausgangssignalleitung eines UüD-Gatters 12 bilden zusammen., die zwei Eingänge eines ODEE-Gätters 26,. entsprechend bilden die anderen Ausgänge der UND-Gatter 9 und 12 die weiteren Eingänge der anderen ODES-Gatter 26„ Schließlich ist, jedem Ausgang eines ODEE-Gatters 26 der statische Eingang.einer bistabilen Kippstufe 25 zugeordnet* Der Ausgang jeder bistabilen Kippstufe 25 ist über nicht dargestellte Zündimpuisendstufen mit der Steuerelektrode von je einem der sechs Thyristorventilzweige verbunden. Die am Eingang einer bistabilen. Kippstufe 25 eingehenden Kurzimpulse werden durch die Eigenschaft zur Selbsthaltung des Ausgangs-L-Signals der bistabilen Kippstufe 25 jeweils solange am Ausgang gehalten, bis nach 120°el. Sotordrehwinkel diese Signale durch die dargestellte Signalverriegelung gelöscht werden«. Die Löschsignale werden den·. Löscheingängen der bistabilen Kippstufen 25 über ODEB-Gatter 27ÜBD gates 22 and 23 iait ge serves two inputs »The second input of the UEGD gate 22 is acted upon by a Bef ssgebers 28 for the operating modes engine operation anticlockwise operation or generator operation contra-flow (MaL) v (G ^ E) with an L-signal In analogy, the second input of the .AND gate 23 is supplied with an L signal by the operating mode (MAS) ν (GaL) command generator 28. The output signal line of the HHD gate 22 is used for parallel control. of six further MD gates 9 each have three inputs * whose further inputs are, with the outputs of the stationary encoder elements 3 or * influenced by the segment disk 2, with the outputs of the iTegators 8 for the signal assignment of the output signals of the encoder elements 3 connected analogously, the output signal line of the IMD gate 23 is used for parallel control of six more. AND gates 12 with three inputs each ", whose other inputs are contactless with the outputs of the segment disc A- and. touch s £ rei. influenced stationary encoder elements 5 and the outputs of the associated Fegatoren 11 connected. The. top output signal line of an AND gate 9 and the uppermost output signal line of a UüD gate 12 together form, the two inputs of an ODEE gate 26,. Accordingly, the other outputs of the AND gates 9 and 12 form the other inputs of the other ODES gates 26. Finally, each output of an ODEE gate 26 is assigned the static input of a bistable flip-flop 25. The output of each bistable flip-flop 25 is over Zündimpuisendstufen not shown connected to the control electrode of one of the six Thyristorventilzweige. The at the entrance of a bistable. Flip-flop 25 incoming short pulses are held by the characteristic for latching the output L signal of the bistable flip-flop 25 each at the output, up to 120 ° el. Sotordrehwinkel these signals are deleted by the illustrated signal lock «. The clear signals are the ·. Erase inputs of the bistable flip-flops 25 via ODEB gate 27th

24 2 6 2 7 624 2 6 2 7 6

eingegeben· Dazu werden die Löschsignalleitungen zyklisch von den Eingängen der ODER-G-atter 26 abgegriffen. Mit dem Ausgang je eines ruhenden Geberelements 3 und mit dem Ausgang je eines Eegators 8 ist der Eingang- eines Differenzierglieds 10 verbanden, dessen Ausgang einen Eingang eines ODER-Gatters 14 darstellt, dessen Ausgang mit einem, der zwei Eingänge eines TMD-Gatters 16 verbunden ist. Dessen •zweiter Eingang wird vom Befehlsgeber 28 für die Betriebsarten (MAL) ν (GaH) mit einem L-Signal beaufschlagt» Analog ist mit dem. Ausgang je eines ruhenden Geberelements 5 und mit dem. Ausgang ge eines legators 11 der Eingang je eines Differenziergliedes 13 verbunden, dessen Ausgang einen Eingang eines ODER-Gatters 15 darstellt, dessen Ausgang mit einem der .zwei Eingänge eines weiteren UED-Gatters 17 verbunden ist. Dessen zweiter Eingang wird vom Befehlsgeber 28 für die Betriebsarten. (MaE) v (GaL) mit einem .L-Signal. beaufschlagt. Die Ausgänge der TMD-Gatter 16 und 17 bilden die zwei. Eingänge eines ODER-Gatters 18, dessen · Ausgangssignalleitung mit dem zweiten Eingang des Schieberegisters 19 verbunden ist. Beim.Eintreffen jedes Kurs-L— Signals aus dem ODES-Gatter 18 auf den zweiten Eingang des Schieberegisters 19 wird dessen Ausgangs-L-Signal auf den Ausgang erster Position zurückgeschaltet, wodurch der maximale Leerlaufvorzündwinkel^_ des Stromrichtermotors realisiert ist, .For this purpose, the clear signal lines are cyclically tapped from the inputs of the OR gate 26. The input of a differentiating element 10 is connected to the output of each of a stationary encoder element 3 and to the output of each of an eegator 8, the output of which represents an input of an OR gate 14 whose output is connected to one of the two inputs of a TMD gate 16 is. Its second input is supplied with an L signal by the command generator 28 for the operating modes (MAL) ν (GaH). Output ever a stationary donor element 5 and with the. Output ge of a legator 11 of the input of a differentiator 13 is connected, the output of which represents an input of an OR gate 15, whose output is connected to one of the .zwei inputs of another UED gate 17. Its second input is from the command generator 28 for the modes. (MaE) v (GaL) with a .L signal. applied. The outputs of the TMD gates 16 and 17 are the two. Inputs of an OR gate 18 whose output signal line is connected to the second input of the shift register 19. Upon arrival of each heading L signal from the ODES gate 18 to the second input of the shift register 19, its output L signal is switched back to the first position output, thereby realizing the maximum idle advance angle _ of the power converter motor.

Fach !Figur 2 sei der Kommatiertransformator so dimensioniert, daß die gleichgerichtete Hilfswechselspannung beider in Heihe geschalteter Trafosekundärwicklungsgruppen insgesamt 20 % der von der Ankerwicklung des Motors benötigten Nennspannung liefert. Die Primärwicklung des Kommutiertransformators 'wird aus einem Spannungswechselrichter mit Gegentaktlöschung eingespeist.2, the commutation transformer is dimensioned such that the rectified auxiliary AC voltage of both transformer secondary winding groups connected in Heihe yields a total of 20 % of the rated voltage required by the armature winding of the motor. The primary winding of the commutation transformer 'is fed from a voltage inverter with push-pull cancellation.

Die für diesen Spannungswechselrichter erforderliche·'. Diaensionierungsleistong beträgt damit ca» 20 % der für den Ankerstromrichter erforderlichen 'Bauleistung¹» Die Hechteckform der Kotnniutierhilfswechselspannung gewährleistet eine konstante Kommatierstromsteilheit" bei der Anker stromwendung»The required for this voltage inverter · '. Diaensionierungsleistong is thus about »20 % of the required for the armature converter 'construction output ¹ » The pike shape of the Kotnniutierhilfs AC voltage ensures a constant Kommatierstromsteilheit "at the Anker stromwendung»

24ZbZ/ b24ZbZ / b

Wirksam ist beim Anlauf, bezüglich. Stromwendung jeweils die gesamte sekundäre Atiß.enklemiaeaspanr!trag je einer Sekundärwicklungsgruppe, also 20 % der einzuspeisenden-Mo tornenngl ei ch-Effective at startup, as to. In each case, the total secondary atomic energy expenditure per secondary winding group, ie 20 % of the motor mo-

spannang U-. Die. Stromrichtermaschine möge eine Benndrehgn λ spanang U-. The. Converter machine may a Benndrehgn λ

zahl ir =. 3000' min entwickeln bei 4-poliger Bauweise· Dies entspricht einer Mascb.inennennfreq.aenz f,- = 100 Hz. Damit ein Synchronismus zwischen elektrischer Ankernennfrequenz f™ und Frequenz der Hilf swechselspanntmg vermieden wird,-— dieser Synchronismus ist in Fig. 4a - 4c.dargestellt und bewirkt: eine Yerdoppelung der Strombelastung der Thyristoren des Ankerstromrichters -, maß die Frequenz der transformatorisch za. übertragenden Kommati erhilf swechselspannung höher festgelegt werden als die höchste elektrische Maschinenfrequenz. Da die Möglichkeit einer weiteren Drehzahlerhöhung über Henndrehzahl hinaus- durch Feldschwächung nicht aasgeschlossen werden soll, wird die Frequenz der llommatierhilfswechselspannung auf 200 Ez festgelegt. Diese hohe Frequenz gewährleistet auch eine gute-Ausnutzung der Ankerthyristoren 30 bis 41 hinsichtlich Strombeanspruchung. Diese Ausnutzung je einer sweier-Yentilgruppe - z, B. 30, y\ oder 32, 33 üsw, - ist ähnlich gut wie bei direkter Parallelschaltung', je zweier Thyristorrentile 3O₉ 3^ ·»» Der Hochlauf des Sotors erfolgt so, daß. mifcels der Steuereinrichtung. 45, welche durch eine Trafohilfswicklung 44 je ein Spannungsnulldurchgangssignal erhält, der Zündwinkel der Ventile 36 bis 41 vom Bereich größter Wechselrichteransteuerung allmählich in den Bereich größter Gleicbrichteransteuerung gebracht wird. Anschließend, wird nach Maßgabe des Hochlaufs eine Zwischenkreisgleichspannung von 0 .... 80 % IT dazugegeben«number ir =. 3000 'min develop in 4-pole design · This corresponds to a Mascb.inennennfreq.aenz f, - = 100 Hz. So that a synchronism between electrical Annelennfrequenz f ™ and frequency of Hilf swechselspanntmg is avoided - this synchronism is shown in Fig. 4a - 4c. shown and effected: a doubling of the current load of the thyristors of the armature converter -, measured the frequency of the transformer za. transmitting commutation auxiliary voltage can be set higher than the highest electrical machine frequency. Since the possibility of a further increase in speed beyond Henndrehzahl addition by field weakening is not to be shut off, the frequency of the auxiliary auxiliary auxiliary voltage is set to 200 Ez. This high frequency also ensures good utilization of the armature thyristors 30 to 41 with respect to current load. This utilization of a respective sweier-Yentilgruppe - z, B. 30, y \ or 32, 33 üsw, - is just as good as in direct parallel connection ', each two thyristor valves 3O ₉ 3 ^ · »» The run-up of the Sotors so that , mifcels the controller. 45, which receives by a transformer auxiliary winding 44 each a voltage zero crossing signal, the firing angle of the valves 36 to 41 is gradually brought from the area of greatest inverter drive in the area of greatest Gleichbrichteransteuerung. Then, according to the startup, a DC link voltage of 0 ... 80 % IT is added «

gngn

Die Übertragung des Srregergleichstroms auf die Wicklung des Eotors 1 erfοigt ohne Schleifringe über einen .einphasigen Spezialtransformator mit rotierendem Sekundärteil. Die von der mitrotierenden Sekimdärwicklung abgegriffene Einphasenspannung wird über einen mit umlaufenden Diodengleichrichter bezüglich Erregerwicklung gleichgerichtet. Die große Induktivität der Erregerwicklung hält den Irregergleichstrom ausreichend glatt» Das Polrad sei mit einer kräftigen Dämpferwicklung zur Kleinhaitung der Ankerstreuinduktivität verse-The transmission of the Srregergleichstroms on the winding of the Eotors 1 erfοigt without slip rings on a. One-phase special transformer with rotating secondary part. The tapped from the co-rotating Sekimdärwicklung single-phase voltage is rectified with respect to a field winding with diode rectifier with respect. The large inductance of the exciter winding keeps the stray rectifier current sufficiently smooth. »The pole wheel should be equipped with a strong damper winding to minimize the armature leakage inductance.

9 - L Vt L· Ό L· / Q 9 - L Vt L · Ό L · / Q

hen· Die Trafοsekundärspannung der rotierenden Sekundär— wicklung bleibt unabhängig von der Hotordrehzahl konstant. Die Bisenkörper.der Primärwicklung 42b und der Sekundärwicklung 42a des Erregertrsfos 42 sind rotationssymmetrisch aasgebildet wie koaxiale Zylinder· Mittels der Thyristoren 43a, 43b in der Eigenschaft als Wechselstromsteller 43 ist der Erregerstrom einstellbar., so daß auch eine Reihenschlußcharakteristik der Stromrichtermaschine ausgesteuert werden kann. Der Eotor 1 treibt drei Segmentscheiben 2, 4, 6 des Eotorlagegebers und außerdem- eine elektrische Spannungsquel-Ie beispielsweise einen Generator 29 zur Drehzahlermittlung an« Die Ausgangssignalleitung der elektrischen Spannungsquelle bildet nach der Erfindung einen der Eingänge des Meßbereichsgebers 24. Dieser Meßbereichsgeber 24 bildet praktisch die Ankerrückwirkung der Maschine nach·. Im Drehzahlbereich vom Stillstand (n =0) bis zu ungefähr 10 % der Henndrehzahl wird die Ausgangssignalleitong des Heßbereichsgebers 24 für minimalen Leerlaufvorzündwinkel,^ ·„ durch interne Signalverarbeitung im Membereichsgeber 24 mittels eines ..Schwellwertschalters 24a fest auf L-Signal gesetzt. Alle' anderen Ausgangssignall ei tang en des'^:.Meßbereichsgebers-24 werden gleichzeitig fest auf. O-Signal gesetzt. Je eine Ausgangssignalleitung des Meßbereichsgebers 24 und je eine Ausgangssignalleitang des elektronischen Schieberegisters 19 bilden zusammen die zwei Eingänge ,je eines UND-Gatters Die eine Eingangssignalleitung des Schieberegisters 19 wird von einem ruhenden Geberelement 7 angesteuert, welches von einer Segmentseheibe 5^:mit großer Zähnezahl kontaktlos und berührungsfrei beeinflußt wird* Die andere Eingangssignalleitung des Schieberegisters 19 zur Bückstellung seines Ausgangs-L-Signals auf seinen Ausgang erster Position wird von einem ODIS-Gatter 18 angesteuert jeweils in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch die Segmentscheiben 2 oder 4 beim Einlaufen, oder Auslaufen in eines oder aus einem, der beeinflußten ruhenden '3eb er elemente,- die in J?ig_a 2 weggelassen wurden» Bei der Därstellurig¹' der Msteuerüiig¹ der Thyristoren 30 bis 41 des Ankerstromrichters durch die bistabilen Kippstufen 25 wurde in Fig* 2 nicht extra die Unterdrückung der· The transformer secondary voltage of the rotating secondary winding remains constant regardless of the speed of the rotor. The Bisenkörper.der primary winding 42b and the secondary winding 42a of Erregertrsfos 42 are rotationally symmetrical aasgebildet as coaxial cylinder · By means of the thyristors 43a, 43b in the capacity as AC 44, the excitation current is adjustable, so that a series closure characteristic of the power converter machine can be controlled. The Eotor 1 drives three segment discs 2, 4, 6 of the Eotorlagegebers and also an electrical Spannungsquel-Ie, for example, a generator 29 for speed detection on the «output signal line of the electrical voltage source forms according to the invention one of the inputs of the Meßbereichsgebers 24. This Meßbereichsgeber 24 forms practical the armature reaction of the machine after ·. In the speed range from standstill (n = 0) to about 10 % of the Henndrehzahl Ausgangssignalong the Hessbereichsgebers 24 for minimum Leerlaufvorzündwinkel, ^ · "by internal signal processing in Membereichsgeber 24 by means of ..Schwellwertschalters 24a set to L signal. All 'other Ausgangssignall ei tang s ^of': .Meßbereichsgebers-24 are simultaneously determined. O signal set. Depending on an output signal line of the Meßbereichsgebers 24 and one Ausgangssignaleleitang the electronic shift register 19 together form the two inputs, each of an AND gate An input signal line of the shift register 19 is driven by a stationary encoder element 7, which is contactless and of a Segmentseheibe 5 ^: with large numbers of teeth * The other input signal line of the shift register 19 to Bückstellung its output L signal to its output position is driven by an ODIS gate 18 each depending on the control by the segment discs 2 or 4 when entering, or leakage in one or a, of the affected dormant 'he 3eb elements, - the "in the Därstellurig ¹ in J ig been omitted _a 2?' the Msteuerüiig ¹ of the thyristors 30 to 41 of the armature converter through the bistable multivibrators 25 was in FIG * 2 is not specially the suppression of

2426 2 7 b2426 2 7 b

Zündimpulse für ein jeweils mit Sperrspannung beanspruchtes Thyristorventil veranschaulicht, sie ist jedoch zu. realisieren.Ignition pulses for each claimed with reverse voltage thyristor illustrated, but it is too. realize.

Bei 200 Hz-HiIfsspannu.ngsfrequ.enz and 20 % der Fenndrehzahl des Strorarichtermotors "beträgt der durchlaufene elektrische Drehwinkel des Eotors bis zum Wirkungsbeginn der Stromwendung entsprechend die Wartezeit auf den Stromwendebeg±nn mittels Richtungsumkehr der sekundären Trafospannong im ungünstigien.Fall (eine .vollständige Halbschwingungsdauer mit 2,5 ms Dauer) mit f^ = 100 Hz bei 0,2 f^ - 20 Hz .At 200 Hz hi-fi voltage frequency and 20 % of the flock speed of the rotor refueling motor, the elec- tric motor's elec- tric rotation angle until the start of the current turn corresponds to the waiting time for the current turn ± nn by reversing the direction of the secondary transformer tang in the unfavorable case Half-cycle duration with 2.5 ms duration) with f ^ = 100 Hz at 0.2 f ^ - 20 Hz.

_Οί-_η0_Λΐ 20 Hz ^_qq ,. ,r_no , 2, = 360 el* ? ⁼ ^⁸-^¹* « 3oO el. _Οί - _η 0 _Λΐ 20 Hz ^ _q q _,. , r _n o, 2, = 360 * el? ⁼ ^ ⁸ - ^ ¹ ^ oo el.

Wenn man bedenkt, daß der gesamte Zykluswinkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ankerstromwendungen bei der 6—pulsigen. Schaltungsanordnung nur 6Q°el* beträgt, kann ein. Yerzögerungswinkel. des Stromwendeeins.atazeitpunktes von 18°el., nicht hingenommen werden· Deshalb wird bereits beim Erreichen von 0,1 f*^ auf liaschinenkommutierung umgeschaltet·. Die Stromwendung läuft dabei folgendermaßen ab ι Wenn auch das verfügbare Spannungszeitintegral durch Maschinenkommutierung allein noch nicht für die Stromwendung des doppelten Hennstroms ausreicht, so setzt jedoch der Beginn jeder inkerstromwendung symmetrisch ein» Lediglich der Abschluß der Stromwendung erfolgt nach der ersten Sichtungsumkehr der Hilfswechselspannnng·. Grundsatzversuche haben ergeben, daß nichtperiodische Drehmomentpulsationen dabei praktisch keine groJ3e Holle spielen*.When one considers that the total cycle angle between two consecutive armature current applications at the 6-pulse. Circuit arrangement is only 6Q ° el *, can a. Yerzögerungswinkel. of the turning point of the current of 18 ° el., can not be accepted. Therefore, when 0.1 f * ^ is reached, it is switched over to machine commutation. However, the commutation running it as follows ι Although the available voltage time integral sufficient by Maschinenkommutierung alone is not for the commutation of the double Henn current so the start is any inkerstromwendung symmetrically as "Only the completion of the commutation takes place after the first Sichtungsumkehr the Hilfswechselspannnng ·. Fundamental tests have shown that non-periodic torque pulsations play practically no major role *.

Mit Hilfe von Figur 3a bis 3d wird der Ablauf der Anker— stromwendung durch Hichtungsumkehr der Eommutierhilfswechselspannung ausführlich erläutert, Es wird eine Stromwendung durch Umschaltung des in die Ankerwicklung hineinfließenden Gleichstroms von Strang A auf Strang B betrachtet. Der Gleichstrom fließt durch Strang G und die T'hyristorventile 40 und 41 wieder aus der Ankerwicklung heraus (Pig· 3a).The course of the armature current application by reversal of the Eommutierhilfswechselspannung is explained in detail with the help of Figure 3a to 3d, It is considered a current application by switching the flowing into the armature winding direct current from strand A to strand B. The DC current flows through strand G and the T'hyristorventile 40 and 41 again out of the armature winding (Pig · 3a).

- n - I U Δ Ό £ ! - n - IU Δ Ό £!

Zum Zeitpunkt t s O wird der Thyristor 32 mit einer Folge von. Zündiiapulsen beaufschlagt, durch Signalverriegelting wird die Zündimpulsf olge bezüglich der 'Thyristoren 3O₅ 31 gesperrt. Bezüglich der sekundärseitigen Transformatorspannung wirkt zum Zeitpunkt t = 0 gerade an den rechten Wicklungssträngen der induzierte Pluspol. Innerhalb des Zeitintervalls von t = 0 bis zum lulldurchgang der -Transformatorspannung wirkt im. EommutierStromkreis praktisch überhaupt noch keine Stromwendespannung, lediglich aufgrund der ©hinsehen Strangwiderstände nähern sich nach einer Exponentialfunktion die Strangströme i. und I_n einander an, indem beide dem halben G-leichstrombetrag. zustreben (Pig. 3^)- Eiach dem Uulldurchgang der Hilfswechselspannung wirkt an den linken Transformatorsekundärsträngen der induzierte Pluspol (5⁵Ig. 3c). Dadurch werden die bisher leitenden Thyristoren 32 und 40 in Sperrichtung beaufschlagt, so daß die zugehörigen Strangströme in auf Thyristor 33 und i = I_ auf fhyri-·At the time ts O, the thyristor 32 is turned off with a sequence of. Zündiiapulsen acted upon by signal locking ring the Zündimpulsf olge with respect to the 'thyristors 3O ₅ 31 locked. With respect to the secondary-side transformer voltage acts at the time t = 0 just at the right winding strands of the induced positive pole. Within the time interval from t = 0 to the zero crossing of the transformer voltage acts in. EommutierStromkreis practically at all no current reversal voltage, only due to the see © line resistance approaching the strand currents i after an exponential function. and I _n each other by both half the G-Leichstrombetrag. Toward the end of the auxiliary AC voltage, the induced positive pole (5 ⁵ Ig. 3c) acts on the left transformer secondary strands. Characterized the previously conductive thyristors 32 and 40 are applied in the reverse direction, so that the associated phase currents in on thyristor 33 and i = I_ on fhyri- ·

ο Cg.. ο Cg ..

stor 41 übergehen. - Zündimpulse vorausgesetzt. Der mit Strani A verbundene Thyristor 30 ist ebenfalls noch leitend. Hon befindet sich aber· die gesamte AuSenklemmenspannung der linken^;Sekuhdärwicklungsgruppe im Eommiitierstromkreis der Ankerwicklung. Diese Spannung bringt den StroHjfiurch Thyristor 30 auf ITuIi* Anschließend saugt sie die freien Ladungsträger aus dem Halbleitermaterial des Thyristors 30 heraus, so daS dieser, seine Blockierfähigkeit wiedererlangt. Damit ist die Stromwendung beendet (5¹Ig₀ 3d).go over to stor 41. - Ignition pulses provided. The connected to Strani A thyristor 30 is also still conductive. Hon, however, is · the entire external terminal voltage of the left ^; Sekuhdär winding group in Eommiitierstromkreis the armature winding. This voltage brings the StroHjfiurch thyristor 30 to ITuIi * Then it sucks out the free charge carriers from the semiconductor material of the thyristor 30, so that this, regained his blocking ability. This completes the current application (5 ¹ Ig ₀ 3d).

Xn 5¹IgUr 4a bis 4c ist anhand von Liniendiagrammen der Synchronismus von induzierten Ankerurspannungen e,, e-g, e_c und Hilfswechselspannung dargestellt. Gleichseitig ist der 7erlauf der Thyristorventilströme veranschaulicht. Aus ?ig*4b geht hervor, daß die Thyristorventile 35 and 40 überhaupt nicht an der Stromführung beteiligt sind. Demzufolge sind die "Ventile 34 und 41 bezüglich Strombeia-stung doppelt so stark belastet wie außerhalb des Synchronismus. Aus diesem Grunde ist durch· Vorgabe einer, geeignet hohen-frequenz der Eommutierhilfswechselspannung ein solcher Synchronismus an-Xn 5 ¹ IgUr 4a to 4c is a line diagram of the synchronism of induced anchor stresses e ,, eg, e _c and auxiliary ac voltage. On the same side, the series of thyristor valve currents is illustrated. As can be seen from Fig. 4b, the thyristor valves 35 and 40 are not involved in the power supply at all. As a result, the valves 34 and 41 are twice as heavily loaded with regard to current supply as they are outside of the synchronism, which is why such a synchronism is required by specifying a suitably high frequency of the auxiliary auxiliary excitation voltage.

ZkZbZl 8 ZkZbZl 8

bedingt zu vermeiden. Bei der angegebenen Frequenz der Üommu tierhilfswechselspannung τοπ 200 Ez kann die Maschinendrehzahl weit über 3000 min betragen, und trotzdem tritt ein solcher Synchronismus im gesamten Drehzahlbereich niemals auf· conditionally avoided. At the indicated frequency of the average AC power supply voltage τω 200 Ez, the engine speed can be well over 3000 min, and yet such synchronism never occurs in the entire speed range.

Figur 5a vermittelt einen Sirsatzstromkreis für die Ankerstromwendung bei einer solchen Betriebsweise der Schaltungsanordnung nach !Figur 2, daß j ede Sekundärwicklungsgruppe des Eommutiertransformators jeweils nur ca. 5 % der Fennspannung in den Gleichstromkreis liefert. Dabei reicht das Spannungszeitintegral einer einzelnen Halbschwingung der Sekundärwicklungsgruppen-Außenklemmenspannung mit Sicherheit nicht für die Ankerstromwendung beim Schwerlastanlauf aus. Die Schaltungsanordnung nach !figur 2 gewährleistet jedoch auch, hierbei die Anlaofstromwendung, indem die mit dem abzuschaltenden Ankerstrang (Löschstrang) verbundenen zwei thyristoren bezüglich Phasenlage der Hilfswechselspannung in Wechselrichterzündphasenlage angesteuert werden, während die mit dem Folgestrang verbundenen zwei Thyristoren bis zum Abschloß der Ankerstromwendung in maximale .Gleichrichteraussteuerung gebracht werden.Figure 5a provides a sircling circuit for armature current application in such operation of the circuit of Figure 2, that each secondary winding group of the Eommutier transformer only supplies approximately 5 % of the fault voltage to the DC circuit. The voltage time integral of a single half-cycle of the secondary winding group external terminal voltage certainly does not suffice for the armature current application during heavy-duty starting. However, the circuit arrangement according to Fig. 2 also ensures, in this case the Anlaofstromwendung by the connected to the disconnected armature strand (extinction strand) two thyristors are controlled with respect to the phase position of the auxiliary AC voltage in inverter ignition phase, while connected to the follower string two thyristors to lock the armature current application in maximum . Rectifier drive be brought.

Fach Figur 5s erstreckt sich z* B* die Ankerstromwendedauer dabei über nahezu, vier Halbperioden. Beim Anlauf aus dem Stillstand mit dem optimal-en Durchflutungswinkel von etwa 90°ei. kann der Einfluß der rotatorisch induzierten .Anker— Urspannungen auf den Stromwendevorgang zunächst außer Betracht bleiben.. Der ohmsche Ankerwicklungswiderstand spielt jedoch eine Holle. Man erkennt,, daß die maximale Wechselrichter-Gegenspannung des Löschstrangs etwas weniger als 5 % der Fenngleichspannung beträgt. Infolgedessen, darf die höchstzulässige Zwischenkreisgleichspannung an der oberen Drehzahlgrenzedieses Stromwendeverfahrens auch nur etwas weniger als 5 % der Nennspannung betragen. Beim Erreichen der hierzu gehörigen Drehzahlgrenze von etwas weniger als 10 % der Nenndrehzahl ist auf Maschinenkommutierung umsu-In FIG. 5s, the armature current turn duration extends over almost, four half periods. During start-up from standstill with the optimum flow angle of approx. 90 ° ei. The influence of the rotationally induced .Anker- Urspannungen on the current turning operation initially ignored .. However, the ohmic armature winding resistance plays a role. It can be seen, that the maximum inverter reverse voltage of the quenching string is slightly less than 5 % of the Fenngleichspannung. As a result, the maximum permitted DC link voltage at the upper speed limit of this current reversal method must also be only slightly less than 5 % of the rated voltage. When reaching the corresponding speed limit of just less than 10 % of the nominal speed, machine commutation is required.

schalten, sonst erlischt der Stromim Löschstrang durch Wechselrichteransteuerung nicht mehr vollständig. Es fließt dann noch ein kleiner Beststrom im Löschstrang· Die Healisierung einer solchen Zündwinkelansteuerung für die Stromwendung erfordert jedoch, einen nicht unbeträchtlichen Steuerschaltungsaufwand· -otherwise the current in the extinguishing string will no longer be completely extinguished by the inverter control. It then flows even a small Beststrom in Löschstrang · The Healisierung such a Zündwinkelansteuerung for Stromwend requires, however, a not inconsiderable control circuit complexity ·

Bach Figur 6 wird überschlagsmä-ßig grafisch das für die Ankerstromwendung benötigte Soannungszeitintegral J e_Ar, dtFig. 6 is a rough graphic plot of the soak time integral J e _Ar , dt

(t) ^Aü (t) ^Aü

als Anteil, des insgesamt in einem Schaltzyklus in den Gleichstromz-sischenkreis geschalteten Spannungszeitinte-as a proportion of the total of the voltage time interval connected in the DC-DC circuit in one switching cycle.

M'M '

grals ev · -sr ermittelt. Dabei wird die Kommutierung des ^n οgrals ev · er determined. The commutation of ^ n ο

Fennstroms I__ bei Fermdrehzahl η zugrundegelegt. Aus der gn ηFennstroms I__ at Fermdrehzahl η based. From the gn η

Literatur und aus eigenen Untersuchungen ist bekannt, daß der Belastungsvorzündwinkel dabei etwa ß" = 30°el. beträgt niit einem Löschwinkel O=. 10°el.. Demzufolge beträgt der für die Kommutierung des doppelten Hennstroms erforderliche B elastungsTor zündwink el etwa ß ja» 42° el*. Das bei- Fenns trom mit ß = 30°©1·'entwickelte Drehmoment sei das nenndrehmoment IL.-Als-Ergebnis liefert., die in Fig* 6 durchgeführte Untersuchung j daß das; für: Uennstroniwejadung : erforderliche ^ Spanniingszeitintegral. etwa 13 % des ¥O.n der Maschine in den Gleichstromkreis geschalteten Spannungszeitintegrals be- . trägt. Mit diesem Ergebnis kann nun der von einer Halbschwingung der Eommutierhilfswechselspannung kommutierbare Strombetrag verglichen werden«Literature and from own investigations it is well-known that the load pre-ignition angle amounts to approximately ß "= 30 ° el. With an extinction angle O =. 10 ° el. Therefore, the required for the commutation of the double Hennstroms B is elastungsTor ignition angle approximately ß yes» The torque developed with β = 30 ° © 1 · 'is the nominal torque IL.-As result., The investigation carried out in Fig. 6 yields that the following is necessary for: U-tronweide charge Approximately 13 % of the ¥ On the machine connected to the dc circuit, the voltage time integral can be compared With this result, the amount of current that can be commuted by a half-cycle of the auxiliary commutation auxiliary voltage can now be compared «

Beim Anlauf beträgt das Spannungszeitintegral einer Halbschwingung mit 200 Hz,... -At start-up the voltage time integral of a half-cycle with 200 Hz, ... -

J O₃ dt = 0,2 T_Jgn . t_{EaXhscim±riEung} * 0,2 e_gn -^ ms · (t) Durch Maschinenkotamutierung wird für NennstromwendungJO ₃ dt = 0.2 T _Jgn . t _EaXhscimiung * 0.2 e _gn - ^ ms · (t) By machine _copying is for nominal current application

QJnQJn

e_ÄC dt«*0,13 ^_gn · -ψ = 0,13 e_gn · ^g ms benötigte _ΔC dt «* 0.13 ^ _gn · -ψ = 0.13 e _gn · g ms required

- '14· -- '14 · -

LkIbL I b LkIbL I b

Das bedeutet, daß mit dem Spann, tmgszeitintegral einer HaIbschwingung der rechteckförmigen Hilf swechs el Spannung beim Anlauf' derThis means that with the clamping, tmgszeitintegral a Haib oscillation of the rectangular auxiliary swechs el voltage at start 'of

£x£- ... § - fache Efenngleichstrom I" ^ 2,31 I 0,13 4 . ^sa £ x £ - ... § - fold direct current I "^ 2.31 I 0.13 4 ^sa

kommutiert werden kann*can be commuted *

Wegen der Streuinduktivität des Eommuti er transformator wird oe^ocb· ein geiisser Anteil von- Tu^. dt für die Gleich-Because of the stray inductance of the commutator transformer, oe ^ ocb is a fraction of Tu. dt for the same

richterkommutierurig im Takt der Frequenz der Hilfswechselspannung benötigt, so daß der wirklich von einer Halbschwingung kommutierbare Gleichstrombetrag etwas geringer ist alsrichterkommutierurig needed in time with the frequency of the auxiliary AC voltage, so that the commutable from a half-wave DC amount is slightly less than

In Figur 7 sind damit die resultierenden Kommutiergrenzkennlinien des maximal kommutierbaren Gleichstroms als Punktion der Sotorwinkelgesch^sindigkeit dargestellt.. Wenn dieser 2,31-fache BTenngleiohstrom beim Anlauf tatsächlich infolge eines höher benötigten Losbrechmoments überschritten werden sollte, so ist das bedeutungslos»In FIG. 7, the resulting commutation limiting characteristic curves of the maximum commutatable direct current are represented as a puncture of the rotor angular velocity. If this 2.31-fold negative current current during starting should actually be exceeded as a result of a higher required starting torque, this is meaningless.

In Figur 8 ist dargestellt,- daß die übernächste Halbschwingung der Eommutierhilfswechselspannung in diesem Fall die Stromwendung zum Abschluß bringt. Es sei noch darauf hingewiesen, daß der 2,31-fache Fennstrom beim Anlauf aus dem Stillstand ein beachtlich höheres Motordrehmoment als das 2,3^-fache Uennmoment realisiert.. Das ist begründet durch das optimale Drehmomentverhalten beim Anlauf infolge optimalen Durchflutungswinkels von ca* 90°el.. Mit einem Belastung s vor zündwink el von ß =*42°el»· ist das mittlere Drehmoment bei gleichem Ankerstrom erheblich geringer als bei diesem optimalen Durchflutungswinkel. Zur zahlenmäßigen Abschätzung dieses Drehmomentunterschieds kann ein maßstäbliches Zeigerdiagramm benutzt werden.In Figure 8 is shown - that the next but one half of the Eommutierhilfswechselspannung brings the current application to completion in this case. It should be noted that the 2.31-fold Fennstrom when to run from standstill achieved a considerably higher motor torque than the 2.3-fold ^ Uennmoment .. This is due to the optimum torque behavior during start-up due to optimum flux angle of about * 90 ° el .. With a load s before ignition angle of ß = * 42 ° el »·, the mean torque at the same armature current is considerably lower than at this optimum flow angle. For numerical estimation of this torque difference, a full scale phasor diagram can be used.

Im weiteren soll noch eine zweite Bemessungsvariante betrachtet werden, s. 3. eine 6-Oolige Maschine, iTenndrehza-hl η =In addition, a second design variant will be considered, s. 3. a 6-oole machine, iTenndrehza-hl η =

-1 1800 min ; dies entspricht einer Maschinenfrequenz = 90 Hz.-1 1800 min; this corresponds to a machine frequency = 90 Hz.

- 242627 6- 242627 6

Die Frequenz der Konimuti erhilf swechs el spannung sei mit 140 Hz angenommen. Damit liegt der oben angeführte Synchronismus bei 156 % der Fenndrehzahl.. Die Maschinendrehzahl dai also noch um ca·. 30 % durch Feldschwächung über iFenndrehzaiLl hinaus erhöht werden, ohne daß der Synchronismus- eintritt. Der Eommutiertransformator sei so dimensioniert, daß seine gleichgerichtete .Sekondärspannung je einer Sekundärwicklung;= gruppe 10 % der Nenngleichspannung TT beträgt.- Die nichtperiodische Drehmomentpulsation bei Umschaltung des Durchflutung swinkels von ca* 90°el. auf Maschinenkommutierung bei η = 0,1 n_ kann beurteilt werden durchThe frequency of Konimuti erhilfushchs voltage is assumed to be 140 Hz. Thus, the above mentioned synchronism is at 156 % of the Fenndrehzahl .. The engine speed dai so still to ca ·. 30 % can be increased by field weakening beyond iFenndrehzaiLl without the synchronism- occurs. The Eommutierransformator should be dimensioned so that its rectified .Secondärspannung per a Sekundärwicklung; = group is 10 % of the nominal DC voltage TT.- The nonperiodic torque pulsation when switching the Float swinkels of about * 90 ° el. on machine commutation at η = 0.1 n_ can be judged by

i .*- _ -5<ςη°ο^ OJ * 90 Hz _ _{ΛΛ ς}θ_Ωΐ ^kjJZ = 3bü el. 2 . 140 Hz '^ ° i . * - _ -5 <ςη ° ο ^ OJ * 90 Hz _ _{ΛΛ ς} θ _Ωΐ ^ kjJZ = 3bü el. 2. 140 Hz

la durch Maschinenkommutierung benötigten Spannungszeitintegral anteilmäßig an dem in einem Schaltzyklus zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ankerstroawendungen in den Gleichstromkreis geschalteten Spannungszeitintegral ändert sich nur wenig gegenüber der ersten Tariantei f The voltage time integral required by machine commutation is proportional to the voltage time integral connected in a switching cycle between two successive armature current applications in the DC circuit. Few changes compared to the first Tariantei f

Ct)ct)

Damit kann der vom. .Spannungszeitintegral einer Halbschwingung der Eommutierhilfswechselspannung kommutierbare Grenzgleichstrom abgeschätzt werden. Das Spannungszeitintegral einer Halbschwingung beträgtThis can be from the. Voltage-time integral of a half-cycle of Eommutierhilfswechselspannung be commutated limit direct current can be estimated. The voltage time integral of a half-wave is

/u^dt = 0,2 . U . tH_{albschwillsun},^0₅2 . e _n - 3₃5£/ u ^ dt = 0.2 . U. tH _{albschwillsun} , ^ 0 ₅ 2. e _n - 3 ₃ 5 £

et) ~ ~ et) ~ ~

Das für Maschinenkommutierung benötigte opannungsseitintegrs beträgtThe opannungsseitintegrs required for machine commutation is

J e_AG dt =- 0,13 · ^_gn_ · -ψ = 0,13 · Έ_ση * 1,85 ms. (t) J e _AG dt = - 0.13 · ^ _gn _ · -ψ = 0.13 · Έ _ση * 1.85 ms. (T)

Der kommutierbare Anlaufgrenzstrom beträgt damit ⁰^² * 3,58 msThe commutated starting limit current is thus ⁰ ^ ² * 3.58 ms

0,0

= 2,97»= 2.97 »

Claims (1)

-ie- . lh Ib-I I b-ie-. Ib Ibid Ib Erf indungsansp ruchInventory application Eotorlagegeber zur Erzielung eines verstellbaren Durchflutangswinkels für selbstgesteuerte Stromrichter-S^chronmotore mit vorzugsweise drei starr mit der Eotorwelle gekuppelten Einrichtungen zur Impulsbildung, wobei zwei Einrichtungen zur Eealisierung einer eindeutigen Zuordnung eines Eotorlagewinkeibereichs von 60°el.. bei einer sechspolsigen Stromrichterschaltung zu den in diesem Drehwinkelbereich anzusteuernden Thyristorventilzweigen vorgesehen sind, und zwar eine Einrichtung davon für Motorbetrieb Hechtslauf oder Generatorbetrieb Linkslauf und die andere Einrichtung für Motorbetrieb Linkslauf oder Generatorbetrieb Hechtslauf und wobei die dritte Einrichtung zur rotordrehwinkelabhängigen Verzögerung des Thyristorzündeinsatzzeitpunktes, mit Verstellbarkeit des Durchflutungswinkels vorgesehen ist, in Verbindung mit der Anordnung eines MeFoereichsgebers mit in... eindeutig gegeneinander abgegrenzten analogen Ein— gangsraeBbereichen des Ankerstroms oder sowohl des Ankerstroms als auch des Erregerstroms diskret zugeordnetem Ausgangssignal verhalten bei Ansteuerverbindung .jeder der Ausgangssignalleitungen des MeBbereichsgebers mit einem der zwei Eingänge eines TMD-Gatters, wobei die aus den UHD-Gattern abgehenden Ausgangssignalleitungen mittelbar über weitere Verknüpfungsglieder mit den Ausgangssignalleitungen von allen denjenigen ruhenden Geberelementen verknüpft werden, welche zur Beeinflussung durch die Einrichtungen für (MaE) v (GaL) bzw.. für (MaL) v (GAE) vorgesehen sind und mit den Steuerelektroden der Thyristorventilzweige zur Einspeisung der Ankerwicklung in Verbindung stehen, wobei die Ausgangssignalleitung eines einzigen, von einer mit hoher Impulsdichte arbeitenden Einrichtimg beeinflußten Gebereiements mit dem Eingang eines Schieberegisters verbunden ist, welchesso beschaffen ist, daß sein jeweils einziges Ausgangs-1—Signal beim Eintreffen des nachfolgendenEotorlagegeber to achieve an adjustable Durchflutangswinkels for self-commutated power converters S ^ chronmotore preferably having three rigidly coupled to the Eotorwelle means for pulse formation, two means for Eealisierung a clear assignment of Eotorlagewinkeibereichs of 60 ° el .. in a sechspolsigen power converter circuit to in this rotation angle range The device for motor operation pike or generator operation counterclockwise and the other device for engine operation anticlockwise or generator operation pike and wherein the third device for rotordrehwinkelwinkeligen delay of Thyristorzündeinsatzzeitpunktes, is provided with adjustability of the Durchflutungswinkels, in connection with the arrangement of Measuring range sensor with in ... clearly demarcated analog input ranges of the armature current or both the armature current a ls also the exciting current discretely associated output signal behaving at Ansteuerverbindung .Jeder of the output signal lines of MeBbereichsgebers with one of the two inputs of a TMD gate, wherein the outgoing from the UHD gates output signal lines are indirectly linked via other gates with the output signal lines of all those stationary donor elements which are provided for influencing by the devices for (MaE) v (GaL) and .. for (MaL) v (GAE) and are connected to the control electrodes of the Thyristorventilzweige for feeding the armature winding, wherein the output signal line of a single, one with high impulse-density operating device affected is connected to the input of a shift register, which is arranged so that its only output 1 signal on arrival of the subsequent 242627 6242627 6 Singangs-L-Signals um. eine Position weitergeschaltet wird und daß jede Ausgangssignalleitung des elektronischen Schieberegisters mit je einem zweiten Eingang der vom Meßbereichsgeber für den Ankers troni bereits angesteuerten UED-Gatter verbunden ist und daß weiterhin das elektronische Schieberegister über eine zweite Eingangssignalleitung sowohl beim Einlaufen als auch beim Auslaufen einer Einrichtung zur Impulsbildung in eines oder aus einem seiner beeinflußten ruhenden Geberelemente mittels von diesen S eb er elementen oder den nachgeschalteten B"eg a tor en angesteuerten Differenziergliedern oder anderen Kurzimpulsbildnern auf sein Ausgangssignal erster Position zurückgestellt wird, so daß beim Vorhandensein größter Ankerrückwirkung unverzögert eine Thyristorzündung im Ankerströmrichter erfolgen kann, gemäß Patent 155 675_} gekennzeichnet dadurch, daß ebenfalls mit der Botorwelle eine·drehzahlabhängige Spannnngsquelle gekuppelt ist, dessen Ausgangssignalleitung mit dem Meßbereichsgeber (24·) für den Ankerstrom (I,) bzw_o für den. Ankers tr om (Ι_Λ) und den Erregerstrom (I-rO verbunden ist und daß mittels eines intern im Meßber.eichsgeber (24·) an diese Ausgangssignalleitung angeschlossenen Schwellwertschalter (24-a) im Drehzahlbereich zwischen η = 0 bis etwa η = 0,1 ir zwangsweise die Ausgangssignalleitungen des Meßbereichsgebers (24) so belegt werden., daß die Ausgangssignalleitung'für normalerweise minimalen Le.erlaufvorzündwinkel (vC_j ) oder eine dieser Leitung naheliegende Ausgangssignalleitung fest auf L-Signal geschaltet wird, während alle anderen Ausgangssignalleitungen.des Meßbereichsgebers (24·) fest auf Q-Signal geschaltet werden, und daß weiterhin beim überschreiten der Grenz drehzahl von a=s0,1 η dann diese zwangsweise Ausgangssignalbelegung unwirksam gemacht wird, so daß der Leerlaufvorzündwinkel nach Maßgabe der Ankerrückwirkung in die Größenordnung des maximalen Leerlaufvorzündwinkels (--c„._) springt*Singangs-L-signal um. a position is switched on and that each output signal line of the electronic shift register is connected to a second input troni of the measuring range encoder for the armature already controlled UED gate and that further the electronic shift register via a second input signal line both when entering and when leaving a device for Pulse formation in or out of one of its affected stationary donor elements by means of these S eb he elements or the downstream B is controlled by the differentiated or other Kurzimpulsbildlern controlled to its output signal first position, so that in the presence of maximum armature reaction without delay a thyristor ignition in Ankerrichter funnel can be carried out according to patent 155 675 _} characterized in that also with the Botorwelle a speed-dependent voltage nn gsquelle is coupled whose output signal line with the Meßbereichsg eber (24 ·) for the armature current (I,) or _o for the. Ankers tr om (Ι _Λ ) and the excitation current (I-rO is connected and that by means of an internal Meßber.eichsgeber (24 ·) connected to this output signal line threshold value switch (24-a) in the speed range between η = 0 to about η = 0 1, the output signal lines of the measuring range generator (24) are forcibly assigned such that the output signal line 'for normally minimum Le.vorlaufvorzündwinkel (vC_j) or one of these line nearby output signal line is switched to L-signal, while all other output signal lines of the Meßbereichsgebers (24 ·) are permanently switched to Q signal, and further that when exceeding the limit speed of a = s0.1 η then this forced output signal occupancy is made ineffective, so that the Leerlaufvorzündwinkel according to the armature reaction in the magnitude of the maximum Leerlaufvorzündwinkels ( --c "._) jumps * - Hierzu 7 Blatt Zeichnungen -- For this 7 sheets drawings -