DE1638599A1

DE1638599A1 - Verfahren zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehstrommaschine

Info

Publication number: DE1638599A1
Application number: DE19671638599
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl-Ing Steinkoenig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-08-30
Filing date: 1967-08-30
Publication date: 1971-07-22
Also published as: JPS5020244B1; DE1638599B2

Description

Verfahren zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehstrommaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehstrommaschine, die an einen selbstgeführten Stromrichter angeschlossen ist, dessen Frequenz die Frequenz der Maschine und dessen Eingangsgleichspannung die Spannung der Maschine bestimmt. Die Eingangsgleichspannung des Stromrichters wird-im allgemeinen von einem netzgeführten Stromrichter geliefert. Es kann aber auch beispielsweise eine Akkumulatorenbatterie mit einem nachgeschalteten elektronischen Gleichstromsteller vorgesehen sein. Solche Umrichter sind beispielsweise aus den deutschen Auslegeschriften i 222 156 und 1 246 86-1 sowie aus der Fachliteratur bekannt.
Eine Drehzahlsteuerung einer Drehstromasynchronmaschine über einen weiten Bereich läßt sich durch Frequenzänderung des speisenden Drehstromes erreichen. Bei der-Drehzahlsteuerung durch Änderung der Frequenz und der Klemmenspannung wird bekanntlich-' die Spannung der Frequenz angepaßt. Da die Asynchronmaschine im Ständerkreis überwiegend Reaktanzen enthält, wird die Klemmenspannung im allgemeinen etwa proportional der Speisefrequenz mitgeführt, weil sich dann eine annähernd lineare Abhängigkeit der Klemmenspannung von der Speisefrequenz ergibt. Da,s Verhalten des Käfigläufermotors bei einer derartigen frequenzproportionalen _ Änderung der Klemmenspannung ist aus der Literatur bekannt.
Es wurde nun erkannt, daß diese Art der Steuerung oder-Regelung dann wegen der Zeitkonstanten im Gleichstromzwischenkreis unbefriedigend ist, wenn schnelle Drehzahländerungen, insbesondere bei Einzelantrieben, notwendig sind. Wird die Frequenz des Stromrichters schneller verstellt als die Spannung nachgeführt werden kann, so neigt die angeschlossene Maschine zum Kippen. Die iteuerung ist deshalb fürschnelle Regelvorgänge, insbesondere -für Antriebe mit Laststößen-, nicht geeignet.
Es ergibt-sich daraus die Aufgabe, die ungünstige Wirkung der Zeitkonstante des Gleichstrom-Eingangskreises und die damit vc!r.-bundene Trägheit in der Regeldynamik zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Eingangsgleichspannung des Stromrichters gesteuert und die Frequenz des Stromrichters in Abhängigkeit von der Gleichspannung nachgeführt wird. Diese Umkehrung des bekannten Steuerprinzips ermöglicht schnelle Frequenz- und Spannungsänderungen und damit ein Auffangen von Laststößen der Maschine. Dem Frequenzgeber für die Steuerung des Stromrichters, vorzugsweise einem Flußregler oder einem Läuferfrequenzgeber, wird ein fester Sollwert für die jeweiligen Maschinengrößen vorgegeben: Die Maschinengröße wird erfaßt oder auch nachgebildet und dem Eingang des @'requenzgebers vorgegeben. Das Ausgangssignal des Frequenzgebers wird dem Spannungsregler als Istwert vorgegeben. Dieser Spannungsregler regelt entsprechend einem .einstellbaren Spannungs®ollwert die Regelabweichung aus. Der Drehzahlsollwert wird somit jeweils am :;pannungsregIer eingestellt und die-Frequenz des Stromrichters entsprechend der geänderten Ausgangsspannung des Gleichrichters oder der h!isgangsspannung.eines Gleichstromstellers nachgeführt.-Z>@r weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf` die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel einer. Anordnung zur Durch,ühr,@ung des Verfahrens nach der h,rf"indung schematisch veranschaulicht ist.
Eine Drehstr.ommaschine 2 ist über einen selbstgeführten Stromrichter 3 und einen Gleichttromzwischenkreis sowie-einen netzgeführten Stromrichter 4 an ein Drehstromnetz :angeschlossen.: Der Gleichstromzwischenkreis soll eine Glättungaeinri@chtung enthalten! die als Glättungsdrossel 5 und Glättungskondensator 6 angedeutet ist. Der Kondensator 6 kann auch zwischen zwei Drosseln angeschlossen sein. Den gesteuerten Ventilen, insbesondere Thyrietoren,der Stromrichter 3 und 4 ist jeweils eine Steuereinrichtung 9 bzw.-10 zugeordnet. Der Steuereinrichtung 9 ist ein Frequenzgeber 12 vorgeschaltet, dessen Ausgangssignal die Frequenz der Ausgangsimpulse der Steuereinrichtung 9 und da=it die Frequenz der Stromführung d.er Hauptventile des Stromrichters 3 bestimmt. Als Frequenzgeber soll ein Flußregler vorgesehen sein,-dem von einem Sollwertgeber 13, der als Potentiometer dargestellt ist, ein Flußsollwert vorgegeben werden kann. Zur Erfassung des Flußistwertes der Maschine 2 sind verschiedene bekannte Einrichtungen geeignet. Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, eine Anordnung zur Nachbildung des Maschinenflusses zu verwenden, die vorzugsweise aus einer Drossel 14 mit einem nachgeschalteten Gleichrichter 15 und einem Wandler 16 bestehen kann. Falls die Flußnachbildung mit einem Fehler behaftet sein kann, soll nach der Erfindung noch eine zusätzliche Sollwerteinspeisung für den Flußregler 12 vorgesehen sein, die an eine Eingangsklemme 17 angeschlossen ist. -Falls längere und wiederholte Laständerungen im Betrieb der Maschine 2 auftreten können, wird nach der Erfindung eine stromabhängige Einspeisung einer Hilfsgröße für den Sollwert über den Eingang 17 vorgesehen. Bei Teillast wird dann der Sollwertgeber 13 aüf' einen entsprechend geringen Sollwert eingestellt, der einen guten Wirkungsgrad der Maschine 2 ergibt: Bei einer anschließenden schnellen= Lasterhöhung wird der Sollwert'mittels der Hilfsgröße 17 entsprechend stromabhängig nachgeführt.
Zur Drehzahleinetellung der-Maschine 2 wird einem Spannungsregler 20 des Stromrichters 4 von einem Sollwertgeber 21, der ebenfalls als Potentiometer angedeutet ist, ein entsprechender Sollwert vorgegeben. Der'Regler 20 regelt entsprechend diesem eingestellten Sollwert die Einga.ngsgle£crispa.nnung des Stromrichters 3. Eine dem Fluß der Maschine.2 wenigstens annähernd proportionale elektrische Größe wird vom Wandler 16 dem Flußregler 12 vorgegeben. Das Ausgangssignal des Frequenzgebers 12 wird dem Spannungsregler 20 als Regelis'twert. vorgegeben. Der Frequenzgeber 12 regelt somit die Frequenz des Stromrichters 3 entsprechend der veränderten Eingangsgleichspannung nach.
für die Steuereinrichtung nach der Erfindung kann es unter Umständen vorteilhaft sein,, noch eine Strombegrenzung vorzusehen, die als besondere Einspeisung einer elektrischen Grüße über eine zusätzliche Klemme 22 des Spannungsreglers 20 angedeutet ist. - -Im Ausführungsbeispiel ist eine flußregelung der Maschine vorgesehen. Es können aber auch andere Regelverfahren, beispielsweise die. sogenannte häuferfrequenzregelung oder auch eine Drehmomentregelung angewendet werden.- In jedem falle werden nach der Erfindung die Spannung im Eingangskreis des Stromrichters 3-verstellt und die Frequenz des Stromrichters entsprechend nackige--führt. Im Ausführungsbeispiel ist für den Flußregler 12 zur Vorgabe des Fluflistwertes der Maschine 2 eine Einrichtung zur Flußnachbildung vorgesehen. Falls ein Läuferfrequenzregler als Frequenzgeber vorgesehen ist, so kann diese Einrichtung-beispielsweise durch einen in bekannter Weise aufgebauten Läuferfrequenzgeber ersetzt werden.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehstrommaschine, die an einen Stromrichter angeschlossen ist,. dessen Frequenz die Frequenz der Maschine und dessen Eingangsgleichspennung die Spannung der Maschine bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgleichspannung des Stromrichters (3) gesteuert und die Frequenz des Stromrichters (3) in Abhängigkeit von der Gleichspannung na.ehgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal eines Frequenzgebers (12) für den Stromrichter (3) als Istwert für die Regelung der Gleichspannung verwendet wird 3. @eriordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und ',l-, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzgqber (12) ein fester ;.)o 1 lwert, (13) vorgegeten ist und dessen Ausgangssignal einem, ;3penrii..ne;sregler (:'0) für die hinrichtiang (4) z(ar Steuerung rler Gleichspannung als -Hingangssignal vorgegeben ist. -4. Anordnung nach Anspruch 3 mit einer Einrichtung zur Nachbildung 'der vom Frequenzgeber gesteuerten Maschinengröße, dadurch gekennzeichnet, daß eine züsatzliehe . Einspeisung einer Hilfsgröße (17) für den rirequenzgeber (1t» als Sollwert-Korrektur für die - Abweichung des gelieferten-Istwertes von der Maschinengröße vorgesehen ist. 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gskennzeichnet, daß der Sollwert für den Frequenzgeber (12) aus einem £eaten Wert (13) 'und einer zusätzlichen Hilfsgröße (1?) gebildet ist, die eine stromabhängige Änderung des Sollwertes bewirkt. 6. Anordnung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet= daß als Frequenzgeber (12).ein Flußregler oder läuferfrequent-' regler vorgesehen ist. -