DE1638599B2 - Method and arrangement for controlling the speed and direction of rotation of a three-phase machine - Google Patents

Description

Frequenzgebers einem Spannungsregler, der für eine werteinsparung kann an einem Eingang 17 des Fre-Einrichtung zur Beeinflussung der Eingangsgleich- quenzgebers 12 erfolgen,Frequency transmitter a voltage regulator, which can save value at an input 17 of the Fre device to influence the input DC generator 12,

spannung vorgesehen ist, als Regelistwert vorgegeben Falls längere und wiederholte Laständerungen im ist. Betrieb der Drehstrommaschine 2 auftreten sollten,voltage is provided, specified as the actual control value. If longer and repeated load changes in the is. Operation of the three-phase machine 2 should occur,

Der Frequenzgeber für die Steuerung des Strom- 5 kann auch eine stromabhängige Einspeisung einer richters kann dabei vorzugsweise als Flußregler oder Hilfsgröße für den Sollwert über den Eingang 17 Läuferfrequenzreglcr ausgebildet sein. Ihm wird an vorgesehen sein. Bei Teillast wird dann der Sollwerteinem Eingang ein fest eingestellter Sollwert für die geber 13 auf einen entsprechend geringen Sollwert jeweilige Maschinengröße, also für den magnetischen eingestellt, der einen guten Wirkungsgrad der Dreh-Fluß oder für die Läuferfrequenz, vorgegeben. Der io strontmaschine 2 ergibt. Bei einer anschließenden Istwert dieser Maschinengröße wird erfaßt oder auch schnellen Lasterhöhung wird der Sollwert mittels der nachgebildet und gleichfalls einem Eingang des als Hilfsgröße am Eingang 17 entsprechend stromabhän-Regler ausgebildeten Frequenzgebers vorgegeben. gig nachgeführt.The frequency generator for controlling the current 5 can also have a current-dependent supply of a Richter can preferably be used as a flow regulator or auxiliary variable for the setpoint value via input 17 Be designed rotor frequency regulator. He will be provided at. At part load, the setpoint is then Input a fixed setpoint for the encoder 13 to a correspondingly low setpoint respective machine size, so set for the magnetic, which has a good efficiency of the rotary flux or for the rotor frequency. The io stront machine 2 results. In a subsequent The actual value of this machine variable is recorded or the setpoint is also quickly increased using the and also an input of the current-dependent controller as an auxiliary variable at input 17 trained frequency generator specified. gig tracked.

Das Ausgangssignal des als Regler ausgebildeten Der Steuereinrichtung 10 des Stromrichters 4 istThe output signal of the control device 10 of the converter 4, designed as a controller, is

Frequenzgebers wird dem Spannungsregler für die 15 ein Spannungsregler 20 vorgeschaltet. Diesem Span-Eingangsgleichspannung als Regelistwert vorgege- nungsregler 20 wird von einem Sollwertgeber 21, der ben. Dieser Spannungsregler regelt dann entspre- ebenfalls als Potentiometer angedeutet ist, ein entchend einem einstellbaren Spannungssollwert die Re- sprechender Sollwert vorgegeben. Der Spannungsregelabweichung aus. Da der Regelistwert ein Maß für gier 20 regelt entsprechend diesem eingestellten SoIldie Drehzahl der Drehstrommaschine ist, dient der 20 wert die Eingangsgleichspannung des Stromrich-Solhvertgeber des Spannungsreglers zur Einstellung ters 3 Hine dem Fluß der Drehstrommaschine 2 weder Drehzahl. Die Frequenz des Stromrichters wird nigstens annähernd proportionale elektrische Größe bei einer Änderung der Eingangsgleichspannung, die wird vom Wandler 16 dem als Flußregler ausgebildevon einem Gleichrichter oder einem Gleichstromstel- ten Frequenzgeber 12 vorgegeben. Diese elektrische ler geliefert wird, entsprechend nachgeführt. as Größe ist eine Funktion der EingangsgleichspannungFrequency generator, a voltage regulator 20 is connected upstream of the voltage regulator for the 15. This span DC input voltage as the actual control value preset controller 20 is provided by a setpoint generator 21, the ben. This voltage regulator then regulates accordingly, also indicated as a potentiometer, a corresponding one an adjustable voltage setpoint, the corresponding setpoint is given. The voltage control deviation the end. Since the actual control value is a measure for yaw 20 controls according to this set target Speed of the three-phase machine, the 20 value is used for the DC input voltage of the converter the voltage regulator for setting ters 3 Hine the flow of the three-phase machine 2 neither Rotational speed. The frequency of the converter is at least approximately proportional to the electrical quantity in the event of a change in the DC input voltage, the converter 16 trains this as a flux regulator a rectifier or a DC frequency generator 12 is specified. This electric ler is delivered, tracked accordingly. The size is a function of the DC input voltage

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf des Stromrichters 3. Das Ausgangssignal des Fredie Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausfüh- quenzgebers 12 wird der Steuereinrichtung 9 als Einrungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des gangssignal und dem Spannungsregler 20 als Regel-Verfahrens nach der Erfindung schematiscb veran- istwert vorgegeben. Der Regelistwert ist in erster schaulicht ist. 30 Näherung ein Maß für die Drehzahl der Drehstrom-To further explain the invention, reference is made to the converter 3. The output signal of the Fredie Reference is made to the drawing, in which an embodiment encoder 12 is used as an example of the control device 9 an arrangement for implementing the output signal and the voltage regulator 20 as a control method according to the invention, the appropriate value is given schematically. The actual control value is first is clear. 30 Approximation of a measure for the speed of the three-phase

Eine Drehstrommaschine 2 ist über einen selbstge- maschine 2. Der Spannungsregler 20 wird somit zum führten Stromrichter 3 und einen Gleichstrom-Ein- Drehzahlregler, und am Sollwertgeber 21 läßt sich gangskreis sowie einen netzgeführten Stromrichter 4 somit die Drehzahl der Drehstrommaschine 2 einstelan ein Drehstromnetz angeschlossen. Der Gleich- len. Bei einer Veränderung der Einstellung des Sollstrom-Eingangskreis soll eine Glättungsein richtung 35 wertgebers 21 ändert sich die Eingangsgleichspanenthalten, die als Glättungsdrossel 5 und Glättungs- nung des Stromrichters 3. Der Frequenzgeber 12, der kondensator 6 angedeutet ist. Der Glättungskonden- Bestandteil des Flußregelkreises ist, regelt entspresatorö kann auch zwischen zwei Drosseln ange- chend der veränderten Eingangsgleichspannung die schlossen sein. Den gesteuerten Ventilen, insbeson- Frequenz des Stromrichters 3 nach,
dere Thyristoren, der Stromrichter 3 und 4 ist jeweils 40 Für die dargestellte Anordnung kann es unter Umeine Steuereinrichtung 9 bzw. 10 zugeordnet. Der ständen vorteilhaft sein, noch eine Strombegrenzung Steuereinrichtung 9 ist ein Frequenzgeber 12 vorge- vorzusehen, die als besondere Einspeisung einer schaltet, dessen Ausgangssignal die Frequenz der elektrischen Größe über eine zusätzliche Klemme 22 Ausgangsimpulse der Steuereinrichtung 9 und damit des Spannungsreglers 20 angedeutet ist.
die F'requenz der Stromführung der Hauptventile des 45 Im Ausführungsbeispiel 1st eine Flußregelung der selbstgeführten Stromrichters 3 bestimmt. Drehstrommaschine 2 vorgesehen. Es können aberA three-phase machine 2 is connected to an automatic machine 2. The voltage regulator 20 thus becomes a power converter 3 and a direct current on-speed regulator, and the output circuit and a line-commutated converter 4 can be connected to a three-phase network at the setpoint generator 21 . The same. When the setting of the nominal current input circuit is changed, a smoothing device 35 value transmitter 21 changes the input DC span contained as smoothing choke 5 and smoothing voltage of converter 3. Frequency transmitter 12, capacitor 6 is indicated. The smoothing capacitor is part of the flow control loop, regulates entspresatorö can also be closed between two chokes according to the changed input DC voltage. The controlled valves, in particular the frequency of the converter 3,
their thyristors, the power converter 3 and 4 is each 40. For the arrangement shown, it can be assigned to a control device 9 or 10 under Um. It would be advantageous to provide a current limiting control device 9, a frequency generator 12, which switches as a special feed, whose output signal the frequency of the electrical variable via an additional terminal 22 output pulses of the control device 9 and thus of the voltage regulator 20 is indicated.
the frequency of the current flow of the main valves of the 45. In the exemplary embodiment, a flow control of the self-commutated converter 3 is determined. Three-phase machine 2 is provided. But it can

Als Frequenzseber 12 ist im dargestellten Ausfüh- auch andere Regelverfahren, beispielsweise die sogerungsbeispiel ein Flußregler vorgesehen, dem von nannte Läuferfrequenzregelung oder auch eine Dreheine.m Sollwertgeber 13, der als Potentiometer darge- momentregelung, angewendet werden. In jedem Fall stellt ist, ein fester Flußsollwert vorgegeben wird. 50 wird nach der Erfindung die Eingangsgleichspannung Zur Erfassung des Flußistwertes der Drehstrornma- des Stromrichters 3 verstellt, und die Frequenz des schine 2 sind verschiedene bekannte Einrichtungen Stromrichters 3 wird entsprechend nachgefühlt,
geeignet. Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, Im Ausführungsbeispiel ist e^:ne Einrichtung zurIn the illustrated embodiment, other control methods, for example the so-called flow controller, are also provided as the frequency transmitter 12, which is used by the rotor frequency control or a rotary unit. In each case, a fixed flow setpoint is specified. 50 according to the invention, the DC input voltage is adjusted to detect the actual flux value of the three-phase current converter 3, and the frequency of the machine 2 are various known devices converter 3 is sensed accordingly,
suitable. It may be advantageous under certain circumstances, in the embodiment e ^is: ne means for

eine Einrichtung zur Nachbildung des Maschinen- Flußnachbildung vorgesehen, welche dem als Flußreflusses zu verwenden, die vorzugsweise aus einer 55 gier ausgebildeten Frequenzgeber 12 den Flußistwert Drossel 14 mit einem nachgeschalteten Gleichrichter der Drehstrommaschine 2 vorgibt. Falls die Läufer-15 und einem Wandler 16 bestehen kann. frequenz als Maschinengröße und ein Läuferfre-a device for simulating the machine flow simulation is provided, which is called the flow reflux to use the frequency generator 12, preferably formed from a 55 yaw, the actual flux value Throttle 14 with a downstream rectifier of the three-phase machine 2 specifies. If the runner-15 and a converter 16 may exist. frequency as a machine size and a rotor frequency

Falls die Flußnachbildung mit einem Fehler behaf- quenzregler als Frequenzgeber 12 vorgesehen ist, so tet sein sollte, kann noch eine zusätzliche Sollwert- kann die Einrichtung zur Flußnachbildung beispielseinspeisung für den als Flußregler ausgebildeten Fre- 60 weise durch einen in bekannter Weise aufgebauten quenzgeber 12 vorgesehen sein. Die zusätzliche Soll- Läuferfrequenzgeber ersetzt werden.If the flow simulation is provided with an error behavior controller as frequency generator 12, then Should be tet, an additional setpoint value can be added to the device for flow simulation, for example for the flow regulator designed as a flow regulator by a built-up in a known manner quenzgeber 12 may be provided. The additional target rotor frequency generator must be replaced.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

chronmaschine über einen weiten Bereich läßt sich Patentansprüche: durch Frequenzänderung des speisenden Drehstro- mes erreichen. Bei der Drehzahlsteuerung durch An-Chronometer machine over a wide range patent claims can be achieved: by changing the frequency of the feeding three-phase current. With speed control through 1. Verfahren zur Steuerung der Drehzahl und derung der Speisefrequenz und der Klemmenspan-Drehrichtung einer Drehstroramaschine, die an 5 nung wird bekanntlich die Klemmenspannung der einen Stromrichter angeschlossen ist, dessen Fre- Spreisefrequenz angepaßt. Da die Drebstrora-Asynquenz die Speisefrequenz und dessen Eingangs- chronmaschine im Ständerkreis überwiegend Reaktangleichspannung die Klemmenspannung der Dreh- zen enthält, wird die Klemmenspannung im allgemeistrommaschine bestimmt, dadurch gekenn- nen etwa proportional der Speisefrequenz mitgeführt, zeichnet, daß die Eingangsgleichspannung io weil sich dann ein annähernd konstanter magnetides Stromrichters (3) vorgegeben und die Fre- scher Fluß ergibt. Das Verhalten der Drehstromquenz des Stromrichters (3) in Abhängigkeit von Asynchronmaschine bei einer derartigen frequenzproder Eingangsgleichspannung nachgeführt wird. portionalen Nachführung der Klemmenspannung ist1. Method for controlling the speed and changing the supply frequency and the clamping chip direction of rotation a three-phase machine that is known to be the terminal voltage of the a converter is connected, the frequency of which is adapted. Since the Drebstrora asynquence the supply frequency and its chronological input machine in the stator circuit mainly reactant voltage contains the terminal voltage of the rotation, the terminal voltage is in the general power machine determined, thereby identified approximately proportionally to the feed frequency, draws that the input DC voltage io because then an approximately constant magnetides Converter (3) specified and the Frescher flux results. The behavior of the three-phase sequence of the converter (3) depending on the asynchronous machine with such a frequency converter DC input voltage is tracked. proportional tracking of the terminal voltage 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- bekannt (AEG-Mitteilungen 56 [1966], 6, S. 370 kennzeichnet, daß das Ausgangssignal eines Fre- 15 bis 374).2. The method according to claim 1, characterized in that (AEG-Mitteilungen 56 [1966], 6, p. 370 indicates that the output signal of a Fre- 15 to 374). quenzgebers (12) für den Stromrichter (3) als Re- Es ist weiterhin bei der Drehzahlsteuerung mehre-quenzgebers (12) for the converter (3) as Re- It is still with the speed control several- gelistwert für eine Regelung der Eingangsgleich- rer Drehstrommaschinen mittels eines Stromrichtersactual value for regulating the input rectifier three-phase machines by means of a converter spannung verwendet wird. bekannt (AEG-Mitteilungen 56 [1966], Heft 6,voltage is used. known (AEG-Mitteilungen 56 [1966], issue 6, 3. Anordnung zur Durchführung des Verfah- Seite 372, Bild 4), die Speisefrequenz der Drehstromrens nach Anspruch 2 mit einem die Frequenz des ao maschine zu steuern und ihre Klemmspannung zu reStromrichters bestimmenden Frequenzgeber, da- geln. Für die Einstellung der Speisefrequenz und des durch gekennzeichnet, daß dem als Regler ausge- Sollwertes der Klemmenspannung ist dabei ein gebildeten Frequenzgeber (12) der Istwert einer meinsamer Stellwiderstand vorgesehen.
Maschinengröße und mittels eines Sollwertgebers Es wurde nun erkannt, daß diese Art der Steue-(13) ein fest eingestellter Sollwert für diese Ma- 25 rung der Spei^c£frequenz und der Nachregelung der schinengröße vorgegeben sind und daß das Aus- Klemmenspannung oder Eingangsgleichspannung gangssignal des Frequenzgebers (12) einem Span- wegen der nicht zu vernachlässigenden Zeitkonstannungsregler (20), der für eine Einrichtung (4, 10) ten im Gleichstrom-Eingangskreis des Stromrichters zur Beunflussung der Eingangsgleichspannung unbefriedigend ist, wenn schnelle Drehzahländerunvorgesehen ist, als Regelistwert vorgegeben ist. 30 gen, insbesondere bei Einzelantrieben, notwendig3. Arrangement for carrying out the procedure Page 372, Figure 4) to control the supply frequency of the three-phase current according to claim 2 with a frequency generator that determines the frequency of the ao machine and its terminal voltage to the converter. For the setting of the supply frequency and the fact that the setpoint value of the terminal voltage is set as a regulator, a frequency generator (12) is provided for the actual value of a common variable resistor.
Machine size and by means of a setpoint generator It has now been recognized that this type of Steue- (13) a fixed set setpoint value for this ma- 25 tion of the SpeI ^c £ frequency and the adjustment of the schin size are specified and that the initial clamping voltage or DC input voltage input signal of the frequency generator (12) to a voltage because of the not to be neglected time constant controller (20), which is unsatisfactory for a device (4, 10) th in the DC input circuit of the converter for influencing the input DC voltage, if rapid speed changes are not intended, is specified as the actual control value . 30 genes, especially for single drives, are necessary 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- sind. Wird die Frequenz des Stromrichters am gekennzeichnet, daß an ei em Eingang (17) des meinsamen Stellwiderstand schneller verstellt als die Frequenzgebers (12) eine zusätzliche Einspeisung Klemmenspannung wegen der Größe der Zeitkoneiner Hilfsgröße als Sollwert-Korrektur für die stanten nachgeführt werden kann, so neigt die ange-Abweichung des von einer Nachbildeeinrichtung 35 schlossene Drehstrommaschine zum Kippen. Das be-(14 bis 16) gelieferten Istwertes von der echten kannte Verfahren ist deshalb für schnelle Vorgänge, Maschinengröße vorgesehen ist. insbesondere für Antriebe mit Sollwertlaststößen,4. Arrangement according to claim 3, characterized thereby. If the frequency of the converter is marked on, that at ei em input (17) of the common variable resistor adjusted faster than that Frequency generator (12) an additional supply terminal voltage because of the size of the time cone Auxiliary variable can be tracked as a setpoint correction for the constant, so the deviation tends of the three-phase machine closed by a replica device 35 for tilting. The (14 up to 16) actual value delivered by the real known method is therefore for fast processes, Machine size is provided. especially for drives with setpoint load surges, 5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- nicht geeignet.5. Arrangement according to claim 3, thereby not suitable. kennzeichnet, daß dem fest eingestellten Sollwert Es ergibt sich daraus die Aufgabe, die ungünstige des Frequenzgebers (12) eine zusätzliche sfrom- 40 Wirkung der Zeitkonstanten des Gleichstrom-Einabhängige Hilfsgröße (17) aufgeschaltet ist. gangskreises und die damit verbundene Trägheit inindicates that the fixed setpoint value results from the task, the unfavorable of the frequency generator (12) an additional sfrom- 40 effect of the time constants of the direct current single-dependent Auxiliary variable (17) is activated. gang circle and the associated inertia in 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 der Regeldynamik zu vermeiden.6. To avoid the arrangement according to one of claims 3 of the control dynamics. bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fre- Diese Aufgabe wird beim eingangs genannten Ver-to 5, characterized in that the fre- This task is carried out in the aforementioned quenzgeber (12) als Istwert einer Maschinen- fahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Eingröße der magnetische Fluß zugeführt ist. 45 gangsgleichspannung des Stromrichters vorgegebenfrequency generator (12) as an actual value of machine travel, according to the invention, in that the input variable the magnetic flux is supplied. 45 DC input voltage of the converter is specified 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 und die Frequenz des Stromrichters in Abhängigkeit bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fre- von der Eingangsgleichspannung nachgeführt wird, quenzgeber (12) als Istwert einer Maschinen- Dies ermöglicht schnelle Frequenz- und Spannungsgröße die Läuferfrequenz zugeführt ist. änderungen und damit ein Auffangen von Laststößen 7. Arrangement according to one of claims 3 and the frequency of the converter as a function to 5, characterized in that the Fre- is tracked by the input DC voltage, quenzgeber (12) as the actual value of a machine. This enables fast frequency and voltage values supplied to the rotor frequency. changes and thus an absorption of load surges 50 der Drehstrommaschine, so daß ein Kippen der Ma-50 of the three-phase machine, so that tilting of the machine schine vermieden ist.machine is avoided. Es ist nun zweckmäßig, die EingangsgleichspannungIt is now advisable to use the DC input voltage Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur des Stromrichters in einem Regelkreis zu steuern. Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist daher Drehstrommaschine, die an einen Stromrichter ange- 55 vorgesehen, daß das Ausgangssignal eines Frequenz-•chlossen ist, dessen Frequenz die Speisefrequenz gebers für den Stromrichter als Regelistwert für eine und dessen Eingangsgleichspannung die Klemmen- Regelung der Eingangsgleichspannung verwendet spannung der Drehstrommaschine bestimmt, sowie wird. Das Ausgangssignal des Frequenzgebers enteine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, spricht in etwa der Drehzahl der Drehstromma-The invention relates to a method for controlling the converter in a control loop. According to a development of the method, the speed and direction of rotation are therefore controlled Three-phase machine connected to a converter 55 that the output signal of a frequency • connected whose frequency is the feed frequency encoder for the converter as the actual control value for a and whose DC input voltage uses the terminal control of the DC input voltage voltage of the three-phase machine is determined, as well as. The output signal of the frequency generator enteine Arrangement for carrying out the process, speaks approximately the speed of the three-phase Die Eingangsgleichspannung des Stromrichters 60 schine, so daß die Regelung der Eingangsgleichspan-The input DC voltage of the converter 60 machine, so that the regulation of the input DC voltage wird im allgemeinen von einem netzgeführten Strom- nung gleichbedeutend einer Regelung der Drehzahlis generally equivalent to a control of the speed of a line-commutated current richter geliefert. Es kann aber auch beispielsweise ist.judge delivered. But it can also be, for example. eine Akkumulatorenbatterie mit einem nachgeschal- Eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahteten elektrischen Gleichstromsteller vorgesehen sein. rens zeichnet sich dadurch aus, daß dem als Regler Solche Umrichter sind beispielsweise aus der deut- 65 ausgebildeten Frequenzgeber der Istwert einer Maschen Auslegeschrift 1 222 156 bzw. aus der österrei- schinengröße und mittels eines Sollwertgebers ein chischen Patentschrift 234 221 bekannt. fest eingestellter Sollwert für diese Maschinengrößean accumulator battery with a downstream device electrical DC chopper may be provided. rens is characterized by the fact that it acts as a controller Such converters are, for example, the actual value of a mesh from the clearly designed frequency generator Auslegeschrift 1 222 156 or from the Austrian size and by means of a setpoint generator French patent 234 221 known. Fixed setpoint for this machine size Eine Drehzahlsteuerung einer Drehstrom-Asyn- vorgegeben sind, und daß das Ausgangssignal desA speed control of a three-phase Asyn- are specified, and that the output signal of the