DE2318602C3 - Circuit arrangement for controlling the speed of a polyphase induction motor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schallungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruches I genannten Art zur Steuerung der Drehzahl eines mehrphasigen Induktionsmotor. Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt aus der DT-OS 19 04 550.The invention relates to a shuttering arrangement of the type mentioned in the preamble of claim I for Control the speed of a polyphase induction motor. One such circuit arrangement is known from DT-OS 19 04 550.

Da die Entwicklung statischer Stromrichter in jüngster Zeit große Fortschritte gemacht hat, vor allem durch die Entwicklung gesteuerter Haibleiterventilc und Thyristoren für hohe Leistungen, hat das Interesse für stromrichtergespeiste Motoren verschiedenster Art und Größe zugenommen, und zwar vor allem hinsichtlich Asynchronmotoren, die gegenüber Gleichstrommotoren und .Synchronmotoren bedeutend einfacher sind. Es sind verschiedene Systeme für den Betrieb von Asynchronmotoren bei veränderlicher Drehzahl bereits bekannt. Es bestehen jedoch Probleme, stabile und Zugleich optimale Betriebsverhältnisse bei variierenden Drehzahlen, wie sie bei Traktions- und Kranantrieben vorkommen, zu erreichen.Since the development of static power converters has made great strides recently, especially through the development of controlled semiconductor valves and thyristors for high power, the interest for Converter-fed motors of various types and sizes increased, especially with regard to Asynchronous motors, which are significantly simpler compared to direct current motors and .Synchronous motors. It different systems for operating asynchronous motors at variable speeds are already available known. However, there are problems, stable and at the same time optimal operating conditions with varying To achieve speeds as they occur in traction and crane drives.

Es besteht hierbei der Wunsch, die Drehzahl unter Aufrechterhaltung des maximalen Drehmomentes, eventuell festgesetzt auf eine bestimmte gegebene Grenze, schnell steigern und vermindern zu können und dabei aber sicherzustellen, daß die Änderung der Frequenz nie so groß wird, daß der Schlupf eine labile Drehmomentenkurve ergibt. Das Problem besteht hierbei unter anderem darin, daß man ständig das Drehmoment und den Schlupf messen und kontrollieren muß, was steuerung- und regeltechnisch schwierig ist, insbesondere, wenn die Verhältnisse nicht stationär sind.There is a desire to increase the speed while maintaining the maximum torque, possibly fixed on a certain given limit to be able to increase and decrease quickly and but ensure that the change in frequency never becomes so great that the slip becomes unstable Torque curve results. The problem here is, among other things, that you keep doing the Have to measure and control torque and slip, which is difficult in terms of control and regulation, especially if the conditions are not stationary.

Bei der aus der DT-OS 19 04 550 bekannten Schaltungsanordnung wird die Pulsfrequenz des Wechjelrichiers in Abhängigkeit des Differenzwertes zwischen dem Sollwert und dem Istwert des magnetischen Flusses gesteuert. Durch diese Steuerung kann der magnetische Fluß nur in gewissen zeitlichen Grenzen verändert werden, da auch dann, wenn der Istwert kleiner als der Sollwert ist, die Kommutierung des Wechselrichters fortgesetzt wird. Dies bedeutet, daß der I IuU in ciiiv iicuen riiumlichun Richtung in der Asynchronmaschine aufgebaut werden muß, whs clic Erreichung des gewünschten Sollwertes verlangsamt, ik'i einer Asynchronmaschine lassen sich hui dieser Regelung daher größere Veränderungen im Motordreh· momcni nicht verhindern.In the circuit arrangement known from DT-OS 19 04 550, the pulse frequency of the Wechjelrichiers depending on the difference value between the setpoint and the actual value of the magnetic Controlled by the river. Due to this control, the magnetic flux can only be used within certain time limits can be changed, because even if the actual value is smaller than the setpoint, the commutation of the Inverter is continued. This means that the I IuU in ciiiv iicuen riiumlichun direction in the Asynchronous machine must be built, whs clic Reaching the desired setpoint slows down, ik'i an asynchronous machine can hui this Regulation therefore does not prevent major changes in the engine speed.

Der Erfindung liegl die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu umwickeln, durch welche die Drehzahl unter Aufrecht, erhaltung des maximalen Drehmomentes schnell verändert werden kann.The invention liegl the object of a To wrap circuit arrangement of the type mentioned, through which the speed under upright, maintenance of the maximum torque can be changed quickly.

y.ur Losung dieser Aufgabe wird eine Schaltungsanordnung mich dem Oberbegriff des Anspruches I vorgeschlagen, die erfindungsgemiiß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I genannten Merkmale hat, l-ine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist indem Unteranspruch genannt. To solve this problem, a circuit arrangement is proposed in accordance with the preamble of claim I, which according to the invention has the features mentioned in the characterizing part of claim I, an advantageous further development of the invention is mentioned in the dependent claim.

Im Unterschied /u der bekannten Schaltungsanordnung nach der DT-OS 19 04 550, bei der der Stromrichter in Abhängigkeit der Regelabweichung des Flusses lediglich seine Pulsfrequenz verändert, wird bei der Erfindung die Kommutierung des Stromrichters vollständig unterdrückt, wenn der Istwert des in irgendeiner Richiung gerade größten magnetischen Flusses kleiner als der Sollwert ist. Eine weitere Kommutierung des Stromrichters und damit eine Weiterschaltung des Flußveklors in dem Motor findet erst statt, wenn der Fluß den vorgegebenen Sollwert erreicht hat. Hierdurch werden bei dem A.itrieb nach der Erfindung /war ganz unregelmäßige Frequenzvariationen auftreten, und /war insbesondere bei niedrigen Drehzahlen. Dies ist jedoch von geringer Bedeutung und kann durch spezielle Maßnahmen kompensiert werden. Wesentlich ist, daß das Drehmoment des Motors konstant auf seinem maximalen Wert gehalten werden kann und damit auch eine kontinuiei liehe Änderung der Drehzahl erreicht wird.In contrast / u to the known circuit arrangement according to DT-OS 19 04 550, in which the converter depends on the control deviation of the Flux only changes its pulse frequency, the commutation of the converter is used in the invention completely suppressed if the actual value of the largest magnetic in any direction Flow is smaller than the setpoint. Another commutation of the converter and thus one The flux vector is only switched on in the motor when the flux has reached the specified setpoint has reached. This results in very irregular frequency variations in the drive according to the invention / was occur and / was especially at low speeds. However, this is of little concern and can be compensated by special measures. It is essential that the torque of the Motor can be kept constant at its maximum value and thus also a continuiei borrowed Change in speed is achieved.

Bei der Erfindung wird durch die Flußmesseranordnung ein Parameter abgeleitet, der dem in jedem Augenblick in irgendeiner Richtung höchsten Wert der magnetischen Hauptflüsse des Motors entspricht. Dieser Param^p<er wird dann an einen Indikator zur Steuerung des Stufenschalters angeschlossen. Der Stufenschalter wird also in Abhängigkeit von den magnetischen Flüssen des Motors gesteuert, so daß, wenn diese einen vorgegebenen Sollwert erreicht haben, der Stufenschalter aktiviert wird und der Steuerimpulsgeber zur nächsten Steuerimpulskombination übergeht. Bc^; der aus der DT-OS 19 04 550 bekannten Schaltungsanordnung werden zwar ebenfalls die magnetischen Flüsse des Motors zur Steuerung des speisenden Stromrichters verwendet, aber dabei läßt man den Flußwert in einer Form von Pulsfrequenzsteuerung den Stromrichter beeinflussen, während gemäß der Erfindung der Flußwert den genannten Stufenschalter steuert.In the invention, a parameter is derived by the flow meter arrangement which corresponds to the highest value of the main magnetic fluxes of the motor in any direction at any given moment. This Param ^{p <he} is then connected to an indicator to control the tap changer. The step switch is therefore controlled as a function of the magnetic fluxes of the motor, so that when these have reached a predetermined setpoint value, the step switch is activated and the control pulse generator switches to the next control pulse combination. Bc ^; the circuit arrangement known from DT-OS 19 04 550, although the magnetic fluxes of the motor are also used to control the feeding converter, but the flow value is allowed to influence the converter in a form of pulse frequency control, while according to the invention the flow value of the step switch mentioned controls.

Bei der Erfindung wird der Stromrichter also nicht mit einer vorgeschriebenen Frequenz und damit gegebener Dauer des jeweiligen Schaitschrittes der Kommutierungsfolge gesteuert, sondern jeder Schaltschritt bleibt bestehen, bis die entsprechenden magnetischen Flüsse in der Maschine einen vorgeschriebenen Wert erreicht haben. Danach schaltet der Stufenschalter den nächsten Schaltschritt ein.In the case of the invention, the converter is therefore not at a prescribed frequency, and thus not given duration of the respective switching step of the commutation sequence, but each switching step persists until the corresponding magnetic fluxes in the machine have a prescribed one Have achieved value. The step switch then switches on the next switching step.

Die Beeinflussung der Motordrehzahl geschieht nicht durch direkte Änderung der Stromrichterfrequenz, sondern indem man andere Betriebsgrößen ändert, die eine Änderung des mechanischen Drehmoments desThe motor speed is not influenced by directly changing the converter frequency, but by changing other operating parameters that change the mechanical torque of the

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Motors bediiigui. Dif diiniiif folgende Drehz.ihliinde run« fiihri gemilH dem lirliiHliingsprin/in iiuiuiiiiiiisdi ■/.II finer entsprechenden Änderung <-(ς.τ Stromrichter!^ qiicii/..Motors bediiigui. Dif diiniiif the following speed limits run «leads according to the lirliiHliingsprin / in iiuiuiiiiiiisdi ■ / .II finer corresponding change <- (ς.τ converter! ^ qiicii / ..

Piitliirch.cliiUtlieKommiiiiuningiliia'lHlif (/rölJftits iniignf iisfhcn (lusscj-s im Moior gesteuert wird, erreich ι niiiri. cliilJ sich die Frequenz des Stromrichters nsich einem gewissen Schlupf einsielli, whs dieselben siiibilen Verhältnisse ergibt, wie in dem stationären FnII₁ in welchem ikr Motor mit konsliinlcr Drehzahl von einem Net/ mil konstanter Spannung ur.-.l I-Vc*q um/, gespeisi wird.Is Piitliirch.cliiUtlieKommiiiiuningiliia'lHlif (/ rölJftits iniignf iisfhcn (s lusscj-controlled Moior, Reach ι niiiri. CliilJ the frequency of the power converter, climbing-a certain slip einsielli yields whs siiibilen same conditions as in the stationary FnII ₁ in which ikr Motor with Konsliinlcr speed of a Net / mil constant voltage ur .-. L I-Vc * q um /, is fed.

Die A-I der bei der Erfindung verwendbaren Stromrichter hitngl in einem gewissen Grade von der verfügbaren Energiequelle ab. Für stationären Betrieb. Kranbetrieb und schienengebundenen Betrieb ist die Energiequelle gewöhnlich ein Wechselstromnetz, wobei der Stromrichter ein Direktumrichier oder ein Umrichter mit Gleiehsirom/.wischenglied sein kann, el. h. der Stromrichter umfaßt einen gesteuerten oder ungesteuerten Gleichrichter und "inen Wechselrichter. (-"Ur Fahrzeugbelricb kann die Energiequelle evil, eine Batterie sein, wobei der Stromrichter ein reiner Wethselrichter wird. In diesem l^;iill sowie auch bei einem Umrichter mil Gleichsimmzwischenglied. muß der Wechselrichter selbstgeführt sein und mit Kreisen für eine Zwangskommuiicrung versehen scm. l).is Prinzip gemäß der Erfindung kann jedoch für jeden beliebigen Typ von Stromrichter verwandt werden, wie aus dem folgenden hervorgehl.The AI of the converters that can be used in the invention depends to a certain extent on the available energy source. For stationary use. Crane operation and rail-bound operation, the energy source is usually an alternating current network, whereby the converter can be a direct converter or a converter with a sliding sirom /. ". inen inverter (-".. the power converter comprises a controlled or uncontrolled rectifier and Ur Fahrzeugbelricb, the power source evil, be a battery, wherein the power converter is a pure Wethselrichter In this ^l; Jill as well as in a converter mil Gleichsimmzwischenglied has the Inverters can be self-commutated and provided with circles for forced communication. However, the principle according to the invention can be used for any type of converter, as can be seen from the following.

Der Aufbau der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung bietet gute Möglichkeiten zur Einstellung des Drehmomentes und der Drehzahl des Motors, sowohl bei wechselnder Drehzahl und bei stationärem Betrieb, so daß das Prinzip in vielen verschiedenen Vcrwen- ;i5 dungsbereichen angewandt werden kann. Die Erfindung ist dabei auch nicht an normale dreiphasige Asynchronmotoren gebunden, sondern kann bei anderen Induktionsmotoren verwendet werden, z. B. Linearmotoren; nur müssen die Moloren mehrphasig sein.The structure of the circuit arrangement according to the invention offers good possibilities for setting the Torque and the speed of the motor, both with changing speed and with stationary operation, so that the principle can be used in many different ways application areas can be applied. The invention is also not applicable to normal three-phase asynchronous motors tied, but can be used with other induction motors, e.g. B. linear motors; only the molors have to be multiphase.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen und Erläuterungen soll die Erfindung näher beschrieben werden. Es zeigtThe invention is intended to be based on the exemplary embodiments and explanations shown in the figures are described in more detail. It shows

Fig. 1 schematisch eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung,Fig. 1 schematically shows a circuit arrangement according to the invention,

Fig.2 ein Ausführungsbeispiel für ein Steuersystem für einen Motor gemäß F i g. 1,FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a control system for an engine according to FIG. 1,

F i g. 3 den Verlauf des Flußvektors im Motor, sowohl beim Anlauf als auch beim stationären Betrieb,F i g. 3 the course of the flux vector in the motor, both during start-up as well as in stationary operation,

F i g. 4 einen Direktumric'ner zum Steuern gemäß der Erfindung.F i g. 4 a direct converter for controlling according to the Invention.

Fig. 1 zeigt emen sta'.ischen Stromrichter 1, der durch ein allgemeines Symbol für einen Stromrichter angedeutet ist, dessen Eingangsseite an eine Gleichstrom- oder Wechselstroinquelle angeschlossen sein kann. Der Stromrichter ist an einen Asynchronmotor M angeschlossen und wird von einem Steuerimpulsgeber 2 gesteuert, der an die Arbeitsventile des Stromrichters über einen Stufenschalter 3 angeschlossen ist, welcher beispielsweise als Ringzähler aufgebaut sein kann. In der gezeigten Ausführungsform hat der Steuerimpulsgeber sechs Ausgänge, entsprechend den sechs Arbeitsventilen des Stromrichters, die z. B. in Graetzbrückenschaltung angeordnet sind. Der Stufenschalter 3 verteilt die Steuerimpulse entsprechend der richtigen Kommutierungsfolge an die verschiedenen Arbeitsventile des Stromrichters.Fig. 1 shows emen sta'.ischen converter 1, the indicated by a general symbol for a converter, the input side of which is connected to a direct current or AC source can be connected. The converter is connected to an asynchronous motor M connected and is controlled by a control pulse generator 2, which is connected to the working valves of the converter is connected via a step switch 3, which can be constructed, for example, as a ring counter. In the embodiment shown, the control pulse generator has six outputs, corresponding to the six working valves of the converter, which z. B. in Graetz bridge circuit are arranged. The step switch 3 distributes the control pulses according to the correct commutation sequence to the various working valves of the converter.

Der Stufenschalter wird gemäß der Erfindung in Abhängigkeit des im Moior iinwiieh.sciKlfn niiigiu'ii Mlien llusses i/uiiieuerl, dessen Messung in I i)i I !»ymbnlifich durch einen l^;liil,lmesser 4 iinijudeiilc" im. von dem ein Auspnjjfiiiiijiuil als ein M.iß Mir den augenblicklichen Molurflul.! einem siimuiiriciKlcii (ilird 5 zugeführt wird. An diese». .Siimniierunnsglied ist aud> ein Sollwertgeber far den Molo* fluß .inyesdilosseii.diM· z. M. Mus einem Potentiometer b besieht, Dur Aiisgiii.)' des .Siimmierung.sjilieiles ¹J im n.i einen Nullind'kiilor 7 angeschlossen, tkr an ucn Stufenscliiillcr 1 ein Sijiii,il gibt, wenn die Ausgangsgröße vies .Siiminicning.ijiliedi.···. 5 Null wird, d. h. wenn der Moiuriluß 111 einer Kitliiiiiii-' den im Sollwertgeber b eingestellten Weil erieidii hai. Diis Eingangssignal an den Siiifcnst·!.siller J i/ewirk' eine neue Sieuerimpulskombiniilioii fur die Aibeiisvfii tile des Stromrichters und soniil eine KomuHilieniiij! unter den Arbeiisventilen. was also bedeutet, d.ili ilie Mehrpbasen.spnnnung.die von dem Stnunnditer ,in den Motor M geliefert wird, um einen Winkel ibt) :» vorwärisgcdrchl wird, wnbei /) die Impuk/ahl des Stromrichters ist. Aufgrund dessen wiidtsl der Mniur fluß in einer neuen Kiehlung an. bis der .im Sollwertgeber 6 eingestellte Wen erreiihi ist. wonach ein neues Signal von dem liidik.itm 7 .111 den Stufenschalter 3 gegeben wird, mn nachfnlgeniler neuer Kommutierung im Stromrichter und Drehung der Mehrphasenspannunt» JW) /; und d.iniu neuer I InIt richtung im Motor.According to the invention, the tap changer is operated as a function of the in the moior iinwiieh.sciKlfn niiigiu'ii Mlien llusses i / uiiieuerl, whose measurement in I i) i I! »Is indicated by a l ^; liil, lmesser 4 iinijudeiilc "im. of which an Auspnjjfiiiiijiuil as a M., the current Molurflul.! a siimuiiriciKlcii (ilird 5 is fed. diM z. M. Mus looks at a potentiometer b , Dur Aiisgiii.) 'of the .Siimmierung.sjilieiles ¹ J in the ni a zero index 7 connected, tkr at ucn step ring 1 gives a Sijiii, il, if the output variable vies .Siiminicning ··· .ijiliedi.. 5 becomes zero, ie when the Moiuriluß 111 a Kitliiiiiii- 'to b in the setpoint generator set Because erieidii hai. Diis input to Siiifcnst ·! .siller J i / ewirk' tile a new Sieuerimpulskombiniilioii for the Aibeiisvfii of the converter and so a KomuHilieniiij! under the work valves, which means that the multiple base voltage, which is supplied by the stnunnditer into the motor M by an angle): "is vorwärisgcdrchl while /) the impulse / ahl of the converter s is. Because of this, the Mniur River begins to cool in a new way. until the value set in setpoint generator 6 is reached. after which a new signal from the liidik.itm 7 .111 is given to the step switch 3, mn subsequent new commutation in the converter and rotation of the multi-phase voltage »JW) /; and d.iniu new I InIt direction in the engine.

Das Messen des magnetischen I lussesiiii Inneren ties Motors kann mit I lille von besonderen Meßspiilen oder Halbleiterelementen. z.U. Hall Elemenien. erfolgen. Dies ist jedoch oft sehr unbequem, besonders wenn die Anordnung nach der i.rfindung fur einfädle Asynchronmotoren des Slandardlyps verwendet wi;d. die solche Eingriffe in ihren Aufbau kaum zulassen.Measuring the magnetic I lussesiiii interior ties Motors can be used with lille of special measuring gauges or Semiconductor elements. to. Hall elements. respectively. However, this is often very inconvenient, especially when the Arrangement according to the invention for threaded asynchronous motors of Slandardlyps used wi; d. which hardly allow such interventions in their structure.

Bedeutend einfacher und praktischer ist es, von dem Magnetisicrungsstrom des Motors auszugehen, der gemessen oder besser gesagt abgebildet werden kann, indem man die Speisespannung des Motors mißt und beispielsweise integriert, oder indem man das Anwachsen des Magneiisierungsstromes in dem Motor einsprechenden Kreisen abbildet.It is significantly simpler and more practical from that Starting from the magnetization current of the motor, which can be measured or, better said, mapped, by measuring the supply voltage of the motor and integrating it, for example, or by measuring the increase corresponding to the magnification current in the motor Maps circles.

Dies kann in der beispielsweise in Fig. 2 gezeigten Weise erfolgen in der gleichzeitig eine Anordnung zur Stromregelung des Motors gezeigt ist.This can be shown in FIG. 2, for example Manner in which an arrangement for the current control of the motor is shown at the same time.

Die Speisespannung des Motors kann von den Phasenleitern R. '.',, Tzwischen dem Stromrichter I und dem Motor M nach Korrektur bezüglich des ohmschen Spannungslalles in den Motorwicklungen entnommen werden. In F i g. 2 wird die Spannung an dem Anschluß 8 em lommen, und die Korrektur hinsichtlich des Spannungsfalles geschieht mit Hilfe von Stromtransformatoren 9, die in die Phasenleiter eingefügt und über Impedanzen 10 kurzgeschlossen sind. Die Spannungen werden an Drosselspulen Il angeschlossen und der in diesen anwachsende Strom entspricht bei entsprechender Dimensionierung der Drosselspule dem im Motor anwachsenden Magnetisierungsstrom und damit dem magnetischen Fluß des Motors. Der Strom in den Drosselspulen Il wird mittels Stromtransformatoren 12 gemessen, deren Sekundärwicklungen an einen Diodenbrückengleichrichter 13 angeschlossen sind. Der Gleichrichter 13 liefert slso ein Signal, welches ein Maß für den im Motor anwachsenden magnetischen Fluß ist. Dieses Signal kann an das Summierungsglied 5 angeschlossen werden. Die Schaltelemente ß-13 entsprechen also dem Flußmesser4in Fig. 1.The supply voltage of the motor can be taken from the phase conductors R. '.' ,, T between the converter I and the motor M after correction with regard to the ohmic voltage drop in the motor windings. In Fig. 2, the voltage at the terminal 8 em is accepted, and the correction with regard to the voltage drop is done with the aid of current transformers 9 which are inserted into the phase conductors and short-circuited via impedances 10. The voltages are connected to choke coils II and the current increasing in these corresponds to the increasing magnetization current in the motor and thus the magnetic flux of the motor, given the corresponding dimensioning of the choke coil. The current in the choke coils II is measured by means of current transformers 12, the secondary windings of which are connected to a diode bridge rectifier 13. The rectifier 13 supplies a signal which is a measure of the increasing magnetic flux in the motor. This signal can be connected to the summing element 5. The switching elements β-13 thus correspond to the flow meter 4 in FIG. 1.

Es ist hierbei wesentlich, daß de· Diodenbrücken-It is essential that the diode bridge

gleichrichter 13 der Ventilbrücke des Stromrichters 1 genau entspricht, und zwar sowohl hinsichtlich des Aufbaues als auch der Phasenfolge, so daß das Atisgangssignal des Gleichrichters 13 ständig der höchsten Flußkomponente des Motors entspricht. Dies beruht darauf, daß es gerade der Istwert des Flusses ist, der entscheiden soll, ob der Stufenschalter 3 vorwärtsgeschaltet werden soll oder nicht.rectifier 13 corresponds exactly to the valve bridge of the converter 1, both with regard to the Structure as well as the phase sequence, so that the output signal of the rectifier 13 is constantly the corresponds to the highest flux component of the motor. This is based on the fact that it is the actual value of the flow who should decide whether the step switch 3 should be switched forward or not.

Die Wirkungsweise wird am besten ersichtlich, wenn man die Variation des Flußvektors Φ betrachtet, die in Fig.3angedeutet ist.The mode of action can best be seen if one considers the variation of the flux vector Φ , which is indicated in FIG.

Hier gibt der Kreis I den am Potentiometer 5 eingestellten Sollwert des Flußvektors Φ an, während das regelmäßige Sechseck Il angibt, wie dieser Flußvektor während einer Periode des Magnetisierungsstroms bei stationärem Betrieb variiert, also gemäß einem regelmäßigen Sechseck im Kreise I.Here, the circle I indicates the setpoint value of the flux vector Φ set on the potentiometer 5, while the regular hexagon II indicates how this flux vector varies during a period of the magnetizing current in steady-state operation, i.e. according to a regular hexagon in the circle I.

Die Flußverhältnisse werden noch deutlicher, wenn man das Anwachsen des Flußvektors gemäß Kurve Il beim Start von Motor und Stromrichter betrachtet. Der Flußvektor Φ' wächst dabei zunächst mit dem Radius a, bis sein Wert gleich dem Radius des Kreises I wird. Dabei gibt der Indikator 7 ein Signal an den Stufenschalter 3, durch welches der Stromrichter einen Schritt vorwärts kommutierl wird. Der Fluß wächst weiter an, aber jetzt entlang der Linie b. Das Signal vom Indikator 7 bleibt daher am Stufenschalter 3, der fortfährt, den Stromrichter in dem Takt weiterzuschallcn. der von den in den Gliedern 1, 2 und 3 enthaltenen Zei^onstanten bestimmt wird, die den höchsten Kommutierungstakt des Stromrichters ί angeben. Dabei folgt der Flußvektor Φ' der Linie c und kommt dabei schnell in den Kreis I, und die nächste Kommutierung erfolgt erst, wenn die Linie cden Kreis I weider schneidet und in die Linie d übergehl, und nächstes Mal in die Linie c. Bei noch niedrigerem Kommuticrungstakt im Verhältnis zum Anwachsen des Flusses würde der Flußvektor der Kurve IV folgen.The flux conditions become even clearer if you consider the increase in the flux vector according to curve II when the motor and converter are started. The flux vector Φ ' initially grows with the radius a until its value becomes equal to the radius of the circle I. The indicator 7 sends a signal to the step switch 3, by means of which the converter is commutated one step forward. The river continues to grow, but now along line b. The signal from the indicator 7 therefore remains at the step switch 3, which continues to sound the converter in the cycle. which is determined by the time constants contained in elements 1, 2 and 3, which indicate the highest commutation cycle of the converter ί. The flux vector Φ ' follows the line c and quickly comes into the circle I, and the next commutation only takes place when the line c crosses the circle I again and merges into the line d , and next time into the line c. With an even lower commutation rate in relation to the increase in the flux, the flux vector would follow curve IV.

Man sieht, daß die beiden Kurven III und IV stark von der regelmäßigen Sechseckform abweichen, was zu sehr unregelmäßigen Fluß- und damit Momentvariationen führt. Dies kann ausgeglichen werden, indem man den Sollwert am Potentiometer 6 von dem Steigerurigstakt abhängig macht. Wenn der steigende Steigerungstakt an dem Übergang b, cdcr Kurve III eine Zunahme des Sollwertes bewirkt, so bedeutet dies, daß der Radius des Kreises I zunimmt. Dabei verschiebt sich der Übergang zwischen r und d, so daß diese beiden Linien sich der 60"-Sehne nähern.It can be seen that the two curves III and IV deviate strongly from the regular hexagonal shape, which leads to very irregular flux and thus moment variations. This can be compensated for by making the setpoint on potentiometer 6 dependent on the rate of increase. If the increasing rate of increase at the transition b, cdcr curve III causes the setpoint value to increase, this means that the radius of circle I is increasing. The transition between r and d shifts so that these two lines approach the 60 "chord.

Der Steigerungstakt des Stufcnschalters 3 wird also, wie genannt, ganz von dem digitalen Signal des Indikators 7 diktiert, das wiederum von dem Wert der jeweils höchsten Flußkomponente im Verhältnis zu dem Sollwertgeber 6 eingestellten Wert abhängig ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das Moment des Motors wirklich Gelegenheit hat, während jeden Schrittes genau auf den gewünschten Wert anzuwachsen, ehe man die nächste Stufe einschaltet.The increase rate of step switch 3 is as mentioned, entirely from the digital signal of the Indicator 7 dictates, which in turn of the value of the respective highest flow component in relation to the Setpoint generator 6 depends on the set value. This ensures that the moment of the Motors really has the opportunity to grow exactly to the desired value during each step, before switching on the next level.

Das Anwachsen der Flußkomponente ist wiederum abhängig von der Speisespannung des Stromrichters 1, welche Spannung auf verschiedene Weise variieren kann, /.. B. durch den unten beschriebenen Stromregler 17.The increase in the flux component is in turn dependent on the supply voltage of the converter 1, which voltage can vary in different ways, / .. e.g. by the current regulator described below 17th

Der Umschalltakl des Stufenschalters 3 kann, wie genannt, drehfrcqucnzabhängig gemacht werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß zu den Drosselspulen 11 Widerstände 14 parallel geschaltet werden, wie in F i g. 2 gezeigt wird, die zweckmäßigerweise variabel sind, um den Grad der Frequenzabhängigkeit einstellen zu können, d. h. die Geschwindigkeit mit der der Strom im Stromtransformator 12 im Verhältnis zu der Spannung am Anschluß 8 anwächst. Weiter können die Stromtransformatoren 12 mit variablen Widerständen 15 parallel geschaltet werden, um die Empfindlichkeit dieser Transformatoren einstellen zu können.The switchover function of the tap changer 3 can, as mentioned, be made dependent on the frequency of rotation. this can be achieved in that the inductors 11 resistors 14 are connected in parallel, as in F i g. 2, which are expediently variable in order to adjust the degree of frequency dependence to be able to d. H. the rate at which the current in the current transformer 12 in relation to the Voltage at connection 8 increases. Furthermore, the current transformers 12 can have variable resistances 15 can be connected in parallel in order to be able to adjust the sensitivity of these transformers.

Eine andere Form drehfrequenzabhängiger Steuerung des Stufenschalters 3 ist in Fig.2 angedeutet, nämlich mit Hilfe des Tachometergenerators Tgetrieben von dem Motor M und angeschlossen an das Summierungsglied 5 über einen Signalgeber 40, wobei ein drehfrequenzabhängiges Signal zu den an das Summierungsglied gegebenen Ist- und Sollwerten des Motorflusses addiert wird. Besonders bei einfacheren Ausrüstungen mit Asynchronmotoren des Standardtyps ist jedoch der Tachometergenerator ein unangemessen kompliziertes Bauteil, verglichen mit dem, was mit den Widerständen 14 erreicht werden kann. Außerdem ist dieses Signal ziemlich unsicher bei niedrigen Drehzahlen, z. B. beim Starten.Another form of rotary-frequency-dependent control of the tap changer 3 is indicated in Figure 2, namely by means of the tachometer generator T driven by the motor M and connected to the summation circuit 5 via a signal generator 40, wherein a rotary-frequency-dependent signal to the given to the summator actual and Setpoints of the motor flux is added. However, particularly in the simpler standard-type asynchronous motor equipment, the tachometer generator is an inappropriately complicated component compared to what can be achieved with the resistors 14. In addition, this signal is quite unsafe at low speeds, e.g. B. when starting.

In F i g. 2 ist weiter gezeigt, wie die Stromtransformatoren 9 mit einer zusätzlichen Sekundärwicklung versehen sein können, die an einen Diodenbrückengleichrichter 16 angeschlossen ist. Das Signal hier ist ein Maß für den Gesamtstrom des Motors und kann zur Stromregelung des Motors verwendet werden, beispielsweise über einen an sich bekannten Regelverstärker 17, der an den Stromrichter 1 angeschlossen ist. Eine solche Regelung kann in einer abwechselnden Blockierung und Freigabe des Stromrichters bestehen, so daß der Molorstrom sich ständig innerhalb bestimmter gegebener Grenzen hält. Besonders bei niedriger Steigerungsfrequenz ist eine solche Stromregelung notwendig, um zu vermeiden, daß der Motorstrom auf die Größe eines Kurzschlußstromes anwächst, ehe der Stufenschalter auf die nächste Stufe der Kommutierungsfolge umschalten kann. Der Regel verstärker kann auf solche Weise an den Stromrichter 1 angeschlossen werden, die für einen gegebenen Stromrichter am bequemsten ist. z. B. in Abhängigkeit davon, ob dieser ein Direktumrichler oder ein Umrichter mit Gleichstromzwischengiied oder evtl. ein reiner Wechselrichter ist.In Fig. 2 is further shown how the current transformers 9 with an additional secondary winding can be provided, which is connected to a diode bridge rectifier 16. The signal here is on Measure for the total current of the motor and can be used to control the current of the motor, for example Via a control amplifier 17, known per se, which is connected to the converter 1. One Such regulation can consist of an alternating blocking and enabling of the converter, so that the molor current is always kept within certain given limits. Especially at lower Increase frequency, such a current control is necessary to avoid that the motor current on the size of a short-circuit current increases before the tap changer to the next level of the commutation sequence can switch. The control amplifier can be connected to the converter 1 in this way which is most convenient for a given converter. z. B. depending on whether this a direct converter or a converter with a DC link or possibly a pure inverter.

Der Rcgclverstärker 17 kann auch frequenzabhängig gemacht werden, indem er mit einem Sollwertgeber in Form eines Drchzahlregelverstärkers 41 versehen wird, an dessen F.ingangsseite der Istwert der Drehzahl in Form von Signalen von dem Tachometergenerator T und der Sollwert der Drehzahl, z. B. von einem Potentiometer 42, angeschlossen werden. Durch Verstellung des Potentiometers 42 wird das Ausgangssignal des Regclverstärkers 41 geändert, wobei dei Kegler 17 den Motorstrom und das Motormoment ändert, bis die Drehzahl der eingestellten entspricht.The Rcgcl amplifier 17 can also be made frequency-dependent by using a setpoint generator in In the form of a speed control amplifier 41, on the input side of which the actual value of the speed in In the form of signals from the tachometer generator T and the setpoint of the speed, e.g. B. from one Potentiometer 42 can be connected. By adjusting the potentiometer 42, the output signal of the control amplifier 41 changed, whereby the bowler 17 changes the motor current and the motor torque until the speed corresponds to the set one.

Die Steigerung der Drehzahl und des Moments kann auf diese Weise bis zum höchstzulässigen Strom der Anordnung erfolgen. Eine weitere Steigerung der Drehzahl ist möglich, indem man den am Potentiometer 6 eingestellten Sollwert vermindert, wobei das Flußniveau zum Umschalten des Stufenschalters 3 abnimmt, was bedeutet, daß der Steigerungstakt zunimmt.The increase in speed and torque can in this way up to the maximum permissible current of the Arrangement. A further increase in speed is possible by turning the potentiometer 6 set target value is reduced, whereby the flux level for switching the step switch 3 decreases, which means that the rate of increase increases.

Eine Veränderung der Drehzahlregelung erreicht man durch Wahl der Charakteristik des Signalgebers 40 oder durch Einstellung der Widerstände 14 und 15.The speed control can be changed by selecting the characteristics of the signal generator 40 or by adjusting resistors 14 and 15.

Fig.4 zeigt einen Direktumrichter zum Speisen des Motors M aus einem Wechselstromnetz UVX. Der Umrichter besteht aus sechs Ventilgruppen 31 -36 mit4 shows a direct converter for feeding the motor M from an alternating current network UVX. The converter consists of six valve groups 31-36 with

G ,G,

je einem Steuerimpulsgeber 37, von denen nur einer gezeigt ist. Diese Ventilgruppen werden in der gegebenen Kommutierungsfolge von einem Stufenschalter nach Art des Stufenschalters 3 in F i g. 1 gesperrt und freigegeben, der wie z.B. in Fig.2 beschrieben gesteuert wird. Während der Leitintervalle arbeitet jede Ventilgruppe als Gleichrichter, wobei ihr Strom von Stromreglern nach Art des Regelverstärkers 17 in F i g. 2 gesteuert wird.one control pulse generator 37, only one of which is shown. These valve groups are in the given commutation sequence of a tap changer of the type of tap changer 3 in FIG. 1 locked and released, as shown e.g. in Fig. 2 is controlled. During the master intervals, each valve group works as a rectifier, with you Current from current regulators of the type of control amplifier 17 in FIG. 2 is controlled.

Auch hier kann also das Prinzip gemäß der Erfindung ohne weiteres angewandt werden.Here, too, the principle according to the invention can easily be applied.

Es ist deutlich, daß die Erfindung gute Regelungsmöglichkeiten fergib^da^djs^verschi^e^n'Steuerpar^meter im Verhältnis' zueinander ;eing||i|ilt werden können. Dabei sollte der vom Stromregier des StromrichtersIt is clear that the invention provides good control possibilities for different control parameters in relation to each other; in || i | ilt can be applied. This should be the control of the converter

eingestellte Strom zweckmäßigerweise das Umschaltniveau für den Magnetisierungsstrom des Motors übersteigen, um sicherzustellen, daß dieser in angemessener Zeit anwachsen kann. Weiter führt das Einstellen der Frequenzabhängigkeit, z. B. über den Widerständen 14 oder den Tachometergenerator T, zu guten Variationsmöglichkeiten.set current expediently exceed the switching level for the magnetizing current of the motor to ensure that this can increase in a reasonable time. The setting of the frequency dependency, e.g. B. via the resistors 14 or the tachometer generator T, to good variation possibilities.

Außerdem läßt die Anordnung gemäß der Erfindung ein regeneratives Bremsen zu, wobei der StromrichterIn addition, the arrangement according to the invention allows regenerative braking, the converter

ίο heruntergesteuert wird, so daß er dazu neigt, den Steigerungstakt zu vermindern, was bedeutet, daß der Motor übersynchron, d. h. mit negativem Schlupf läuft und dabei gebremst wird. Auch dieser negative Schlupf wird unter Kontrolle gehalten, so daß man ein wohldefiniertes, gesteuertes Bremsen des Motors erhält.ίο is downgraded so that it tends to the To reduce the increase rate, which means that the motor is oversynchronous, i.e. H. runs with negative slip and is braked in the process. This negative slip is also kept under control, so that one receives well-defined, controlled braking of the engine.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

9M640/2S09M640 / 2S0

Claims (2)

.spriiche:say: ), Schaltungsanordnung /.ur Steuerung der
'/.aiii eines mclirplui'igcn Induktionsmotor*, der van einem Stromrichter gespeist ist, dessen steuerbare Ventile von einem Steiicrimpulsgcbcr über einen Stufenschalter mit Kommutierungszündimpulsen bestimmter Folge beaufschlagt sind, und mit einer Einrichtung zur Messung des magnetischen Flusses, deren Ausgangswert zusammen mit einem Magnetfluß-Sollwert einem Vcrgleichsglied zur Bildung des Piffcrcnzwcrtes zugeführt ist, der den Stromrichter steuert, d a durch g e k e η π ζ e i c h η c l, daß das Vcrgleichsglied ein digitaler Nullindikator (7) ist, dessen Ausgangssignal den Stufenschalter zur Abgabe von Kommutieruiigszüiidimpulscn nur dann freigibt, wenn der Istwert den .Sollwert übersteigt.), Circuit arrangement /. For controlling the
'/.aiii of a mclirplui'igcn induction motor * which is fed by a converter, the controllable valves of which are acted upon by a control pulse generator via a step switch with commutation ignition pulses of a certain sequence, and with a device for measuring the magnetic flux, the output value of which is combined with a magnetic flux -Setpoint value is fed to a comparator to form the Piffcrcnzwcrtes, which controls the converter, since by geke η π ζ calibrate η cl that the comparator is a digital zero indicator (7), the output signal of which the step switch for the delivery of commutation pulses is only enabled when the actual value exceeds the setpoint. 2.Schaltungsanordnungn.ich Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (6) für den Magnetfluß-Sollwert durch eine drchfrequenzabhängige Zusatzgröße und die Einrichtung zur Messung des magnetischen Flusses (8-14) durch Variation einer Zeitkonsiante in ihrem Meßkreis einstellbar sind.2.Schaltungordnungn.ich claim!, Thereby characterized in that the transmitter (6) for the magnetic flux setpoint is controlled by a frequency-dependent Additional size and the device for measuring the magnetic flux (8-14) through Variation of a time constant are adjustable in their measuring circle.