DE2418322B2 - Verfahren und vorrichtung zur stufenlosen steuerung der drehzahl einer drehstrom-asynchronmaschine - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur stufenlosen steuerung der drehzahl einer drehstrom-asynchronmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stufenlosen Steuerung der Drehzahl einer Drehstrom-Asynchronmaschine,
die von einem einen netzgefijhrten, steuer-
2} baren Stromrichter, einen Gleichstromzwischenkreis
mit induktivem Energiespeicher und einen selbstgerührten, maschinenseitigen Stromrichter enthaltenden
Zwischenkreisumrichter mit eingeprägtem Strom im Zwischenkreis gespeist ist, mit einem den netzgeführten
Stromrichter steuernden Regler, dem die Ausgangsgröße eines Soll-Istwert-Vergleichers einer dem
Maschinenstrom proportionalen Größe vorgegeben ist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen
Verfahrens.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DT-OS 1806 768) wird die Spannung an dem netzgeführten
Stromrichter zugeordneten Ende der Glättungsdrossel des Gleichstromzwischenkreises der an :hrem anderen
Ende auftretenden Spannungen nachgeführt, indem entweder die am letztgenannten Drosselende auftretende
Spannung zusätzlich zu der den Steuerwinkel des netzgeführten Stromrichters bestimmenden Steuerspannung
abgeschaltet oder die beiden Spannungen an den Enden der Glättungsdrossel subtraktiv dem
Eingangskreis eines dem ersten Regler nachgeschalteten zweiten Reglers zugeführt wird. Durch eine derartige
Nachführung der Spannung an dem dem netzgeführten Stromrichter zugeordneten Ende der Glättungsdrossel
wird eine besonders einfache und schnelle wirksame Stromeinprägung erreicht, da die Verminderung
der Spannungsdifferenz an der Glättungsdrossel auf den durch ihren Wicklungswiderstand bedingten
Spannungsabfall eine Entkopplung des der Glättungsdrosse! nachgeschalteten Stromkreisteiles bewirkt und
deshalb der Strom der Glättungsdrossel ausschließlich von ihren Eingangsparametern bestimmt wird. Durch
eine derartige Stromeinprägung wird jedoch nicht die erhebliche Abhängigkeit des magnetischen Flusses
in der Maschine von deren Lastzustand beseitigt, was sich nachteilig auf das Drehzahlverhalten auswirkt und
die Erzielung einer optimalen Ausnutzung der Maschine verhindert.
Die Lastabhängigkeit des magnetischen Flusses in der Maschine ist auch bei einem anderen bekannten
Verfahren (Elektrie, 1972, Seite U 286) zur Drehzahlregelung eines an einen Zwischenkreisumrichter angeschlossenen
Asynchronmotors vorhanden, bei welchem dem den netzgeführten Stromrichter steuernden
Regler der Ist- und Sollwert der Maschinendrehzahl vorgegeben ist, und der rnascbinenseitige Stromrichter
die Frequenz abhängig von der Maschinen-Spannung steuert, welche an den Eingangsklemmen
der Maschine gemessen wird. Zum Zwecke der Maschinenstrombegrenzung wird hierbei dem Regler
des netzgeführten Stromrichters ein von einer Strombegrenzungseinrichtung kommendes Signal zusätzlich
aufgeschaltet.
Es ist ferner bei Drehstrom-Asynchronmaschinen, ι ο
welche von frequenzgesteuerten Umrichtern gespeisi: werden, bekannt (DT-OS 2132179), zur elektrischen
Dämpfung von Pendelungen, also Energieflußschwebungen vom Netz zur Maschine und in umgekehrter
Richtung, die Wirkleistung zu messen und in Abhängigkeit davon die Frequenz zu beeinflussen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren der eingangs genannten Art derart
auszugestalten, daß der Magnetfluß in der Maschine unabhängig von Lastzustand aufrechterhalten wird
und daß der Antrieb auf einfache Weise sowohl spannungsgeregelt mit Strombegrenzung als auch
stromgeregelt mit Spannungsbegrenzung betrieben werden kann. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Frequenz des maschinenseitigen Stromrichters in Abhängigkeit vom Istwert der Maschinenspannung
geführt ist, daß dem Regler zusätzlich noch die Ausgangsgröße eines Soll-Istwert-Vergleiches
der Maschinenspannung zugeführt ist und daß der Regler jeweils diejenige Regelgröße beeinfijßt, die
ihren Sollwert übersteigt
Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens kennzeichnen die Ansprüche I und 2.
Die erfindungsgemäße Lösung läßt eine vom Lastzustand unabhängige und bei allen Lastzuständen optimale
Magnetisierung der Maschine erreichen, was wegen der damit erzielten Aufsteilung der Drehzahl-Drehmüment-Kennlinie
zu einem wesentlich geringeren lastbedingten Drehzahlabfall führt und außerdem eine optimale Ausnutzung der Maschine ermöglicht.
Dadurch, daß dem den netzgeführten Stromrichter steuernden Regler zusätzlich zu der Ausgangsgröße
des Soll-Istwert-Vergleichs des Maschinenstromes
noch die Ausgangsgröße eines Soll-Istwert-Vergleichs der Maschinenspannung zugeführt wird und 4S
der Regler jeweils diejenige Regelgröße beeinflußt, die ihren Sollwert übersteigt, wird erre:cht, daß ohne
weiteres von einem spannungsgeregelten Betrieb mit Strombegrenzung auf einen stromgeregelten Betrieb
mit Spannungsbegrenzung und umgekehrt übergegangen werden kann, was die Einsatzmöglichkeiten des
Antriebs erheblich erweitert. Es wird auch die Steuerung der Drehzahl oder des Drehmomentes der Maschine
hierdurch vereinfacht. Der erreichbare Drehzahlbereich ist sehr groß und beträgt bei einem Normmotor
ohne Überschreitung der zulässigen Maschinenspannung noch etwa 1 zu 10. Das Drohmoment kann
dabei infolge der guten Ausnutzung der Maschine bis nahe zur höchsten Drehzahl konstant gehalten werden,
die im übersynchronen Bereich liegen kann. Ein 6n weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß es einen Betrieb der Maschine in beiden Drehrichtungen sowohl im motorischen als
auch im generatorischen Bereich sowie eine Drehrichtungsumkehr unter optimalen Bedingungen gestattet.
Der Erfindung liegtauch die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zu schaffen, die möglichst einfach ist. Ausgehend von einer Vorrichtung mit einem einen netz
geführten steuerbaren Stromrichter, einen Gleich stromzwischenkreis mit induktivem Energiespeiche
und einen selbstgeführten maschinenseitigen Strom richter enthaltenden Zwischenkreisumrichter mit ein
geprägtem Strom im Zwischenkreis, der eine Dreh strom-Asynchronmaschine speist, und mit einem der
netzgeführten Stromrichter steutrnden Regler, dem die Ausgangsgröße eines Soll-Istwert-Vergleichers einei
dem Maschinenstrom proportionalen Größe vorgegeben ist, ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Ausgangsgröße eines Maschinenspan· nungs-Istwertgebers über einen Verstärker einen
Spannungsfrequenz-Umsetzer für den maschinenseitigen Stromrichter speist, daß dem Regler zusätzlich
noch die Ausgangsgröße eines Soll-Istwert-Vergleichers der Maschinenspannung zugeführt ist und daß dei
Regler jeweils diejenige Regelgröße beeinflußt, die ihren Sollwert übersteigt.
Sowohl der Aufwand für einen derartigen Regler als auch die Einrichtung zur Steuerung des maschinenseitigen
Stromrichters sind nicht sehr hoch. Außerdem ist von Vorteil, daß ohne weiteres in die Steuerung
eingegriffen werden kann, um beispielsweise einen anderen Schlupf einzustellen und insbesondere die
Maschine vom motorischen Betrieb in den generatorischen Betrieb und umgekehrt zu überführen, was vor
allem dann von Vorteil ist, wenn die Drehrichtung der Maschine möglichst schnell geändert werden soll.
Vorteilhafterweise ist als Istwertgeber für den Maschinensirom ein an einem Stromwandler in den
netzseitigen Anschlußleitungen des Stroinwandlers in den netzseitigen Anschlußleitungen des Stromrichters
angeschlossener Gleichrichter vorgesehen, da dies zu einer einfachen Ausbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung beiträgt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verstärkungsfaktor des dem Spannungsfrequenz-Umsetzer
vorgeschalteten Verstärkers veränderbar. Zur Veränderung des magnetischen Flusses in der Maschine
und damit deren Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie ist dann nur eine entsprechende Änderung des
Verstärkungsfaktors dieses Verstärkers erforderlich.
Es ist ferner vorteilhaft, den Eingang des Spannungsfrequenz-Umsetzers
über einen Kondensator an den Ausgang eines Gleichrichters anzuschließen, der eine
dem Wirkstrom der Maschine analoge Gleichspannung erzeugt, da hierdurch in besonders einfacher Weise
eine Dämpfung von Pendelungen erreicht wird.
Die zum Abbremsen und Beschleunigen der Maschine erforderliche Absenkung bzw. Anhebung der
Spannung am Eingang des Spannungsfrequenz-Umsetzers wird in besonders einfacher Weise dann erreicht,
wenn der Eingang des vorgeschalteten Verstärkers mittels eines Schalters mit einer Spannungsquelle verbindbar
ist, deren Spannung hinsichtlich ihrer Höhe vom Maschinenstrom abhängig ist. Zweckmäßigerweise ist
hierbei der Schalter als ein in der einen Schaltstellung ein positives und in deranderen Schaltstellung ein negatives
Potential an den Eingang des Verstärkers legender Umschalter ausgebildet.
Es braucht dann bei einer Drehrichtungsumkehr nur der Schaller von der einen in die andere Schaltstellung
umgelegt zu werden, wenn die Drehzahl O erreicht ist. Ist als Schalter ein Relais vorgesehen, wie dies
bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Fall ist, das durch ein einen Bremsvorgang auslösendes Signal
erregt wird und durch ein einer vorgegebenen Dreh-
zahl der Maschine entsprechendes Signal wieder entregt wird, dann wird in besonders einfacher Weise
eine Umkehr der am Eingang des Verstärkers liegenden Spannung zum richtigen Zeitpunkt bewirkt.
Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen
erläutert.
Es zeigt
Es zeigt
Fig. 1 ein Schaltbild des Ausführungsbeispiels ohne die Ansteuerungsschaltung,
Fig 2 ein unvollständiges Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels,
Fig. 3 ein Blockschaltbild des zur Drehrichtungsumkehrung und Dämpfung von Energieschwebungen
erforderlichen Teils der Ansteuerungsschaltung.
Wie Fig. 1 zeigt, weist der Zwischenkreisumrichter einen netzgeführten Stromrichter 1 auf, der aus sechs
Thyristoren n, bis n6 gebildet wird, von denen die
Thyristoren /;, und n6 der Phase R, die Thyristoren
W2 und W5 der Phase 5 und die beiden restlichen
Thyristoren der Phase Γ zugeordnet sind. In den drei Zuleitungen zum Stromrichter 1 ist je ein Stromwandler
2 und je eine Drossel 3 vorgesehen.
An die Gleichstromseite des Stromrichters 1 schließt sich ein Gleichstromzwischenkreis an, in dem ein induktiver
Energiespeicher 4 liegt.
Der Gleichstromzwischenkreis verbindet den Stromrichter 1 mit einem selbstgeführten, maschinenseitigen
Stromrichter 5, der wie der Stromrichter 1 aus sechs Thyristoren nu bis n)6 aufgebaut ist Diese Thyristoren
sind in entsprechender Weise wie diejenigen des Stromrichters 1 angeordnet, jedoch mit umgekehrter
Durchlaßrichtung. Dem Stromrichter 5 ist eine Kommutierungseinrichtung 6 zugeordnet, die sechs Thyristoren
«2i bis W26 aufweist Diese sind entsprechend
den Thyristoren nu bis nib paarweise jeder Phase
zugeordnet und an den Zwischenkreis angeschlossen. Die Verbindungsstelle zwischen den Thyristoren «,,
und /?i4 ist mit der Verbindungsstelle zwischen den
Thyristoren ;;21 und n24 über einen Kondensator A,
verbunden. Entsprechend sind die Verbindungsstellen der übrigen Paare von Thyristoren über Kondensatoren
A2 bzw. A3 miteinander verbunden.
An den Drehstromausgang des Stromrichters 5 kann eine Drehstromasynchronmaschine üblicher Bauart,
beispielsweise ein Drehstrom-Normmotor 7, angeschlossen werden, der im Ausfuhrungsbeispiel im
Dreieck geschaltet ist, wobei die Wicklung für 3X220 V, 50 Hz, ausgelegt ist Die synchrone Drehzahl beträgt
im Ausführungsbeispiel 1500 Umdrehungen pro Minute.
Der netzgeführte Stromrichter 1 wird von einer an sich bekannten Zündschaltung 8 gesteuert, die ihrerseits
an einen Regler 9 angeschlossen ist (Fig. 2). Dieser
Regler weist zwei Eingänge auf, die mit einem Vergleichspunkt 10 bzw. einem Vergleichspunkt 11 verbunden sind. Im Vergleichspunkt 10 wird der mittels
eines Potentiometers 12 voigebbare Sollwert des Maschinenstromes oder Primärstroms des Normmotors 7 mit dem Istwert des Maschinenstromes ver-
glichen.
Die Regelabweichung beaufschlagt den zugeordneten Eingang des Reglers 9. Im Vergleichspunkt 11
wird der mittels eines Potentiometers 13 vorgegebene
Sollwert der Maschinenspannung mit dem Istwert verglichen. Die Regelabweichung wird dem zugeordneten
Eingang des Reglers 9 zugeführt Dieser bewertet stets die größere Regelabweichung, dh^der Regler
beeinflußt jeweils diejenige Regelgröße, die ihren Sollwert übersteigt.
Der Istwert des Maschinenstromes wird aufgrund des Netzstromes bestimmt. Daher ist ein Istwertgeber 14
an die Stromwandler 2 angeschlossen, der eine dem Netzstrom proportionale Gleichspannung geeigneter
Größenordnung durch Gleichrichtung abgibt.
Der Istwert der Maschinenspannung, die sich wegen des eingeprägten Stromes frei ausbilden und
über den Strom des Stromrichters 1 geregelt werden kann, wird über einen Trenntransformator 15 von der
Verbindung zwischen dem Wechselrichter 5 und dem Motor 7 abgenommen. Ein dem Trenntransformator
nachgeschalteter Gleichrichter 16 formt die Eingangsspannung in eine proportionale Gleichspannung geeigneter
Größe um, welche dem Vergleichspunkt 11 zugeführt wird.
Da der Regler 9 Regelabweichungen sowohl des Maschinenstromes als auch der Maschinenspannung
berücksichtigt, wird über den Stromrichter 1 der magnetische Fluß im Motor 7, das Drehmoment und
die Maschinenspannung geregelt und damit auch die Drehzahl gesteuert.
Der maschinenseitige Stromrichter 5 und die Kommutierung!,einrichtung
6 werden von einer Zündschaltung 17 (Fig. 3) gesteuert. Die Thyristoren nu bis n16
und die zur Kommutierung erforderlichen Thyristoren W21 bis Zi26 werden dabei zyklisch gesteuert. Der prinzipiell
stets gleich ablaufende Kommutierungsvorgang sei an folgendem Beispiel erläutert:
Der Löschkondensator A) ist vor der Kommutierung
des Stromes im Strang U aufgeladen. Der durch den Energiespeicher 4 fließende Strom, der während des
gesamten Kommutierungsvorganges konstant bleibt, fließt durch die Thyristoren nM und nih. Die Kommutierung
wird dann durch das Zünden des Löschthyristors n2] bei gleichzeitigem Zünden des Thyristors 12
eingeleitet. Durch die Kondensatorspannung wird der Strom durch den Thyristor nu auf Null gebracht. Der
Strom des Gleichstromzwischenkreises fließt nun durch den Thyristor n2, über den Löschkondensator
ku die Stränge U und W sowie durch den Thyristor w)6.
Dabei wird der Löschkondensator A:, umgeladen, wodurch
das Potential an der Anode des Thyristors nn immer mehr positiv wird. Sobald am Thyristor nu
eine positive Spannung in Richtung von der Anode zur Kathode anliegt, übernimmt dieser den Strom.
Die Zündschaltung 17 ist, wie Fig. 3 zeigt, einem
Phasenumschalter 18 mit zwei Gruppen von Ausgängen nachgeschaltet, deren Ausgangosignale eine
gegensinnige zyklische Vertauschung aufweisen und daher je nachdem, welche Ausgangsgruppe wirksam
ist, zu gegensinnigen Zündfolgen und damit zu gegensinnigen Umlaufkichtungen des Drehfeldes am Ausgang des maschinenseitigen Stromrichters 5 fuhren.
Ein erster Eingang der beiden Teile des Phasen Umschalters 18 ist an den Ausgang eines Spannung*
Frequens-Umseizers 19 angeschlossen, der seinerseits über einen Widerstand 20 an den Ausgang eine;
P-Reglers 21 angeschlossen ist, dessen Eingang üb©
einen Widerstand mit dem Ausgang des den Spart nungs-Ist-Wert-Geber bildenden Gleichrichters 16 ver
bunden ist Das im Rückführungskreis des P-Regler! parallel zu einem Kondensator 22 liegende P-GEed 2i
ist als einstellbarer Widerstand ausgebildet Aa P-Glied 23 ist der Maschinenfluß einstellbar. Durct
eine Veränderung der Verstärkung des P-Reglers 21 kann die Erregung der an den Stromrichter 5 an
geschlossenen Maschine und damit deren Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie
verändert werden.
Der Motor 7 erhält durch die vorstehend beschriebene
Ausbildung des Zwischenkreisumrichters ein Regelverhalten, das weitgehend demjenigen einer deich-Strommaschine
entspricht. Weiterhin kann ohne zusätzlichen Aufwand die angeschlossene Maschine als
Motor und als Generator betrieben werden, wobei der Übergang in einfacher Weise durch eine entsprechende
Vorgabe der Frequenz, mit der der maschinen- m seitige Stromrichter betrieben wird, möglich isi. Durch
eine Änderung der Umlaufrichtung des Drehfeldes mit Hilfe des Phasenumschalters 18 wird darüber
hinaus ein Betrieb der an den Stromrichter 5 angeschlossenen Maschine in allen vier Quadranten, also is
sowohl ein motorischer als auch ein generatorischer Betrieb bei beiden Drehrichtungen, ermöglicht.
Die gewünschte Drehrichtung wird mittels eines Schalters 24 vorgegeben. Da im Ausführungsbeispiel
vor einer Umkehr der Umlaufrichtung des Drehfeldes die Maschine bis auf eine vorgegebene Drehzahl
abgebremst wird und außerdem die Drehfeldumkehrung nur bei richtiger Phasenlage der Steuerimpulse
für die Zündschaltung 17 erfogen kann, sind für die Drehrichtungsumkehr weitere Teile erforderlich,
nämlich eine logische Schaltung mit einem Wende-Flip-Flop 25 und zwei Und-Glieder 26 und 27,
ein Schaltverstärker 28, dessen Eingang an einen Vergleichspunkt 29 angeschlossen ist, und ein Sollwertgeber
30 sowie Und-Glieder 31, 32 und 33, die in der in Fig. 3 dargestellten Weise miteinander und
mit den übrigen Schaltelementen verbunden sind. Im Vergleichspunkt 29 wird der Istwert der Maschinenspannung
mit einem Sollwert verglichen, welcher die Umkehrdrehzahl oder Umkehrschwelle vorgibt, auf
welche die Maschine gebracht werden muß, ehe eine Drehfeldumkehr möglich ist. Erst wenn gleichzeitig
die Signale vom Schalter 24, dem Schaltverstärker 28 und den angeschlossenen Ausgängen des Phasenumschalters
18 an einem der beiden Und-Glieder 26 oder 27 anliegen, wird das Wende-Flip-Flop 25 gekippt
und damit der Phasenumschalier 18 umgeschaltet.
Wenn der Schalter 24 zur Einleitung einer Drehrichtungsumkehr des Motors 7 umgeschaltet wird,
fällt ein Relais R ab, wodurch über seinen Umschaltkontakt r dem P-Regler 21 eine maschinenstromabhängige
Spannung zugeführt wird, welche zu einer Absenkung der Spannung am Eingang des Spannungs-Frequenz-Umsetzers
19 führt. Die beiden Kontaktstücke, an die der Umschaltkontakt r anlegbar ist,
sind mit dem Ausgang des Istwert-Gebers 14 verbunden. Durch die sprungartige Absenkung der Ausgangsspannung
des P-Reglers wird deshalb eine kleine Frequenzabsenkung erzielt, die jedoch so groß ist, daß
der Motor 7 den maximal zulässigen Strom aufnimmt Da jedoch bei Erreichen dieser Stromgrenze auch der
maximal zulässige Schlupf, beispielsweise der Nennschiupf, erreicht ist, sinkt die Maschinenspannung
ebenfalls. Der Gleichrichter 16, der den Istwert-Geber für die Maschinenspannung bildet, gibt infolge dieser
Spannungsabsenkung dem P-Regler 21 nun stetig eine kleinere Istspannung vor, so daß dieser an den
Spannungs-Frequenz-Umsetzer 19 ebenfalls eine ständig abnehmende Gleichspannung abgibt Da die
Frequenz proportional der Eingangsspannung des Spannungs-Frequenz-Umsetzers 19 ist, wird der
Phasenumschalter 18 und die Zündschaltung 17 so gesteuert, daß letztere den Motor 7 mit einer stetig
sinkenden Frequenz versorgt. Da die Beeinflussung des P-Reglers 21 stromabhängig erfolgt und durch
die zunächst sprungartige Frequenzabsenkung der Motor 7 in den generatorischen Bereich gebracht worden
ist, führt der Umrichter den Motor 7 an der vorgegebenen Stromgrenze generatorisch bis zum Erreichen
der Umschaltdrehzahl herab. Wenn diese Drehzahl und die zugehörige Maschinenspannung erreicht
ist, wird über den Schaltverstärker 28 die Drehfeldumkehr
vorbereitet.
Sobald die Stellung des Wende-Flip-Flops 25 mit der vorgewählten Stellung des Schalters 24 wieder übereinstimmt,
geht das Relais wieder in seine Arbeitsstellung über, in der der Umschaltkontakt ran den P-Regler 21
eine Spannung mit entgegengesetzter Polarität anlegt, wodurch der P-Regler seine Ausgangsspannung wieder
geringfügig anhebt und dadurch am Spannungs-Frequenz-Umsetzer 19 eine steigende Spannung liegt.
Durch die Spannungserhöhung am Eingang des Spannungs-Frequenz-Umsetzers 19 liefert dieser an seinem
Ausgang ebenfalls eine ansteigende Frequenz, se daß der Phasenumschalter 18 über die Zündschaltung l"1
den Wechselrichter so steuert, daß dieser mit etwas Frequenzvorlauf den Motor 7 in der anderen Drehrichtung
wieder beschleunigt, weil der zunächst negative Maschinenschlupf kurz nach Erreichen der Umkehrdrehzahl
wieder positiv wird, so daß der Motor 7 wieder motorisch betrieben wird. Die Beschleunigung
erfolgt wieder entlang der eingestellten Stromgrenze. Es ist also gewährleistet, daß der Motor 7 mit dem
eingestellten Drehmoment den Wendevorgang ausführt. Das Drehmoment, bei dem vorzugsweise mindestens
das Nennmoment gewählt wird, ist mittels des Sollwertgebers 12 für den Maschinenstrom einstellbar.
Die Ausgangsfrequenz des Umrichters wird über die Steuerung des netzgeführten Stromrichters 1 durch den
Regler 9 auch durch das Drehmoment beeinflußt, denn wenn das Drehmoment bis an die eingestellte Stromgrenze
ansteigt, vermindert sich bei steigender Belastung die Ausgangsspannung des maschinenseitigen
Stromrichters 5 durch den Motor 7, wodurch dann über den Gleichrichter 16 dem P-Regler 21 und damit dem
Spannungs-Frequenz-Umsetzer 19 eine kleiner werdende Spannung zugeführt wird. Durch diese kleinei
werdende Spannung wird die Frequenz am Ausgang des Spannungs-Frequenz-Umsetzers 19 proportional
dieser Spannung kleiner, so daß der Phasenumschaltei 18 über die Zündschaltung 17 dem Stromrichter ?
auch eine kleiner werdende Frequenz vorgibt. Hierdurch wird erreicht, daß die Maschinenfrequenz bei
steigender Belastung so weit abgesenkt wird, daß das mittels des Sollwertgebers 12 vorgegebene Drehmoment
und damit der vorgegebene Strom nicht überschritten werden.
Infolge dieser Stromabhängigkeit und Drehmoment abhängigkeit der Ausgangsfrequenz des Umrichter!
ist erreicht daß auch bei stoßartig ansteigendem Dreh
moment der Motor 7 nicht über den Kippschlup! hinaus kommt Vielmehr kommt bei einer stoßartiger
Belastung der Motor 7 an die stromabhängige Schlupf grenze und vermindert selbst seine Maschinen
spannung, welche wiederum die passende niedrige Frequenz über den P-Regler 21 und die nachgeschal
teten Baugruppen einstellt
Um die Energieflußschwebungen vom Netz zur Ma
schine und von der Maschine zum Netz zu dämpfen ist an die Verbindung zwischen dem Stromrichter i
709514/25
980
24 13 322
id dem Motor 7 ein Wirkstrombewerter 34 angehlossen,
der eine dem Wirkstrom entsprechende leichspannung abgibt. Über einen angepaßten Kon-
:nsator 35 wird das maschinenschlupfabhängigc gnal des Wirkstrombewerters 34 auf den Eingang
:s Spannungs-Frequenz-Umsetzers 19 gegeben, woirch die Frequenz im Sinne einer Dämpfung der
nergieflußschwebungen geregelt wird.
Die synchrone Drehzahl des Motors 7 von 1500 Urr drehungen pro Minute ist im Ausfuhrungsbeispi«
in die Mitte des Drehzahlbereiches gelegt. Der Motor kann dadurch in einem Bereich von etwa 300 bi
2600 Umdrehungen pro Minute mit konstantem Dreh moment und im Bereich von etwa 2600 bis etw
3000 Umdrehungen pro Minute mit konstante Leistung betrieben werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
ι -
■If
Claims (10)
1. Verfahren zur stufenlosen Steuerung der Drehzahl einer Drehstrom-Asynchronmaschine, die von
einem einen netzgeführten, steuerbaren Stromrichter, einen Gleichstromzwischenkreis mit induktivem
Energiespeicher und einen selbstgeführtßn, maschinenseitigen Stromrichter enthaltenden
Zwischenkreisumrichter mit eingeprägtem Strom im Zwischenkreis gespeist ist, mit einem den netzgeführten
Stromrichter steuernden Regler, dem die Ausgangsgröße eines Soll-Istwertvergleichers einer
dem Maschinenstrom proportionalen Größe vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Frequenz des maschinenseitigen Stromrichters in Abhängigkeit vom Istwert der Maschinenspannung
geführt ist, daß dem Regler zusätzlich noch die
Ausgangsgröße eines Soll-Istwertvergleiches der
Maschinenspannung zugeführt ist und daß der Regier jeweils diejenige Regelgröße beeinflußt, die
ihren Sollwert übersteigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Beeinflussung der Frequenz
des maschinenseitigen Stromrichters vom Wirkstrom der Maschine.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abbremsen und/oder
beim Beschleunigen die Frequenz des maschinenseitigen Stromrichters maschinenstromabhängig beeinflußt
wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem einen netzgeführten
steuerbaren Stromrichter, einen Gleichstromzwischenkreis mit induktivem Energiespeicher und
einen selbstgeführten maschinenseitigen Stromrichter enthaltenden Zwischenkreisumrichter mit
eingeprägtem Strom im Zwischenkreis, der eine Drehstrom-Asynchronmaschine speist, und mit
einem den netzgeführten Stromrichter steuernden Regler, dem die Ausgangsgröße eines Soll-Istwert-Vergleichers
einer dem Maschinenstrom proportionalen Größe vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangsgröße eines Maschinenspannungs-Istwertgebers über einen Verstärker (21)
eir.en Spannungsfrequenzurnsetzer (19) für den mafchinenseitigen
Stromrichter (5) speist, daß dem Regler (9) zusätzlich noch die Ausgangsgröße eines
Soll-Istwert-Vergleichers (11) der Maschinenspannung zugeführt ist und daß der Regler jeweils
(diejenige Regelgröße beeinflußt, die ihren Sollwert übersteigt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennieichnet,
daß als Istwertgeber für den Maschinenetrom ein an einen Stromwandler (2) in den netz-
»eitigen Anschlußleitungen des Stromrichters (1) tngeschlossener Gleichrichter (14) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oderf», dadurch
gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers (21) veränderbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang
des Spannungsfrequenzumse^ers (19) über einen
Kondensator (3fi) an den Ausgang eines Gleichrichters (34) angeschlossen ist, der eine dem Wirkstrom
der Maschine analoge Gleichspannung erzeugt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des
Verstärkers (21) mittels eines Schalters (r) mi
einer Spannungsquelle verbindbar ist, deren Span nung hinsichtlich ihrer Höhe vom Maschinenstrorr
abhängig ist.
9. Vorrichtung naen Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schalter (r) als ein in de
einen Schaltstellung ein positives und in de; anderen Schaltstellung ein negatives Potential ar
den Eingang des Verstärkers (21) legender Um schalter ausgebildet ist
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß als Schalter ein Relais {R, r
vorgesehen ist, das durch ein einen Bremsvorgang auslösendes Signal erregt wird und durch eir
einer vorgegebenen Drehzahl der Maschine ent sprechendes Signal wieder entregt wird.
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DE19742418322 DE2418322B2 (de) | 1974-04-16 | 1974-04-16 | Verfahren und vorrichtung zur stufenlosen steuerung der drehzahl einer drehstrom-asynchronmaschine |
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8235 | Patent refused |