DE2514557C3

DE2514557C3 - Einrichtung zur Steuerung der Lage des Ständerstromvektors einer umrichtergespeisten Drehfeldmaschine

Info

Publication number: DE2514557C3
Application number: DE2514557A
Authority: DE
Inventors: Herwig Dipl.-Ing. 8510 Fürth Klautschek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-04-03
Filing date: 1975-04-03
Publication date: 1981-09-24
Also published as: BE832608R; GB1504605A; CA1037557A; AT341046B; DE2514557B2; CH589968A5; SE7601371L; JPS562518B2; FR2306564B2; DE2514557A1; SE410683B; FR2306564A2; ATA536475A; ZA755222B; JPS51122720A

Description

-τ gegeneinander versetzte Steuerspannungen

(A 1 - A 6, B 1 - B 6) ertstehen (F i <*. 8).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sägezahngenerator aus sechs Schaltern (84-89) besteht, welche von den Ausgängen von sechs UND-Gattern (78-83) zur selektiven Durchschaltung einer von sechs sinusförmigen, jeweils um Till gegeneinander versetzten Spannungen betätigbar sind, welche aus den Komponentenspannungen (sin ß*, cos ß*) des Vorgabevektors abgeleitet sind(Fig. 10).

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sägezahngenerator aus einem Komponentenbildner (91-93) zur Nachbildung orthogonaler Komponenten eines fiktiven Ständerstromvektors besteht, welcher mit vier Steuerspannungen (A 2, A 5. A 1, A 4) beaufschlagt ist und dessen zwei Ausgangsgrößen (/„ iß) zusammen mil den Komponenten des Vorgabevektors einem Vektordreher (VD) zugeführt sind (Fig. 12).

Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß dem Hauptpatent 22 36 763 auf eine Einrichtung zur Steuerung der Lage des .Stämlerstromvektors einer über einen Umrichter mit steuerbaren Veniilen und mit eingeprägtem Zwischenkreisstrom gespeisten Drehfeldmaschine, bei der eine bestimmte Anzahl diskreier Lagen des Ständerstromvektors für eine Umdrehung festgelegt ist und bei der der Ständerstromvektor zur quasistetigen Steuerung abwechselnd in die eine und die andere von zwei benachbarten diskreten Lagen gebracht und mit dem Verhältnis der Verweil/eilen in diesen Lagen seine effektive Zwischenlage vorgegeben ist.

Eine derartige oberwelleiiarme Einrichtung besitzt einen Wechselrichter, welcher nur in einem Drehsinn kommütierbarisl.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einfache Schaltungen anzugebefi, mit welchen bei Einrichtungen der eingangs genannten Art pulsföfmig ein direktes Vor- und Zurückstcuern der Ständerstromvektorlage möglich ist und welche demzufolge für Wechselrichter geeignet sind, welche mehl nur in einem Drehsinn komniutierbar sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen ersten, mit

5<i einer Frequenz, die abhängig ist von der .Ständerstrom frequenz und der Anzahl der diskreten Lagen für eine Umdrehung, synchronisierten Sägezahngenerator, des sen Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal eines zweiten, mit einer höheren Frequenz arbeitenden

Co Sägezahngenerators im Hingangskreis eines Grenzwertmelders verglichen ist, dessen Ausgangssignal eine ϊη den Verbindungsleitungen zwischen einem die Steuerspannüngen für die Ventile abgebenden Steuer* satz und den Ventilslreckcn angeordnete Umschaltern^

richtung zui impulsweisen Änderung der Ständerstrom' veklorlage betätigt.

Mit steigender Stähderstromfrequenz verlieren die Oberwellen des Drehmoments an Bedeutung und es

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kann für diesen Betriebsfall auf den ungepulsten Betrieb übergegangen werden. Damit bei diesem Obergang ein Phasensprung im Ständerstrom vermieden wird, kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung für einen einen Wechselrichter mit η steuerbaren Ventilen enthaltenden Umrichter ein Steuersatz zur Lieferung einer ersten Gruppe und einer zweiten Gruppe von Steuerspannungen für die einzelnen Ventile, wobei jeweils die einem Ventil zugeordnete Steuerspannung der ersten Gruppe gegenüber der entsprechenden iq Steuerspannung der zweiten Gruppe um κ/η voreilt und die Steuerspannungen der zweiten Gruppe mittels eines weiteren auf ein bestimmtes drehzahlproportionales Eingangssignal ansprechenden Grenzwertmelders über einen Umschalter auf die Ventilstrecken durchgeschaltet sind, vorgesehen werdet!.

Die Erfindung samt ihren weiteren Ausgestaltungen, welche in den Unteransprüchen gekennzeichnet sind, soll nachstehend anhand der Figuren näher erläutert werden.

In Fig.! wird die Asynchronmaschine ! mit ihren Ständerwicklungen R, Sund Twie beim Geg< jstana der Hauptanmeldung von einem Zwischenkreisumrichter gespeist und der Zwischenkreisumrichter besteht aus einem Gleichrichter GR und einem sechspulsigen Wechselrichter WR. Im Gleichstromzwischenkreis dieses Umrichters wird mittels eines Stromreglers 2 ein eingeprägter Gleichstrom l_e\ erzwungen, welcher dann über die steuerbaren Ventile 51-56 des Wechselrichters WR — im dargestellten Beispiel Thyristoren — den Ständerwicklungen R. 5 und Fder Asynchronmaschine 1 zugeführt sind. In Reihe mit jedem Thyristor 5 1 - 56 dieser Wechselrichter-Drehstrombrückenschaltung liegt jeweils eine Diode DX-Db. Die in der einen Hälfte dieser Drehstrombrückenschallung angeordneten Thyristoren 51 — 5 3 sind jeweils kathodenseitig mit je einem Kommutierungskondensator C1 - C 3 verbunden, während in der anderen Hälfte der Drehstrombrükkenschallung Kommutierungskondensatoren CA-Cb die Anode ί der Thyristoren 54-56 miteinander verbinden. Diese Schaltung hat die Eigenschaft, daß jederzeit zwei beliebige Thyristoren, von dnnen der eine in der einen Brückenhälfte und der andere in der anderen Brückenhälfte angeordnet ist. gezündet werden können. Stets werden dann die Kommuiicrungskondtnsatoren Cl-Cb mit der rieh· gen Polarität so aufgeladen, daß bei Zündung eines Ventils das zuvor in der gleichen Brückenhälfte stromführende Ventil gelöscht wird.

Die Steueranschlüssr gl-gb der Thyristoren 5 1 - 5S werden in Abhängigkeit von der Stellung eines Umschalters 4 entweder /on einer ersten Gruppe von Steueripannungen Al-Ab oder von einer zweiten Gruppe von Steuerspannungen Bl-Bb beaufschlagt. Der Umschalter 4 wird von einem Grenzwertmelder 5 ss betätigt, dem eingangsseitig eine der Ständersiromfre quenz der Asynchronmaschine 1 proportionale Spannung U_n zugeführt wird, flat die Ständerstromfrequenz einen Wert, der größer r>t als die Ansprechschwelle η 1 des Grenzwertmclders 5. dann wird von ihm der Umschalter 4 betilligt utkl die Steuerstrecken g\-gb der Thyristoren 5I-5Ö werden von den Sleuerspannungen Bl-** Bb beaufschlagt, Während die in Fig. 1 Wiedergegebene Stellung des Umschalters 4, bei der die Steuerspannungen A 1 - A 6 auf die Steuerstrecken g I bis gb wirken, dann eingenommen wird, wenn der Wert der Spannung U_n unterhalb der Ansprechschwelle η 1 Ut. was bei entsprechend kleinen Sländerstromfre* quenzen der Fall ist- Zur periodischen Umschaltung zwischen zwei benachbarten diskreten Lagen dis Ständerstromvektors ist ein weiterer Umschalter 6 vorgesehen, welcher von einem Grenzwertmelder 7 betätigbar ist. Der Grenzwertmelder 7 wird in einer später noch im einzelnen erläuterten Weise eingangsseitig beaufschlagt von der in einem Mischglied 8 — beispielsweise in Form eines Operationsverstärkers — gebildeten Differenz zwischen dem Ausgangssignal SZi eines mit der Ständerstromfrequenz synchronisierten Sägezahngenerators und dem Ausgangssignal SZ_P eines weiteren Sägezahngenerators, welcher mit höherer Frequenz arbeitet.

Die Zündreihenfolge der Thyristoren 51—56 und damit die Form der Steuerspannungen Al—Ab bzw. Bl-Bb ergeben sich aus F i g. 2 und sollen am Beispiel eines Umlaufes des Ständerstromvektors verfolgt werden. Als Bezugsachse ist die Wickluiigsachse der Phase R verwendet, und der jeweilige Winkel des Ständerstromvektors bezüglich diesf \chse ist mit

2.7 «>t = —- · t

bezeichnet, wo ω die Kreisfrequenz und T die UmlauTzeit des Ständerstromvektors bedeuten. Die sechs möglichen, diskreten Lagen des resultierenden Ständerstromvektors sind mit Vektorpfeilen Ll-Lb bezeichnet und ergeben sich jeweils bei Zündung der an diesen Vcktorpfeilen vermerkten Thyristoren. Damit sich der Ständerstromvektor entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn ausgehend von mt = 0 in Sprüngen von jeweils 60^; Dewegt, wären also zunächst beispielsweise die Thyristoren 51 und 56 im durchlässigen Zustand zu halten, sodann die Thyristoren 52 und 56. daraufhin die Ventile S2 und 54 usf. In den mit I bis Vl be7eichnüten Winkelbereiche'i sind die Hauptventile in der angegebenen Weise zu zünden und bei Verwendung eines kontinuierlich umlaufenden Vorgabevektors für den Ständerstromvektor wird dieser jeweils in die ihm im Uhrzeigersinn nächstfolgende mögliche Lage gebracht, sobald der Steuervektor die Grenze eines dieser Bereiche überschreitet. Dies erfolgt in dem Betriebszustand, in welchem der in F i g. 1 mit 5 dargestellte Grenzwertmelder angesprochen hat, d. h. aho bei höheren .Ständerstromfrequenzen. Insoweit entspricht diese Betriebsweise auch dem Sleuerverfahren der Hauptanmeldung.

Sinkt jedoch die Frequenz des Ständerstromes unter den Ansprechwert η 1 des Grenzwertmelders 5, dann erfolgt eine quasistetige Steuerung des Ständerslromvektors im Pulsbetrieb in der Weise, daß er jewe;!i periodisch mit kontinuierlich sich änderndem Tastverhältnis zwischen zwei benachbarten diskreten Lagen umgeschaltet wird, und zwar jeweils in den mit \_p- Vl,, bezeichneten Bereichen, welche zur Vermeiuung eines Phnsensprungs beim Ständerstrom gegenüber den Bereichen I-VI um ^ phasen- bzw. um r/12 zeitverschoben sind. Wenn der zuvor erwähnte Vorgabevektor z. B. in den mit l_p bezeichneten Bereich eintritt, dann wird der Thyristor 56 dauernd durchlässig gehalten und in schneller Folge abwechselnd die Ventile 51 und 52 gezündet. Befindet sich der Vorgabevektor im Bereich Ip zwischen Λ/6 und tjt/3, dann nimmt der Ständersfronv Vektor stets eine längere Zeit die Lage L I ein als die Lage L 2, ist die Winkellage des Vorgabevektors π/3, dann sind die Verweilzeiteri des Ständerstromvektors in

den Lagen L 1 und L 2 genau gleich und für den Rest des Bereiches \_p nimmt der Steuerstromvektof jeweils eine längere Zeil die Lage L 2 ein als die Lage L 1. Da das Verhältnis der Verweilzeiten des Ständerstromvektors in den diskreten Lagen Ll und L 2 seine effektive Zwischenlage bestimmt, kann diese zwischen diesen Lagen quasistetig kontinuierlich verändert werden, wenn das Verhältnis der Verweilzeiten entsprechend geändert wird. Analoge Betrachtungen gelten für die übrigen, mit Up—VI₀ bezeichneten Bereiche des Impulsbetriebes, bei welchem also der Umschalter 6 in Fig. I dauernd periodisch vom Grenzwertmelder 7 nach Maßgabe der Differenz seiner Eingangssignal SZt und SZ_n betätigt wird.

F i g. 3 zeigt ein Impulsdiagramm für die bei den zuvor geschilderten Betriebsweisen erforderlichen Steuerspannungen Ai-AS bzw. B i -BS, welche über die in Fig. I dargestellten Umschalter 6 und 4 den Steuerstrecken #— gt der Thyristoren 51 -56 zugeführt sind. Die eine Steuerspannungsgruppe A i -A 6, welche für den Pulsbetrieb bei niedrigen Frequenzen benötigt wird, besteht aus sechs Rechteckimpulsspannungen der Dauer y. welche jeweils gegeneinander um ^ versetzt sind. Das gleiche gilt für die zweite Steuerspannungsgruppe S1-S6, wobei die Steuerspannungen dieser Gruppe gegenüber den entsprechenden Steuer-

spannungcn der ersten Gruppe jeweils um ^ versetzt

sind. In der F i g. 3 sind weiterhin noch die Winkelbereiche I - Vl (ungepulster Betrieb) sowie \_n- Vl,,(geptilsler Betrieb) eingetragen, welche den entsprechend bezeichneten Winkelbereichcn der F i g. 2 entsprechen.

Am Beispiel des Winkclbcreiches I_n soll nun im einzelnen die Beaufschlagung der einzelnen Steuer strecken der Thyristoren des Wechselrichters WR verfolgt werden. In diesem Winkelbereich weisen von der Steiicrspannungsgnippc A₁ - /U lediglich die Steilerspannungen Λ 2 und Λ 3 Zündsignal auf. so daß in der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Umschalters 6 die Thyristoren S 6 und V 2. in der anderen Stellung des len Gleichspannung U_n wird die Ständerstromfrequenz der Drehfeldmaschine 1 festgelegt. Diese Spannung U_n wird unmittelbar sowie über einen ihr Vorzeichen umkehrenden Verstärker 12 einem Umschalter 13 zugeführt, welcher Vom Ausgangssignal einer bistabilen Kippstufe 14 betätigt wird. Die bistabile Kippstufe 14 wird angestoßen von den Ausgangssignalen zweier Grenzwertmelder 15 und 16, von denen der eine die Ansprechschwelle h und der andere die Ansprechschwelle 0 aufweist. Die Eingangssignale der Grenzwertmelder 15 und 16 bestehen in dem Ausgangssignal eines Integrators 17, welches sich je nach Stellung des Umschalters 13 zeitlinear abwechselnd vom Wert 0 auf einen konstanten, durch die Ansprechschwelle des Grenzwertmelders 15 festgelegten Wert h bewegt, bzw. von diesem Wert h zum Wert 0. Jedesmal, wenn das Ausgangssignal U₁ des Iniegrators 17 einen dieser Werte erreicht, erfolgt eine Betätigung des Umschalters 13 durch das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe

14. welches aus einer Rechieckimpulsspannung Un mit dem Puls-Pausenverhältnis I besieht. Wird jeweils von den aufsteigenden Flanken dieser Rechteckimpulsspannungen {/»der Ringzähler 10 weitergezahlt und von den abfallenden Impulsflanken dieser Spannung Un der Ringzähler 11, dann können in an sich bekannter Weise am Ausgang des Ringzählers 10 die Steuerspannungen A I -A 6 und am Ausgang des Ringzähler Il die Sleucrspjnnungcn BI-B6 abgenommen werden. Bezeichnet man mit TIb die Pcriodendauer der Rechieckimpulsspannung Un. dann ist Γ die Periodendauer des Ständersiromes und man kann die Impulsspannung ll/i als digitale Abbildung der Winkellage eines mit der Umlaufzcit T umlaufenden Vorgabevektors auffassen.

Das Ausgangssignal Ui ist unmittelbar sowie über einen sein Vorzeichen umkehrenden Verstärker 19 den beiden Kontakten eines Umschalters 18 zugeführt, welcher ebenfalls vom Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe 14 zur F.rzcugung des frequenzsynchronisicr ten Sägczahngcncratorsignals SZi betätigt wird.

(ig. ¹J zeigt eine zur Realisierung des zweiten, zur

sind. Da der Umschalter 6 dauernd periodisch seine Stellung wechselt, werden also im Winkclbcreich \_r die Thyristoren Si und S2 im gegenseitigen Wechsel gezündet, wahrend der Tlunstor Sh dauernd durchlas sigist.

Wird die Standersinimfrcqucn/ so groß, daß die Ansprechschwellc n* des (ircnzwcrlmeldcrs 5 über schritten wird, dann kommt der Umschalter 4 in seine andere Lage und die Steuerstrecken der Thyristoren werden nunmehr im ungepulstcn Betneb von der zweiten Steuerspannungsgruppc Bi-Bb beaufschlagt, wovon im Winkelbereich I lediglich die Steuerspannungen B 1 und Bl Zündspannung aufweisen, so daß. wie ein Vergleich mit F i g. 1 zeigt, die Thyristoren S1 und 56 gezündet werden- In diesem Winkelbereich nimmt daher der Ständerstromvektor die mit /, 1 bezeichnete Lage ein.

Fig.4 zeigt nun eine einfache Realisation eines Steuersatzes, mit welchem die beiden Steuerspannungsgruppen Ai-AS und Bi-BS sowie das frequenzsynchronisierte Sägezahngeneratorsignal SZ, gewonnen werden können. Dieser Steuersatz besteht im wesentlichen aus einem Spannungsfrequenzumsetzer 9. dessen Ausgangssignal die Eingänge von zwei sechsstufigen Ringzählern 10 und 11 beaufschlagt Mit der dem Eingang des Spannungsfrequenzumserzers 9 zugeführgcneratorsignals .S^-Z,,. Dieser Sägezahngenerator bc steht in einem Spanniingsfrequenzumsctzer nach Art des in F i g. 4 dargestellten, bei welchem aber die beiden Grenzwertmelder symmetrische Ansprechwerte Λ bzw. - h haben und das Ausgangssignal des Integrators 22 nicht umgepolt wird. Die F.ingangsspannung i/₍ ist konstani und auf die Inicgmtionszcii des Integrators 22 so abgestimmt, daß das Signal SZ. eine wesenilich höhercre Wiederholungsfrequenz aufweist als das frcqucnzsynchronisicrte Sägezahngencralorsignai SZ.,.

F i g. b zeigt den zeitlichen Verlauf der Ausgangsspannung des Integrators 17. der Ausgangsspannung der bistabilen Kippstufe Uk sowie der Sägezahnsignale SZi und SZp. Man erkennt, wie sich die Ausgangsspannung Ui dreieckförmig mit der Periodendauer 776 zwischen den Werten 0 und h bewegt, was dann infolge der Grenzwertmelder 15 und 16 und der bistabilen Kippstufe 14 zu einer rechteckförmigen Impulsausgangsspannung Ub der bistabilen Kippstufe 14 führt. Da jedesmal zu den Zeitpunkten t„ eine Umpolung der Integratorausgangsspannung Ui durch den von der bistabilen Kippstufe 14 betätigten Umschalter 18 erfolgt ergibt sich für das Signal SZ, ein sägezahnförmiger Verlauf mit einer zwischen den Grenzen — h und + h zeitlinear verlaufenden Anstiegsrampe und einer senkrecht abfallenden Ranke. Beim Signal SZ_n ergibt

sich ein dreieckförmiger Verlauf zwischen den Grenzen -Aulid +/).

Die in der in Fig. 1 dargestellten Mischstufe 8 gebildete Differenz zwischen dem frequenzsynchronisierten Sägezahngeneralorsignal SZr Und dem höher frequenten Sägezahngeneratorsignal SZ_P wird zur periodischen Betätigung des Umschalters 6 im Pulsbetrieb verwendet. Hierzu zeigt Fig. 7 ein Diagramm, jeweils während der Zeiten, in welchen das Signal SZ_P das Signal SZr übersteigt* erscheint a'r- Ausgang des Grenzwertmelders 7 ein Signal, welches den Umschalter 6 von der in Fig. 1 dargestellten Stellung in seine andere Stellung bringt, während in den Zeiten, in welchem das Signal SZikleiner ist als das Signal SZp, am Ausgang des Grenzwertmelders 7 kein Signal erscheint und der Umschalter 6 seine in der F i g. 1 wiedergegebe· he Lage einnimmt. In dieser Lage würden beispielsweise im Winkelbereich I,, die Ventile 52 und 56 gezündet sein und in der anderen Lage die Ventile 51 und 56. Bei konstanter Ständerstromfrequenz würde dies bedeuten. daß der Ständerstromvektor dauernd zwischen den Lagen Ll und L2 hin und her pendelt und seine Verweilzeit in der Lage LI sich laufend und bei konstanter Ständerstromfrequenz zeitlinear verkleinert, wohingegen seine Vcrweilzeit in der Lage I 2 sich beginnend von einem Größtwert laufend vergrößert.

Anstelle sich die Steuerspannungen AI-A6 und ß 1 - Ö6 mittels eines Spannungs-Frequenz-Umsetzers und zweier Ringzähler zu bilden, kann dies gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mittels eines VV inkelschaltcrs 26 erfolgen, welcher eingangsseitig von den Komponenienspannungen sin ß* und cos/?*eines kontinuierlich umlaufenden Vorgabevektors beaufschlagt ist. Es entspricht

d /^{*

dt

der Kreisfrequcri/ n> des Ständerstromes. Dabei ist cos/?* proportional der Komponente des Vorgabevektors. weiche in Richtung der Wicklungsachse R der Drehfeldmaschine 1 zeigt und sin ß* proportional der

F i g. 8 zeigt den für die Zwecke der vorliegenden Erfindung abgewandelten Aufbau eines nach der deutschen Patentschrift 19 41312 bekannten Winkelschalters. Mit den Eingangsklemmen 27 und 28 sind die Eingänge von vier Operationsverstärkern 29 bis 32 über entsprechend gewählte Widerstände so verbunden, daß am Ausgang des Verstärkers 29 eine Spannung entsteht, welche der an der Klemme 28 anliegenden Komponentenspannung sin ß* um 30° nacheilt, am Ausgang des Verstärkers 30 erscheint eine Spannung, welcher der Komponenienspannung sin ß* um 60° nacheilt, am Ausgang des Verstärkers 31 eine solche mit 120° Nacheilung gegenüber der Komponentenspannung sin ß* und am Ausgang des Verstärkers 32 erscheint eine Spannung, welche Ger genannten Komponentenspannimg um 150° nacheilt. Es sind weiterhin sechs Grenzwertmelder 33 bis 38 vorgesehen, von welchen die Grenzwertmelder 35 und 38 jeweils an eine der Komponentenspannungen angeschlossen sind, während die übrigen von den Ausgangssignalen der Verstärker 29 bis 32 beaufschlagt werden. An die Ausgänge der Grenzwertmelder 33 bis 38 sind jeweils Umkehrstufen 39 bis 44 angeschlossen, so daß man die in der F i g. 9 dargestellten Impulszüge JVTl bis WT12 erhält

welche gegeneinander jeweils um ^ gegeneinander versetzt sind und deren Dauer jeweils einem halben Umlauf des Vorgäbeveklöfs entspricht. Es sind Weiterhin 12 UND-Gatter 45 bis 56 vorgesehen, Welche jeweils in der angegebenen Weise von zwei dieser genannten Impulszüge beaufschlagt werden und an ihrem Ausgang dann ein Signal erscheinen lasseh, wenn beide der sie beaufschlagenden Ifripülszüge einen von Ö verschiedenen Wert aufweisen. Wie sich anhand von F i g. 9 leicht verfolgen läßt, erscheinen auf diese Weise an den Ausgangsklemmen 57 bis 62 die in F i g. 3 mit A 1 - A 6 dargestellten Steuerspannungen und an den Ausgangsklemmen 63 bis 68 die in Fig. 3 mit Bi-Ββ dargestellten Steuerspannungen.

In Fig. 10 ist eine zweite Variante zur Bildung des frequenzsynchronisierten Sägezahnsignals SZr dargestellt. Hierzu werden die Impulssignale WT\. WTZ, WTS. WTT. WT9 und WTl 1 sowie die Ausgangssignale der Verstärker 30 und 31 des Winkelschalters 26 an dessen Ausgangsklemmen 69 bis 76 herausgeführt und mit den entsprechend bezeichneten Eingangsklemmen des Sägezahngenerators 77 verbunden. An eine weitere Klemme ist die Komponentenspannung sin/?* des Vorgabevektors angeschlossen. Die Impulsspannungen IVTl. WT3. WT5. IVT7. lVT9und VVTlI werden in der angegebenen Weise in sechs UND-Gattern 78 bis 83 so verknüpft, daß deren Ausgänge nacheinander jeweils während einer Zeitdauer von T/6 Betätigungssignale für sechs Schalter 84 bis 89 liefern, welche eine von sechs jeweils gegeneinander um 60" phasenver· schobenen Sinusspannungen auf den Eingang eines Verstärkers 90 durchschalten.

Die mit den Schaltern 84-89 durchgeschalteten Teilstücke der sechs Sinusspannungen sind in dem Spannungsdiagramm der F i g. 11 hervorgehoben. Jedes Teilstück erstreckt sich von -30° bis +30° der jeweiligen Sinusspannung. In diesem Bereich ist der Verlauf der Sinusfunktion annähernd linear, so daß sich damit im Prinzip dieselbe frequenzsynchronisierte, sägezahnförmige Spannungsform wie in F i g. 6 ergibt.

Eine dritte Möglichkeit zur Realisierung einet frequenzsynchronisierten Sägezahngenerators ist in

vier Steuerspannungen der im Pulsbetrieb verwendeten Steuerspannungsgruppe zwei Phasenströme /V und /V eines Ständerstromvektors zu simulieren, welcher bei seinem Umlauf sechs diskrete Lagen einnimmt, die aber gegenüber den in F i g. 2 mit L 1 bis L 6 bezeichneten Lagen um einen Winkel von 30° elektrisch vorgedreht sind. Aus diesen Phasenströmen werden dann unter der Berücksichtigung · der Symmetriebedingung /V + iV + ;'r = 0 zwei orthogonale Komponenten dieses simulierten Ständerstromvektors und der Sinus dss Differenzwinkels zwischen der Lage dieses Vektors und der Winkellage des kontinuierlich umlaufenden Vorgabevektors gebildet. Der Sinus des Differenzwinkels hat jeweils dann einen größten negativen Wert, wenn der Vorgabevektor einen der Bereiche Ip- VI_P erreicht, weist jeweils den Wert 0 auf in der Mitte dieser Bereiche und hat einen maximalen positiven Wert, wenn der Vorgabevektor diese Bereiche wieder verläßt. Es ergeben sich dann über einen Umlauf des Vorgabevektors Spannungsformen, wie sie in Fig. U dargestellt sind.

Die Phasenströme ir und /V werden mittels zweier Verstärker 91 und 92 gebildet, denen eingangsseitig die Steuerspannungen A 1 und A 4 sowie A 5 und A t zugeführt sind. Mittels eines weiteren Verstärkers 93 erfolgt dann die Bildung der Komponente ig des

simulierten Ständerstromvektors, welche in die in Fig.2 mit Ll bezeichnete Richtung fällt, während die andere, dazu orthogonale Komponente i_x als in die Richtung der Wicklungsachse R der Drehfeldmaschine I fallend angenommen wird. Mittels eines aus zwei Multiplizierern 94 und einem Verstärker 96 bestehenden Vektordreher? VD wird aus den beiden orthogonalen Komponenten 4 und iß des simulierten Ständer-

10

Stromvektors und u'en beiden ebenfalls orthogonalen Komponenten des Steuerspannungsvektors sin ß* und cösj?" eine dem Sinus der Winkeldifferenz zwischen den jeweiligen Winkellagen dieser Vektoren entsprechende Größe gebildet und als Sägezahngeneratorsignal SZt an der Klemme 97 ausgegeben. Wiederum erscheinen dort Spannungsformen nach Arider Fig. 11.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

c cnOO I Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Steuerung der Lage des Ständerstromvektors einer über einen Umrichter mit steuerbaren Ventilen und mit eingeprägtem Zwischenkreisstrom gespeisten Drehfeldmaschine, bei der eine bestimmte Anzahl diskreter Lagen des Ständerstromvektors für eine Umdrehung festgelegt ist und bei der der Ständerstromvektor zur quasistetigen Steuerung abwechselnd in die eine und in die andere von zwei benachbarten diskreten Lagen gebracht und mit dem Verhältnis der Verweilzeiten in diesen Lagen seine effektive Zwischenlage vorgegeben ist, nach Hauptpatent ij 22 36 763, gekennzeichnet durch einen ersten, mit einer Frequenz, die abhängig ist von der Ständerstromfrequenz und der Anzahl der diskreten Lagen für eine Umdrehung, synchronisierten Sägezahngenerator, dessen Ausgangssignal (SZr) mit dem Ausgangssigna! (SZ₁₁) eines zweiten, mit einer höheren Frequenz arbeitenden Sägezahngenerators im Eingangskreis eines Grenzwertmelder (7) verglichen ist, dessen Ausgangssignal eine in den Verbindungsleitungen zwischen einem die Steuerspannungen für die Ventile abgebenden Steuersatz und den Ventilstrecken angeordnete Umschalteinrichtung (6) zur impulsweisen Änderung der Ständerstromvektorlage betätigt.

2. Einrichtung nach Anspruch I für einen einen Wechselri?hter mit η steuerbaren Ventilen enthaltenden Umrichter, gekennzeichnet durch einen Steuersatz zur Liefei ung einer ersten Gruppe (A₁ bis A_b) und einer zweiten Gruppe (Bi bis Bb) von Steuerspannungen für die eil. :elnen Ventile, wobei jeweils die einem Ventil zugeordnete Sleuerspannung der ersten Gruppe gegenüber der entsprechenden Steuerspannung der zweiten Gruppe um π/η voreilt und die Steuerspannungen der zweiten Gruppe mittels eines weiteren auf ein bestimmtes drehzahlproporticnales Eingangssignal (7/„^anspre chenden Grenzwertmelders (5) über einen Umschalter (4) auf die Ventilstrecken durchgeschaltet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersatz (10, 11) zwei /7-stufige Ringzähler enthält, welche vom Ausgangssignal eines Spannungs-Frequenz-Umsetzers (9) beaufschlagt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Sägezahngenerator der Integrator (17) eines Spannungs-Frequenz-Umsetzers verwendet ist, wobei der Integrator mit einer periodisch umpolbaren Eingangsspannung (U_n) beaufschlagt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem einen Wechselrichter in Form einer aus sechs Thyristoren bestehenden Drehstrombrücke enthaltenden Umrichter, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuersatz ein Winkelschalter (26) verwendet ist, welcher aus sechs Grenzwertmeldern (33-38) besteht, von denen zwei (35, 38) unmittelbar und die übrigen über Operationsverstärker (29 — 32) von den Komponenten (sin /,"*, cos ß*) eines Vorgubevektors beaufschlagt sind, wobei die Ausgangssignale der Grenzwertmelder direkt sowie über Umkehrstufen (39-44) zwölf UND-Gattern (45-56) derart zugeführt sind, daß an deren Ausgänge jeweils um