DE2643917C2 - Method and device for controlling or regulating a converter-fed, self-controlled synchronous machine - Google Patents
Method and device for controlling or regulating a converter-fed, self-controlled synchronous machineInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
- H02P21/10—Direct field-oriented control; Rotor flux feed-back control
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Description
strom, welcher nunmehr von beliebig langsam arbeitenden Erregerstramstelleinrtchtungen geliefert werden kann.current, which are now supplied by any slow-working exciter current control device can.
Die Erfindung samt ihren weiteren Ausgestaltungen, welche In den Unteransprüchen gekennzeichnet sind, wird nachstehend anhand der Figuren näher veranschaulicht. The invention and its further developments, which are characterized in the subclaims, is illustrated in more detail below with reference to the figures.
In der Fig. 1 1st ein Blockschaltbild zur feldorientierten Steuerung einer Synchronmaschine dargestellt, welches bezüglich seines oberen Teils nach der eiugangs erwähnten DE-OS 21 32 178 bekannt und hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise seiner einzelnen Blockelemente dort eingehend erläutert ist. Ein Drehstromnetz N speist über steuerbare Stromrichter 1, 2 das Polrad und die Ständerwicklungen einer Synchronmaschine. Die Steuerstrecken der das Polrad speisenden Stromrichteranordnung 1 werden von einem Flußregier 4 beaufschlagt, dem eine konstante Größe Φ* als Sollwert vorgegeben ist. Ein Flußregler 5 liefert an seiner Klemme 6 eine dem Betrag I Φ\ des Drehfeldvektors proportionale Größe als Istwert für den Flußregler 4 und an seinen Ausgangsklemmen 7 und i zwpJ die momentane Lage der Drehfeldachse In einem ständerbezogenen Koordinantensystem beschreibende!, mit sin/J und cos/J bezeichnete Komponentenspannungen. Dem Flußregler 5 werden hierzu folgende Eingangsgrößen geliefert: An der Klemme 9 eine dem Erregerstrom /, proportionale Größe, an den Klemmen 10 und 11 zwei ständerbezogene Ständerstromkomponenten /„ und /j, weiche aus den drei Ständerphasenströmen mittels einer Transformationsschaltung 12a gewonnen sind und schließlich an den Eingangsklemmen 13 und 14 zwei die jeweilige Polradstellung Im ständerbezogenen Koordinatensystem beschreibende Komponenten sincr und cos et, weiche von einem digital arbeitenden Drehstromgenerator 15 über eine weitere Transformationsschaltung 126 geliefert werden. Der digitale Drehstromgenerator wird elngangsseitlg von einem galvanomagnetischen Impulsgeber 16 - beispielsweise in Form einer Feldplatte odpr eines Hallgenerators - beaufschlagt, welcher seinerseits von einer mit dem Polrad der Synchronmaschine 3 gekuppelten Impulsscheibe aktiviert wird, an deren Peripherie in regelmäßigen Abständen kleine Permanentmagnete eingebettet sind, deren Anzahl ein ganzzahliges Vielfaches der Polradzahl der Synchronmaschine betrügt.In Fig. 1 is a block diagram for the field-oriented control of a synchronous machine is shown, which is known with respect to its upper part according to the above-mentioned DE-OS 21 32 178 and explained in detail there with regard to the structure and the mode of operation of its individual block elements. A three-phase network N feeds the pole wheel and the stator windings of a synchronous machine via controllable converters 1, 2. The control paths of the converter arrangement 1 feeding the pole wheel are acted upon by a flux controller 4, which is given a constant variable Φ * as a setpoint value. A flux controller 5 supplies at its terminal 6 a variable proportional to the amount I Φ \ of the rotating field vector as an actual value for the flux controller 4 and at its output terminals 7 and i zwpJ the current position of the rotating field axis in a column-related coordinate system describing !, with sin / J and cos / J denoted component stresses. The following input variables are supplied to the flow controller 5 for this purpose: At terminal 9 a variable proportional to the excitation current /, at terminals 10 and 11 two stator-related stator current components / "and / j, which are obtained from the three stator phase currents by means of a transformation circuit 12a and finally the input terminals 13 and 14 two components describing the respective pole wheel position in the stator-related coordinate system sincr and cos et, which are supplied by a digital three-phase generator 15 via a further transformation circuit 126. The input side of the digital three-phase generator is acted upon by a galvanomagnetic pulse generator 16 - for example in the form of a field plate or a Hall generator - which in turn is activated by a pulse disc coupled to the pole wheel of the synchronous machine 3, on the periphery of which small permanent magnets are embedded at regular intervals, the number of which an integral multiple of the number of pole wheels of the synchronous machine.
An der Eingangsklemme Dl eines ein VDl bezeichneten Vektordrehers wird der willkürlich vorgebbare Sollwert /8* für den flußbildenden Anteil des Ständerstromes gelegt, während an der Eingangsklemme Dl für den Fall, daß die Begrenzung für den Sollwert Iw* des drehmomenthildenden Teils des Ständerstromes nicht angesprochen hat, dieser in voller Höhe an der Eingangsklemme Dl des Vektordrehers VDX wirkt. Die beiden anderen Elnjangskiemmen D3 und DA des Vekiordrehers VDX sind mit den Ausgangsklemmen 7 und 8 des Flußrechners verbunden, an welchen die die Lage der Drehfeldachse bestimmenden Komponentenspannungen sln/i und cos/ϊ erscheinen. Wie In seinem Blocksymbol angedeutet, dreht der Vektordreher VDX den durch die Größen lw* und lB* beschriebenen Eingangsvektor um den Winkel /Jivor, dl h. er stellt folgende Verknüpfung zwischen feldbezogenen und ständerbezogenen Vorgabewerten herThe arbitrarily predeterminable setpoint / 8 * for the flux-forming component of the stator current is applied to the input terminal Dl of a vector rotator designated VDl, while the input terminal Dl for the case that the limit for the setpoint I w * of the torque-generating part of the stator current is not addressed has, this acts in full at the input terminal Dl of the vector rotator VDX. The other two Elnjangskiemmen D3 and DA of the Vekiordrehers VDX are connected to the output terminals 7 and 8 of the flow computer, at which the component voltages sln / i and cos / ϊ that determine the position of the rotating field axis appear. As indicated in its block symbol, the vector rotator VDX rotates the input vector described by the quantities l w * and l B * by the angle / Jivor, dl h. it creates the following link between field-related and stand-related default values
// = iB* cos/? - V sln/J
V = IB* sin/9 + lw* ccsß // = i B * cos /? - V sln / J
V = I B * sin / 9 + 1 w * ccs3
Die ständerbezogenen Vorgabewerte /„* und ib* erscheinen an den Ausgangsklemmen DS und D6 des Vektordrehers KDl, werden über eine Transformationsschaltung 18 in drei Phasenstromsollwerte verwandelt und in Mischgliedern 19 mit den drei entsprechenden Istwerten des Ständerstromes verglichen. Drei entsprechend zugeordnete Phasenstromregler 20, von denen der Einfachheit halber ebenfalls nur einer dargestellt ist, sorgen dann für die Übereinstimmung der tatsächlichen Werte nebst den vorgegebenen Werten.The stator-related default values / “* and i b * appear at the output terminals DS and D6 of the vector rotator KDl, are converted into three phase current setpoints via a transformation circuit 18 and compared in mixing elements 19 with the three corresponding actual values of the stator current. Three correspondingly assigned phase current regulators 20, of which only one is also shown for the sake of simplicity, then ensure that the actual values and the specified values match.
Der den drehmomentbildenden Anteil des Ständnrstromes bestimmende Sollwert Iw* muß erst eine mit 21 bezeichnete Minimalwertschaltung und eine mit 22 bezeichnete Maximalwertschaltung durchlaufen, ehe er an der Eingangsklemme Dl des Vektordrehers KDl wirksam werden kann. Die Minimalwertschaltung 21 und die Maximalwertschaltung 22 dienen dazu, den Sollwert lw* betragsmäßig auf einen Wert zu begrenzen, welcher kleiner 1st als der Wert des momentanen Erregerstromes der Synchronmaschine, so daß diese nicht in Foige überhöhter Wirkstromanford,* -ingen kippen kann. Hierzu wird der Stromsoiiwert 'w* an die Eingangsklemme 23 der Minimalwertschaltung 21 gelegt, deren andere Eingangsklemme 24 mit dem Schleifer eines Potentiometers 25 verbunden ist, welches ν .-η der erregerstrompropoitlonalen Spannung ie beaufschlagt 1st. Durch Verschieben des Schleifers läßt sich jeder beliebige Bruchteil der erregerstromproportionalen Spannung ;, an der Eingangsklemme 24 zur Wirkung bringen und so auf einfache Wolse der maximale Polradwinkel der Synchronmaschine Werte unterhalb des kritischen Werts von 90° begrenzen. Jeder beliebige Sicherheitsabstand zu diesem Wert kann somit leicht eingestellt und eingehalten werden. Die Minlma!- wertschaltung 21 läßt in an sich bekannter Weise stets nur die jeweils kleinste ihrer Eingangsspannungen an Ihrem Ausgang erscheinen. Die Ausgangsspannung der Minimalwertschaltung 21 Ist also für positive Werte der Sollwertspannung /„, auf den Wert der an der Eingangsklemme 24 liegenden Eingangsspannung i/ begrenzt, wobei gilt ir' S ic und die erregerstromproportionale Spannung /, stets nur positive Werte annehmen kann. Damit der Sollwert lw* auch bei negativer PoJarltäi desselben den Wert des Erregerstroms nicht übersteigen kann, ist die Maximumschaltung 22 vorgesehen, der eingangsseltlg die Ausgangsspannung der Minimalwertschaltung 21 und die Spannung // mittels eines Umkehrverstärkers 27 mit umgekehrter Polarität zugeführt wird. An der Ausgangsklemme 26 der Maximalwertschaltung 22 erscheint stets das größere ihrer beiden Eingangssignal·?. Negative Sollwertsignale Iw*, welche betragsmäßig den Wert der Spannung /,' übersteigen, werden also von der Maximumschaltung 22 gesperrt, und es erscheint dann an ihrer Ausgangsklemme mit negativer Polarität die Spannung /,'. The nominal value I w * , which determines the torque-forming component of the steady-state current, must first pass through a minimum value circuit denoted by 21 and a maximum value circuit denoted by 22 before it can take effect at the input terminal Dl of the vector rotator KDl. The minimum value circuit 21 and the maximum value circuit 22 are used to limit the desired value l w * to a value which is smaller than the value of the current excitation current of the synchronous machine, so that it cannot tilt as a result of excessive active current demand. For this purpose, the Stromsoiiwert 'w * is applied to the input terminal 23 of the minimum value circuit 21 whose other input terminal 24 is connected to the wiper of a potentiometer 25 which ν. Erregerstrompropoitlonalen-η the voltage e i 1st applied. By moving the wiper, any fraction of the excitation current-proportional voltage; Any desired safety distance to this value can thus be easily set and maintained. The minimum value circuit 21 always allows only the smallest of its input voltages to appear at its output in a manner known per se. The output voltage of the minimum value circuit 21 is therefore limited to the value of the input voltage i / applied to the input terminal 24 for positive values of the setpoint voltage / ", where i r 'S i c and the excitation current-proportional voltage / can always only assume positive values. So that the setpoint value l w * cannot exceed the value of the excitation current even when the voltage is negative, the maximum circuit 22 is provided, to which the input voltage of the minimum value circuit 21 and the voltage // is fed by means of an inverting amplifier 27 with reversed polarity. The larger of its two input signals always appears at the output terminal 26 of the maximum value circuit 22. Negative setpoint signals I w *, which in terms of amount exceed the value of the voltage /, ', are therefore blocked by the maximum circuit 22, and the voltage /,' then appears at its output terminal with negative polarity.
Fig. 2 zeigt beispielsweise eine Möglichkeit zjr gerätetechnischen Realisierung der Minimalwertschaltung 21 und der Maximalwertschaltung 22. Die Minimalwertschaltung 21 twF'eht aus zwei anodenseitlg mltein-Fig. 2 shows, for example, one possibility in terms of equipment Realization of the minimum value circuit 21 and the maximum value circuit 22. The minimum value circuit 21 twF consists of two anode-side mltein-
»3 ander verbundenen Dioden 28 und 29, deren Verbindungspunkt über einen Widerstand 30 mit einer positiven Spannung +U verbunden ist. Die Größe Öleser Spannung ist so gewählt, daß sie stets größer ist als der maximal zu erwartende Wert der erregerstromproportionalen Spannung /,. D>. Maximumschaltung 22 ist in analoger Weise aufgebaut, indem die zwei kathodenseltig miteinander verbundenen Dioden 31 und 32 über einen Widerstand 33 mit einer negativen, konstanten»3 other connected diodes 28 and 29, the connection point of which is connected to a positive voltage + U via a resistor 30. The variable Öleser voltage is chosen so that it is always greater than the maximum expected value of the voltage proportional to the excitation current /,. D>. Maximum circuit 22 is constructed in an analogous manner in that the two diodes 31 and 32, which are connected to one another in a cathode-separate manner, are connected via a resistor 33 with a negative, constant
Spannung -(/verbunden sind, deren Wert betragsmäßig ebenfalls so groß gewählt wird als der maximal zu erwartende Wert der erregerstromproportlonalen Spannung ie. Der Ausgang der Minimalwertschaltung 21 Ist zur Verringerung seiner Belastung über einen als Impedanzwandler beschalteten Operationsverstärker 24 mit dem einen Diodeneingang der Maximumschaltung 22 verbunden, während die Anode der anderen Eingangsdiode 31 über den Umkehrverstärker 27 mit der Elngangsklemme 24 der Minimalwertschaltung 21 verbunden Ist. Der Verstärker 27 dient zur Polaritätsumkehr der an der Klemme 24 anliegenden Spannung; sein Eingangs- und sein Gegenkopplungswiderstand weist daher denselben Wert R auf.Voltage - (/ are connected, the value of which is also chosen to be as large as the maximum expected value of the excitation current-proportional voltage i e 22, while the anode of the other input diode 31 is connected via the inverting amplifier 27 to the input terminal 24 of the minimum value circuit 21. The amplifier 27 is used to reverse the polarity of the voltage applied to the terminal 24; its input and negative feedback resistance therefore have the same value R. .
1010
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
2020th
2525th
3535
4545
5050
5555
Claims (4)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11730677A JPS5342317A (en) | 1976-09-29 | 1977-09-29 | Method of controlling synchronous motor and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2643917A DE2643917C2 (en) | 1976-09-29 | 1976-09-29 | Method and device for controlling or regulating a converter-fed, self-controlled synchronous machine |
Publications (2)
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DE2643917A1 DE2643917A1 (en) | 1978-03-30 |
DE2643917C2 true DE2643917C2 (en) | 1985-08-14 |
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ID=5989194
Family Applications (1)
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DE2643917A Expired DE2643917C2 (en) | 1976-09-29 | 1976-09-29 | Method and device for controlling or regulating a converter-fed, self-controlled synchronous machine |
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- 1976-09-29 DE DE2643917A patent/DE2643917C2/en not_active Expired
-
1977
- 1977-09-29 JP JP11730677A patent/JPS5342317A/en active Granted
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NICHTS-ERMITTELT |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2643917A1 (en) | 1978-03-30 |
JPS5738111B2 (en) | 1982-08-13 |
JPS5342317A (en) | 1978-04-17 |
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