DE2819789A1 - Verfahren und vorrichtung variabler struktur zur steuerung von asynchronmaschinen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung variabler struktur zur steuerung von asynchronmaschinenInfo
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Description
ENEEGOINVEST, OOUR Institut za automatiku i racunarske nauke
IRGA., Ilidzanska cesta 109, 71000 Sarajevo, Jugoslawien
und
Institut problem upravleni, Ulica profsojuznaja 81, Moskau,
ITdSSR
Verfahren und Vorrichtung variabler Struktur zur Steuerung von Asynchronmaschinen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung variabler Struktur zur Steuerung von Asynchronmaschinen. Spezieller
betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung des Flusses, des Drehmomentes, der Winkelbeschleunigung,
der Winkelgeschwindigkeit.und/oder der Winkelstellung
des Rotors einer Asynchronmaschine, die von einem Umformer
mit Schaltelementen gespeist wird. Das Verfahren und die Vorrichtung basieren auf Steuersystemen variabler Struktur
und insbesondere auf der Einführung des Schlupfes (sliding mode) in das System mit diskreten Steuersignalen. Die Einführung
des Schlupfes in die Betriebsweise des Steuersystems für die Asynchronmaahine, die durch einen Schaltelemente enthaltenden
Umformer gespeist wird, ist sinnvoll, da die Umformerausgangsspannung Diskontinuitäten enthält, die Steueraktionen für
die Induktionsmaschine darstellen. Gleichzeitig ermöglicht ein solches Konzept die Einführung einer Folge neuer und nützlicher
Größen in dasSteuersystem.
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Bekannte Steuersysteme hatten einen Segler für den magnetischen
Fluß und einen Drehmomentregler, die die Amplitude und Frequenz der Ausgangsspannung oder des Speisestromes der Asynchronmaschine
änderten und folglich die Amplitude und die Frequenz des Motorstatorstromes änderten (vgl. Abraham Ludvig,
"Verfahren zur Steuerung des von einer Asynchronmaschine abgegebenen
Drehmoments, Licentia-Patent-Verwaltungs GmbH kl 21 224/02 H02 ρ 7/42 2Tr. 15 65 228). Der Kegler des magnetischen
Flusses war ein PI-Regler und beeinflußte die Komponente des Statorstromes, die orthogonal auf der Richtung des magnetischen
Flusses des Asynchronmaschinenrotors stand.
Die Regelung bzw. Steuerung der Winkelgeschwindigkeit des Rotors war auf indirektem Wege über einen PI-Geschwindigkeitsregler
möglich, der den Eingang des PI-Drehmomentreglers beeinflußte.
Das Eingangssignal des Geschwindigkeitsreglers war die Differenz zwischen dem Sollwert und dem von einem Meßwertumformer
erhaltenen Ist-Wert. Wenn Spannungsinverter verwendet wurden, so wurden zur Errechnung des effektiven Sollwertes der
kontinuierlichen Ausgangsspannung des Inverters Punktionsgeneratoren
verwendet, die gemäß den Parametern der Asynchronmaschine eingestellt wurden.
Das aus der US-PS 5 824 437 (Felix Blaschke, "Method for
Controlling Asynchronous Machines") bekannte Verfahren und System zur Steuerung erläutert die Sollwertsteuerung der orthogonalen
Projektionen desStromvektors in einem Koordinatensystem, das in der Richtung des Rotorflußvektors, der den Modulus
des Rotorflußvektormomentes und die Drehgeschwindigkeit des Rotors bestimmt, ausgerichtet ist. Zur Messung des Vektors des
Rotorflusses wurden Meßwertumformer (z.B. Hall-Generatoren) für den magnetischen Fluß verwendet, was eine Spezialmaschine mit
eingebauten Meßwertumformern erfordert. Daneben erlaubt diese
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Art von Eeglern für den Hgnetischen Fluß, das Drehmoment und
die Drehgeschwindigkeit des Botors keine direkte Regelung der
Winkel stellung, der Geschwindigkeit und Beschleunigung des Botors
und erlaubt keine Verbesserung der dynamischen Prozesse des Steuersystems.
Die bekannten Verfahren zur Berechnung der orthogonalen Projektionen
des Kotorfluß- und Drehgeschwindigkeitsvektors (vgl.
CH-PS 472 146, Eelix Blaschke, "Einrichtung zur Istwertbildung
für die Eegelung einer Drehstromasynchronmaschine") "basieren
auf der Verwendung eines dynamischen Modells des Eotor- und Statorkreises
der Asynchronmaschine, das auf der Basis der elektrischen
Werte arbeitet, die mit der Spannung und den Strömen der Asynchronmaschine übereinstimmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Asynchronmasäiinen anzugeben,
die durch einen Umformer mit Schaltelementen gespeist wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Steuerung von Asynchronmaschinen, die eine schnelle und unabhängige Steierung des magnetischen STusses, des
Drehmomentes oder der Winkelbeschleunigung, der Winkelgeschwindigkeit und der Winkelstellung des Maschinenrotors ermöglicht,
sowie eine vollständige Wiedergabe der Sollwerte dieser Größen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung liegt darin, ein Verfahren
und eine Vomehtungzur Steuerung von Asynchronmaschinen
vorzuschlagen, das die Verwirklichung der direkten Steuerung der Winkelbeschleunigung, der Winkelgeschwindigkeit und der
Winkelstellung des Maschinenrotors ermöglicht.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Asynchronmaschine anzuge-
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ben, das statische mid dynamische Regelfehler vermeidet.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Asynchronmaschine anzugeben,
das eine Invarianz der Charakteristiken des Steuersystems in bezug auf die Parameter der verwendeten Asynchronmaschine und des
sie speisenden Umformers ermöglicht. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
einer Asynchronmaschine anzugeben, die die Verwendung von Dehnungsmeß- und mechanischen Meßwertumformern und Meßwertumformern
für den magnetischen Fluß vermeiden.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Schaltelemente enthaltenden
Umformers, der die Asynchronmaschinen speist, anzugeben.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Umformers mit Schaltelementen,
der eine Asynchronmaschine speist, anzugeben, und die
Schaltelemente so auszubilden, daß Leistungsverluste in dem Umformer und der Asynchronmaschine verringert werden.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur wirksamen und zuverlässigen Steuerung
von Asynchronmaschinen anzugeben, die durch Umformer mit
Schaltelementen gespeist werden.
Die obigen Gegenstände der Erfindung werden durch die Verwendung von Steuersystemen variabler Struktur ausgestaltet. Das
dynamische Verhalten solcher Systeme wird durch (inhomogene) Differentialgleichungen mit diskontinuierlicher rechter Seite
beschrieben. Die Diskontinuität kann auf einem Satz von Flächen in einem Zustandsraum auftreten. Der Satz der möglichen konti-
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nuierlichen recliten Seiten (der Differentialgleichungen) ist
der Satz der möglichen Systemstrukturen, während der Bereich der Teile der diskontinuierlichen rechten Seiten (der Differentialgleichungen)
der Bereich des Strukturumschaltens (Schlujfbereiche)
ist.
Die Theorie der Steuerungssysteme variabler Struktur analysiert die Bewegungen in solchen Systemen, gibt die Existenzbedingungen
der Bewegung entlang der Strukturumschal-Öaereicheoder in dem
Abschnitt einiger Flächen des sogenannten Schlupfes (sliding mode) an, der neue Größen, die nicht in den Strukturen enthalten
sind, aufweist und gibt die Gleichungen und Charakteristiken der Bewegung bei dem Schlupf an. Der Zustandsraum, in dem
das System beschrieben wird, kann, in einem speziellen Fall, der Koordinatenraum des Fehlersignals des Steuersystems und seiner
Ableitungen sein oder der Baum der physikalischen Koordinaten des . Steuersystems, d.h. der entsprechenden Spannungen und Ströme,
während die Diskontinuitäten der rechten Seiten der Differentialgleichungen eine Folge des Schaltcharakters des Steue rsignales
sein kann.
Eine Synthese des Systems zur Steuerung einer Asynchronmaschine, das auf der Theorie von Steuersystemen variabler Struktur basiert,
ermöglicht es, dem System neue Charakteristiken, die kein anderes S/stem hat, zu geben, was sinnvoll ist, da Schaltsignale
in dem Umformer mit Schaltelementen, die das Speisesystem für die Induktionsmaschine darstellen, vorhanden sind.
Das Verfahren zur Steuerung der durch einen Umformer gespeisten
Asynchronmaschine wird erfindungsgemäß dadurch ausgeführt, daß
ein Steuersignal aus einem Satz von zwei möglichen kontinuierlichen Werten ausgewählt wird, die von dem Vorzeichen der Linearkombination der Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert
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der Winkelbeschleunigung, der Winkelgeschwindigkeit unlder Winkelstellung
des Rotors der Asynchronmaschine abhängen, oder von dem Vorzeichen der Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert des Drehmomentes und dem Vorzeichen der Linearkombination
des Istwertes und des Sollwertes des Rotorflusses der Asynchronmaschine und dessen zeitlicher Ableitung. Wenn bestimmte Bedingungen
erfüllt sind, so werden die obigen Linearkombinationen gleich WuIl (Schlupf, sliding mode), was ermöglicht, das Drehmoment
oder die Winkelbeschleunigung, die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelstellung, und den Rotorfluß der Asynchronmaschine
auf einem Sollwert zu halten. Die zeitliche Änderung der Heßwerte (Istwerte) des Drehmomentes oder der Winkelbeschleunigung,
Geschwindigkeit und Stellung und des Rotorflusses nach Auftreten des Schlupfes (sliding mode) hängt nicht von den Parametern
der Asynchronmaschine und des sie speisenden Umformern ab, sondern ist vollständig durch die Koeffizienten der obigen Linearkombination
und durch die zeitliche Änderung der entsprechenden Sollwerte bestimmt.
Ein vorgeschlagenes Verfahren zur Steuerung von Asynchronmaschinen
wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, daß die Spannung
jeder Umformerphase von einem Satz von zwei möglichen Werten so ausgewählt wird, daß die Vorzeichen der oben erwähnten
Linearkombination entgegengesetzt zu den Vorzeichen der Linearkombinationen
selbst sind.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren wird durch die Auswahl
einer solchen Bedingung für die Umformerschaltelemente zu Jedem Zeitpunkt verwirklicht, daß die Vorzeichen der zeitlichen
Ableitungen der Statorstromkomponenten der Asynchronmaschine in einem in Richtung auf den Rotorfluß der Asynchronmaschine ausgerichteten
Koordinatensystem durch die Vorzeichen der obigen Linearkombinationen bestimmt werden. Wenn dies durchgeführt
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wird, so werden die Werte der Ableitungen der Statorstromkomponenten
aus einem Satz von zwei möglichen Werten für jede Komponente ausgewählt, um sicherzustellen, daß die Vorzeichen der
obigen Linearkombinationen und die zeitlichen Ableitungen der
Statorströme entgegengesetzt sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
im Zusammenhang mit den Figuren ausführlicher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 2 ein Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemässen Vorrichtung;
Figur 3 ein detaillierteres Schaltbild eines Teiles der in
Figur Λ und 2 dargestellten Vorrichtungen;
Figur 4 ein Diagramm, das die Funktion der in Figur Λ und 2
dargestellten Vorrichtungen erläutert;
Figur 5 ein detaillierteres Blockschaltbild eines Umformers
und ein Diagramm, das die Funktion der in Figur i dargestellten Vorrichtung erläutert4
Figur 6 ein detaillierteres Blockschaltbild der in Figur Λ
dargestellten Vorrichtung und ein Vektordiagramm zur Erläuterung deren Funktion;
Figur 7 ein detaillierteres Blockschaltbild eines Teiles der weiteren in Figur 1 dargestellten Vorrichtung;
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Figur 8 ein vergleichendes Vektordiagramm, das die Funktion
der zwei in Figur 6 und 7 dargestellten Vorrichtungen erläutert;
Figur 9 ein Vektordiagramm, das die Funktion der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung erläutert;
Figur 10 ein detaillierteres Blockschaltbild eines Teiles der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung;
Figur 11 ein detaillierteres Blockschaltbild eines Teiles
der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung;
Figur 12. ein detaillierteres Blockschaltbild eines Teiles der weiteren in Figur 2 dargestellten Vorrichtung;
Figur 13 ein detaillierteres Blockschaltbild eines Teiles der
in Figur 12 dargestellten Vorrichtung und ein Vektordiagramm, das die Funktion der Vorrichtung erläutert;
Figur 14 ein detaillierteres Blockschaltbild eines Teiles der in Figur 12 dargestellten Vorrichtung;
Figur 15 ein Vektor- und Zeitdiagramm, das die Funktion der in
Figur 12 dargestellten Vcurichtung erläutert;
Figur 16 ein detaillierteres Blockschaltbild eines weiteren Teiles der in Figur 12 dargestellten Vorrichtung;
Figur 17 ein detaillierteres Blockschaltbild eines weiteren
Teiles der in Figur 12 dargestellten Vorrichtung;
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Figur 18 ein detaillierteres Schaltbild eines weiteren Teiles der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen
und ein Zeitdiagramm, das die Funktion der vorgeschlagenen Vorrichtung erläutert;
Figur 19 ein detaillierteres Blockschaltbild eines weiteren
Teiles der in Figur 1 und 2 dargestellten Vorrichtung;
Figur 20 ein Vektor- und Zeitdiagramm, das die Funktion der in Figur 19 dargestellten Vorrichtung erläutert;
Figur 21 ein detaillierteres Schaltbild eines Teiles der in Figur 19 dargestellten Vorrichtung;
Figur 22 ein detaillierteres Blockschaltbild eines Teiles der in Figur 10 dargestellten Vorrichtung;
Figur 23 ein detaillierteres Schaltbild der in den Figuren 10
und 22 dargestellten Vorrichtungen;
Figur 24 ein detaillierteres Blockschaltbild eines wäteren
Teiles der in Figur 10 dargestellten Vorrichtung;
Figur 25 ein detaillierteres Blockschaltbild eines weiteren
Teiles der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen ;
Figur 26 ein detaillierteres Blockschaltbild eines weiteren Teiles der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen;
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Figur 27 ein detaillierteres Schaltbild eines Teiles der in Figur 26 dargestellten Vorrichtung;
Figur 28 ein detaillierteres Blockschaltbild eines weiteren Teiles der in Figur 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen;
Figur 29 ein detaillierteres Schaltbild eines Teiles der in Figur 28 dargestellten Vorrichtungj
Figur 30 ein Blockschaltbild einer vorgeschlagenen Korrekturvxrichtung;
Figur 31 ein detaillierteres Schaltbild der in Figur 30 dargestellten
Korrekturvorrichtung und
Figur 32 ein detaillierteres Blockschaltbild einer weiteren in Figur 30 dargestellten Korrekturvorrichtung.
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Zum besseren Verständnis sind die Bezugs zeichen der in den aufgelisteten figuren dargestellten Blöcke durch den gesamten folgenden Text hindurch einheitlich beibehalten. Ebenso die Numerierung der Eingänge und Ausgänge der Blocks und die Buchstabenbezeichnung der Signale.
Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Steuerung einer Asynchronmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Ausgangsspannung eines Umformers 1 wird einem Block 2 zugeführt, der eine Breiphasenasynchronmaschine (Block 3) enthält
und Blocks zur Erlangung von Informationen über das Drehmoment Π (Block 4), die Winkelstellung Q des Rotors (Block 5), die Geschwindigkeit H (Block 6), die Beschleunigung ε (Block 7), die
Große dee magnetischen Flusses des Rotors (das Quadrat des Flußvektormodulus) §(Block 8) und dessen zeitliche Ableitung
E (Block 9)t die Vektorkomponenten des magnetischen Flusses
in einem stationären orthogonalen Koordinatensystem §^ und ia
(Block 10). Die Blocks zum Erhalten der Information 4, 5, 6, 7,
8, 9* 10 können Meßwertumformer für korrespondierende Größen enthalten, z.B. Dehnungsmeßstreifen, Drehmomentwandler, Winkelgeschwindigkeitsmeßwertumformer, Hall-Generatoren, sonstige bekannte Vorrichtung zum Errechnen entsprechender Größen oder
einen der nachfolgend beschriebenen Blocks zum Errechnen korrespondierender Größen.
Der Konverter 1 enthält Schaltelemente und kann ein Transistorleistungsechalter, ein Thyristorinverter, ein mechanischer oder
sonstiger Umformer sein, der eine Spannung +Uo, -Uo in eine Dreiphasenwechselspannung Uß, Ug, U5, umwandelt, so daß zu Jedem
Zeitpunkt eine der Ausgangsphasen des Umformers 1 mit einem der Anschlüsse +Uo oder -Uo der Eingangsspannung des Umformers verbunden ist und zwar abhängig von dem Vorzeichen von Ein-Aus-Steuersignalen U|, Ug, Ü*T. Die Ein-Aus-Signale werden in einem
Block 12 gebildet, in Abhängigkeit von der Stellung des Fluß-
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vektors des Rotors (Komponenten ^ und L·) und schalten Funktionen der Struktur S^ und S2 um, die in einem Block 11 als Linearkombinationen der Differenzen zwischen gemessenen Werten und
Sollwaben des Drehmomentes M und 11*, der Winkelstellung des
Rotors θ und Θ*, der Winkelgeschwindigkeit des Rotors N und N*,
der Winkelbeschleunigung des Rotors £ und £*, der Rotorflußgrößen § und §* und deren zeitlicher Ableitungen £ und E* gebildet werden.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Vorrichtung zur Steuerung einer Asynchronmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung. Im Gegensatz zu den oben erwähnten Blocks 1 bis 10 enthält die in Figur 2 dargestellte Vorrichtung zur Steuerung
folgendes: einen Block zum Erhalten von Informationen über die Komponenten des gemessenen Statorstromes der Asynchronmaschine
Jx^ und Iß in einem stationären Koordinatensystem(Block 13);
einen Block 14, der die Komponenten des Stator-Soll-Stromvektors I£ und I£ in einem stationären System; einen Block 15, der
Relais-Signale Ug, Ug, U£ bildet, wobei die Differenz zwischen
den Sollwerten und den gemessenen Werten der Komponenten des Statorstromes der Asynchronmaschine der Umformer 1 gesteuert
wird. Der Block 13 kann einen Meßumformer der Phasenströme R, S, 2? des Stators der Asynchronmaschine 3 enthalten, z.B. mit
Widerständen, Hall-Generatoren oder bekannten Einrichtungen zur Bildung von Komponenten eines zweidimensional en Vektors des
Statorstromes einer Asynchronmaschine in einem stationären Koordinatensystem· Die Blocks 15« 1« 3 und 13 bilden einen Regelkreis für nachfolgende Sollwerte I& und 1$ der Komponenten des
Stromvektors der Asynchronmaschine.
Figur 3 zeigt eine detailliertere Ansicht des Blocks 11, der
die Umschaltfunktionen der Struktur bildet. Der Block 11 enthält: einen Block 16, der die Umschaltfunktion der Struktur S^
bildet, die die Summe der Differenzen zwischen den gemessenen
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und den Sollwerten des magnetischen Flusses $ und φ* des Ro
tors und deren zeitlichen Ableitungen E und E * ist; einen Block 17« der eine Linearkombinatiön der Differenzen zwischen
dem gemessenen Vert und dem Sollwert der Winkelstellung θ und Θ* des Rotors, der Winkelgeschwindigkeit N und TS* und der Win
kelbeschleunigung «£ und £* bildet; einen Block 18, der die
Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem Sollwert des
Drehmomentes H und H* bildet; einen Schalter S1 der die Um-
schaltfunktion der Struktur S2 bildet, die gleich dem Ausgangssignal
des Blockes 17 oder 18 ist in Abhängigkeit davon, welche
Größe gesteuert wird, das Drehmoment, oder die Winkelparameter des Rotors der Asynchronmaschine · Auf diese Weise wird die
Strukturumschaltefunktion S1 und S2 in dem Block 11 wie folgt
gebildet:
S- £♦ + C2 (H-N*) + C5 (Θ - Θ*)
2 —j oder
M-M*
Figur 4 zeigt die Vektoren der Geschwindigkeitsänderung der
Strukturumschaltfunktion ds/dt - (ds^/dt, dSg/dt) in der Ebene
(S1, S )· Es sei angenommen, daß die Ebene (S1, S2) ein Gebiet
umgibt, das durch die Ungleichungen JS1^A2 oder JS^A2 ge
bildet ist und dass z.B, durch die Werte der Hysterese A1 und
Δ? der Elemente, die die Strukturen umschalten, begrenzt ist,
wobei der Vektor der Geschwindigkeit ds/dt in Richtung auf
den Ursprung des Koordinatensystems gerichtet ist, d.h.:
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Ö1 SF" * υ
dS2 (2)
S0 < O
d dt
Die Gleichung (2) ist die Bedingung für die Existenz einer Schlupf art (sliding mode) in den in den Figuren 1 und 2 dargestellten
Steuersystemen. Wenn die Bedingung (2) in dem gesamten Bereich der Werte S^ und S2 erfüllt ist, die bei dem Prozess
des Funktionierens des Steuersystems realisiert sind, dann ist diese Bedingung ausreichend, daß ein Phasenpunkt in
die Nähe des Ursprungs des Koordinatensystems (A1, Δ2) fällt,
d.h. in den Bereich der "echten" Schlupfbewegung in dem Abschnitt
der Ebenen S1 = 0 und S2 « O. Die Erfüllung der Gleichung
(2) muß durch eine Änderung der Struktur des Steuersystems sichergestellt sein, d.h. durch ein entsprechendes Umschalten
der Elemente des Umformers 1. Bei einem Schlupf
kann der Punkt mit den Koordinaten(S1, S2) offensichtlich nicht
in der Nähe des Koordinatenursprunges (S1, S2) bleiben, so daß
die Größen S1 und S gleich Null mit Sicherheit oberhalb der
Größen A 1 und A> bleiben. Das Gesetz der Änderung der gesteuerten Größen wird durch Differentialgleichungen angegeben in bezug
auf die Differenzen zwischen den Meßwerten und den Sollwerten des Botorflusses, der Winkelstellung des Eotors und des
Drehmoments:
S0 β 0 = oder /^
M-M*
Die Gleichung (3) wird durch Nullsetzen der Ausdrücke für die Ums ehalt funkt ionen der Struktur (1) erhalten und durch eine
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Substitution E - df/dt, N = dö/dt, 6 - d^/dt2. Es sei darauf
Hingewiesen, daß die Bewegungsgleichungen des Steuersystems bei der Schlupfart nicht von Parametern der Asynchronmaschine und
dem Leistungsumf ormer abhängen, aber daß sie durch die Koeffizienten Cj, C2, Cz bestirnt wird, die entsprechend der gewünschten Eigenschaft des Prozesses in dem Steuersystem ausgewählt
werden kann und entsprechend dem Umfang der zu lösenden Probleme· Beispielsweise wenn die Rotorwinkelparameter gesteuert werden, sofern C2 » Q-, = 0 gewählt ist, erhält man ein System zur
Steuerung der Hotorwinkelbeschleunigung, mit C2 = 0, C, - 0 ein
System zur Steuerung der Winkelgeschwindigkeit und mit C2,
Cz * 0 ein System zur Steuerung der Winkelstellung.
Bei Verwendung der bekannten Differentialgleichungen für eine ▲Synchronmaschine und mit zeitlicher Differenzierung der Gleichung (1) kann man erhalten:
$Ud
(4) $Uq
Ί 1
wobei fJ, fo stetige "Funktionen der Koordinaten des Systems
sind: Stator-und Botorströme der Asynchronmaschine, Winkelgeschwindigkeit des Rotors, korrespondierende Soliwerte und Parameter der Maschine, Rs, Rr, Lr, Ls, Id, Lh, als reduzierte
Stator- und Rotorwiderstände, Stator- und Rotorinduktivität und
Gegeninduktivität, weiter das reduzierte Rotorträgheitsmoment und die Last J, der reduzierte Streukoeffizient
J, λ
Lh2
1
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Ud, Uq als Projektionen des Spannungsvektors der Asynchronmaschine
in Richtung auf den Plußvektor des Rotors ±n orthogo-
1 1
naler Richtung; K^, K2, als konstante positive Koeffizienten, die durch die Parameter der verwendeten Asynchronmaschine bestimmt werden.
naler Richtung; K^, K2, als konstante positive Koeffizienten, die durch die Parameter der verwendeten Asynchronmaschine bestimmt werden.
Es ist ersichtlich, daß zur Erfüllung der Bedingung der Existenz eines Schlupfes (2), es ausreichend ist, den Zustand von
Schaltelementen des Leistungsumformers, der die Asynchronmaschine speist, so auszuwählen, daß die Vorzeichen der zeitlichen
Ableitung der Strukturumschaltfunktionen dS^/dt und dSp/dt
nicht von der Größe und den Vorzeichen der Funktionen ti und
f2 abhängen, die in den Gleichungen (4) enthalten sind, sondern
nur von den Vorzeichen der Komponenten des Speisespannungsvek-
während tors Ud und Uq der Asynchronmaschine, / die Vorzeichen der
Komponenten Ud und Uq mit den Vorzeichen der Strukturumschaltfunktionen S^ und S2 übereinstimmen. D.h.:
sgn Ud a sgn S*
η
(5)
sgn Uq β sgn
Ud >\t\ \ /κ]
(6)
Auf düse Weise ist es zur Erfüllung der Bedingung der Existenz eines Schlupfes (2) in dem Steuersystem der Asynchronmaschine
ausreichend, den Zustand von Schaltelementen des die Asynchronmaschine speisenden Umformers so zu wählen, daß die korrespondierenden
Projektionen Ud, Uq des Speisespannungsvektors im Vorzeichen mit den Strukturumschaltfunktionen S^, S2 (Gleichung
5) übereinstimmen. Die Werte der Projektionen des Speisespannungsvektors müssen die Ungleichung (6) erfüllen·
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Figur 5a zeigt ein konkreteres Blockschaltbild des die Asynchronmaschine
speisenden Umformers. Schalter K^, Kp und K3. verbinden
die Ausgangsanschlüsse der Phasen R, S, Q? mit Eingangsanschlüssen +1SQ oder -U in Abhängigkeit von den Vorzeichen von
Steuersignalen U^, U| bzw. U£, so daß Aus gangs signale UR, Uß,
U^ des Konverters als proportional mit den Steuersignalen angesehen
werden können.
Figur 5b zeigt mögliche Lagen von Versorgngsspannungsvektoren
U,p U2, U2., Üjp ÜV, Ug in einem stationären Koordinatensystem
(0C,/3 ), die mit den möglichen Stellungen der Schalter K,., Kp, K?
nnd mit Phasenrichtungsvektoren eR, es, e^ der Maschine zusammenhängen.
Figur 5b zeigt ebenso die momentane Lage des Rotorflußvektors
$ und den hierzu senkrechten Vektor j$ , der mit dem
umlaufenden Koordinatensystem (d, q) verbunden ist. Die beiden letzten Vektoren teilen die Ebenen Ο^,β) und (d, q) in vier
Quadranten, die mit den möglichen Vorzeichenkombinationen der Strukturumschaltfunktionen S^ und Sp korrespondieren.
Zur Erfüllung der Bedingung der Existenz eines Schlupfes (5),
ist es nötig, eine solche Kombination von Relais"Steuersignalen Ul, Ui, U£ so auszuwählen, daß der Vektor der Speisespannung
in dem Quadranten liegt, der durch die Vorzeichen der Strukturumsehaltfunktionen S^ und Sp bestimmt ist, nämlich für
S/->0, So>0 ausgewählte Steuersignale Ui, U*s, Ui, die mit dem
Speisespannungsvektor U2 korrespondieren; für S^<0, S2>
0 die Speisespannungsvektoren U,- oder U^; mit S^<0, S2<£0 der Speisespannungsvektor
Uc, mit S^ 0, S2 <0 die Speisespannungsvektoren
Ug oder U^.
Figur 6a zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild des Blocks 12 des in Figur 1 dargestellten Steuersystems für die Asynchronmaschine.
Der Block 12 enthält einen Relaiselementeblock 19, an dessen Eingang die Ausgangssignale des Blocks 11, der
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die Strukturumschaltfunktionen S^ und S2 bildet, angelegt werden.
Weiterhin enthält der Block 12 einen Schaltelementeblock 20, dem an die nicht invertierenden und invertierenden Eingänge
von Schaltelementen K2, K2, K* und K^ die Rotorflußvektorkomponenten
<Pcg bzw. §p angelegt werden, wobei die Schalter durch
Relaissignale von Ausgängen des Blocks 19 gesteuert werden. Ausgangssignale des Blocks 20 werden einem Block 21 zugeführt, der
die Projektionen der beiden Eingangssignale als Komponenten eines zweidimensionalen Vektors in einem stationären Koordinatensystem
senkrecht zu den Phasen e™, eg, eT der Asynchronmaschine
errechnet. Drei Ausgangssignale des Blocks 21 werden Eingängen eines Relaiselementeblocks 22 zugeführt, deren Ausgangs signale
gleichzeitig die Ausgangssignale des Blocks 12 sind, so daß sie als Steuersignale U^, Ug, U^ zur Steuerung des Umformers 1, der
die Asynchronmaschine speist, dienen.
Figur 6b zeigt ein Diagramm der möglichen gleichzeitigen Spannungswerte
an den Ausgängen 5 und 6 des Blocks 20, die mit U£
und UX bezeichnet sind und als Vektorkomponenten UJ, UX, Ui, Ui anzusehen sind, die mit den vier möglichen Vorzeichenkombinationen
der Ausgangssignale des Relaiselementeblocks 19 übereinstimmen,
zur Steuerung der Schalter K1-, Kp, K^, K* des Blocks
20 in dem Orthogonal system eR, es, eT der Phasen E, S, 3? der
Asynchronmaschine, die in dem Koeffizientenblock 21 errechnet wurden.
Ein Koeffizient K der Aus gangs signale der Schalter K und KA
sollte der Bedingung 1/ \/3 <K<|^3 genügen. Ist diese Bedingung
zu irgendeinem Zeitpunkt erfüllt, so ändert eines der Eelaisausgangssignale des Blocks 12 sein Vorzeichen, wenn das Vorzeichen
der Umschaltfunktion S,- geändert ist (unter Berücksichtigung
der Hysterese der Relaiselemente des Blocks 19)» und die
anderen beiden Ausgangsrelaissignale des Blocks 12 ändern ihre Vorzeichen mit dem Wechsel des Vorzeichens der Umschaltfunktion
80 9850/06 3 0
S2 (ebenfalls unter Berücksichtigung der Hysterese der Relaiselemente
des Blocks 19)» oder entsprechend umgekehrt. Folglich wird, abhängig von der momentanen Lage des Rotorflußvektors der
Schalter einer Phase des Umformers 1 durch das Vorzeichen der Strukturumsehaltfunktion S^ (oder S2) gesteuert und der Schalter
der beiden anderen Phasen durch das Vorzeichen der Strukturumschaltfunktion So (oder S^).
Figur 7 zeigt ein Blockschaltbild einer anderen Organisation
des Blocks 12, die gemäß der Erfindung für das in Figur 1 dargestellte Steuersystem einer Asynchronmaschine vorgeschlagen
wird. Der Block 12 besteht hierbei aus folgenden Teilen: zwei Blocks 21 zur Errechnung der Projektionen der Eingangs signal vektoren
auf die Einheitsvektoren der Phasen efi, eg* e^ der Asynchronmaschine,
wobei die Komponenten des Rotorflußvektors J^ und §q den entsprechenden Eingängen eines der Blocks 2i zugeführt
werden und die Signale ^a und -§£ den entsprechenden Eingängen
des anderen Blocks 21; einen Block 25 mit Multiplizierern 1, 2, 3, 4, 5» O1 deren Eingängen die Ausgangssignale von
den zwei Blocks zur Errechnung der Projektionen auf den Phasensenkrechten e-o» eg, e™, zugeführt werden und Ausgangssignale
des Blocks 11, die die Funktionen S^ und Sp bilden; die Ausgangssignale
der Multiplizierer 1, 2, 3, 4, 5» 6 werden mit Eingangssignalen eines Blocks 24, der einen Integratorblock
enthält, summiert; weiterhin enthält der Block 12 einen Block 23, der aus drei Relaiselementen mit Hysterese besteht, zu deren
Eingänge Ausgangssignale eines Multipliziererblocks 25
geleitet werden. Die Ausgangssignale des Relaiselementeblocks 23 sind gleichzeitig Ausgangssignale des Blocks 12 und damit
die Signale Ug, UjJj, U^ zur Steuerung des die Asynchronmaschine
speisenden Umformers 1. An die Eingänge des Blocks 24, der einen Integrator enthält, wird die Summe der Relaissignale U|j, U^, und
U^ zugeführt.
809850/0630
Die Blocks 21 zur Errechntang der Projektionen der Eingangsvektoren
auf die Einheitsvektoren eR, eg, em realisieren zusammen
mit dem Multiplxziererblock 25 und dem Block 24, dessen Ausgangssignal
mit S, bezeichnet wird, eine kontinuierliche, nicht-singulare
Transformation von Funktionen Sß, Sg, Sm, die die Ausgangssignale
des Blocks 25 darstellen. Sofern die Koeffizienten der Transformation so sind, wie in Figur 7 dargestellt, so erfüllen
die Ausgangssignale des Blocks 25 die folgenden Differentialgleichungen:
RO O
dt Ί ^ ' K
ffs β f 2 K2
dt 2
dsm ρ ρ . /"" "'
dt 5 M L
2 2 2 2
wobei f^, f2, f, kontinuierliche Funktionen sind und Κξ ein von
den Parametern der verwendeten Asynchronmaschine abhängender Koeffizient. Die Spannungen UR, Ug, Um sollten die Bedingung einer
Schlupfexistenz erfüllen, d.h.:
Eine Koinzidenz der Vorzeichen der Spannungen UR, Ug, UT mit
den Vorzeichen der relevanten Funktionen SR, Sg, Sm wird durch
den Relaiselementeblock 23 sichergestellt, der die Signale zur Steuerung des Umformers bildet. Auf diese Weise stellt der
8 09850/0630
Block 12, der erfindungsgemäß vorgeschlagen und in Figur 7 dargestellt
wurde, den Schlupf in dem Abschnitt der drei Strukturumschal t gebiete Sg=O, Sg=O, S^v=O sicher. Die Größen S , Sg, S^,
sind "bei einem Schlupf (sliding mode) mit einer Genauigkeit bis zu der Strukturumschaltung des Steuersystems gleich Null (Umschalten
der Ausgangsphasenspannungen des die Asynchronmaschine speisenden Umformers). Aufgrund des nicht-singularen Charakters
der in den Blocks 21 und 25 ausgeführten Transformation sind die Punktionen S^, S2, S^ ebenfalls mit einer Genauigkeit bis zu
dem Wert der Hysterese gleich Null. Bei einem Schlupf wird die gewünschte Art des Prozesses der Steuerung der Asynchronmaschine
durch Auswahl der Koeffizienten der Linearkombination (3)
früher erreicht· Ein Gleichnullsetzen der Größe S, - dem Ausgangssignal des Blocks 24, der einen Integrator mit einer Genauigkeit
bis zu dem Hysteresewert enthält - bedeutet Gleich nullsetzen der mittleren Summe (mit einer Genauigkeit bis zu
Hochfrequenzkomponenten) der drei Signale zur Steuerung des Umformers Uj|, Ug, Ujjj oder der diesen proportionalen Signale,
d.h. der Ausgangssignale der Phasen UR, Ug, U^ des die Asynchronmaschine
speisenden Umformers. Auf diese Weise sorgt der in Figur 7 dargestellte Block 12 für die gewünschte Art der
Änderung des Rotorflusses der Asynchronmaschine, des Drehmomentes, oder der Winkelstellung, der Winkelgeschwindigkeit und der
Winkelbeschleunigung des Rotors in dem in Figur 1 dargestellten System zur Steuerung einer Asynchronmaschine und stellt sicher,
daß die Ausgangsspannung des die Asynchronmaschine speisenden Umformers im Mittel eine Dreiphasenspannung ist.
Figur 8 zeigt ein Diagramm der möglichen Effektiyspannungen, die
die Asynchrofinaschine in dem in der Figur 1 dargestellten Steuersystem
speisen» Wenn der in Figur 6 dargestellte Block 12 zum Bilden des Signals, das den Umformer 1 steuert, verwendet wird,
dann kann der Vektor der effektiven Speisespannung der Asynchronmaschine einer der Vektoren in dem hexagonalen Gebiet U^, Up,
809850/0630
U3» U4» Ü5>
% sein· Wenn der in ^igar 7 dargestellte Block 12
zur Bildung der den Umformer 1 steuernden Signale verwendet wird, so kann der Vektor der effektiven Speisespannung der Asynchronmaschine
einer der Vektoren in dem Kreis mit dem Radius U
(schraffierter Kreis in Figur 8), der vollständig innerhall) des
hexagonalen Gebietes U1, U2, U,, U^, U1-, Ug liegt. Die Verkleinerung
des möglichen Bereiches der Werte des Vektors der effektiven Speisespannung der Asynchronmaschine wird dadurch erklärt,
daß die Bedingung der Dreiphasenausgangsspannungen des Umformers,
die die Asynchronmaschine speisen, "im Mittel" erfüllt ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß in einem stationären Zustand mit konstanter Winkelgeschwindigkeit/des Eotors und konstantem Lastdrehmoment
MT der Asynchronmaschine die in den Gleichungen (4)
1 1
enthaltenen Punktionen f J und 1~ konstant sind. Dementsprechend sind die Komponenten Ud und Uq des Spannungsvektors bei einem Schlupf (sliding mode) ebenfalls "im Mittel" konstant (mit einer Genauigkeit bis hin zu dem Wert der Hochfrequenzkomponente), während die Komponenten der Vektoren der Spannung Uq*. und U^,der Ströme Ia und Ιλ und des Flusses fa und |a der Asynchronmaschine in einem stationären Koordinatensystem Sinusfunktionen sind. Allerdings weisen die "Mittelwerte" der Ausgangsphasenspannungen des die Asynchronmaschine speisenden Umformers bei Verwendung des Blockes 12 zum Bilden der Signale, die den in Figur 6a dargestellten Umformer steuern, keine harmonischen Funktionen auf. Gleichzeitig sind die in den Gleichungen (7) enthaltenen Funktionen fi, f|, ft unter den gleichen Bedingungen des stationären Zustandes wie die oben erwähnten Bedingungen, harmonische Funktionen. Also ist bei Verwendung des in Figur 7 dargestellten Blocks 12 zur Bildung der den Umformer steuernden Signale bei einem Schlupf "der Mittelwert" (mit einer Genauigkeit bis zu dem Wert der Hochfrequenzkompönente) der Ausgangsphasenspannungen des Umformers Ußj Uß, U^, ebenfalls eine harmonische Funk-
enthaltenen Punktionen f J und 1~ konstant sind. Dementsprechend sind die Komponenten Ud und Uq des Spannungsvektors bei einem Schlupf (sliding mode) ebenfalls "im Mittel" konstant (mit einer Genauigkeit bis hin zu dem Wert der Hochfrequenzkomponente), während die Komponenten der Vektoren der Spannung Uq*. und U^,der Ströme Ia und Ιλ und des Flusses fa und |a der Asynchronmaschine in einem stationären Koordinatensystem Sinusfunktionen sind. Allerdings weisen die "Mittelwerte" der Ausgangsphasenspannungen des die Asynchronmaschine speisenden Umformers bei Verwendung des Blockes 12 zum Bilden der Signale, die den in Figur 6a dargestellten Umformer steuern, keine harmonischen Funktionen auf. Gleichzeitig sind die in den Gleichungen (7) enthaltenen Funktionen fi, f|, ft unter den gleichen Bedingungen des stationären Zustandes wie die oben erwähnten Bedingungen, harmonische Funktionen. Also ist bei Verwendung des in Figur 7 dargestellten Blocks 12 zur Bildung der den Umformer steuernden Signale bei einem Schlupf "der Mittelwert" (mit einer Genauigkeit bis zu dem Wert der Hochfrequenzkompönente) der Ausgangsphasenspannungen des Umformers Ußj Uß, U^, ebenfalls eine harmonische Funk-
0O985O/O6aO
Venn die geregelte Energieversorgung zum Speisen der Asynchronmaschine
verwendet wird oder eine Spannungsversorgung mit einer Rückkopplung zur Steuerung des Statorstromes der Asynchronmaschine,
so kann der Schlupf (sliding mode) des Steuersystems durch Auswahl der Ableitung der korrespondierenden Statorstromkomponenten
der Asynchronmaschine aus zwei Sätzen möglicher Verte sichergestellt werden.
Bei Verwendung der bekannten Differentialgleichungen der Asynchronmaschine
und Differenzieren der Gleichung (1) erhält man:
dS. , , dl*
dt dt
dt dt
^2 f5 K3 dId
dt 2 1 dV (9)
wobei f^ und f~ kontinuierliche Funktionen der Bedingungen der
5 5
Asynchronmaschine sind und die Systemstörgrößen K^, K~ konstante
positive Koeffizienten sind, die durch die Parameter der Asynchronmaschine bestimmt werden. dl|/dt und dl*/dt sind Ableitungen
der Komponenten des Statorstromes der Asynchronmaschine in einem orthogonalen Koordinatensystem, das in der
Richtung des Rotorflußvektors ausgerichtet ist. Aus den Gleichungen (9) folgt, daß die Bedingung/für die Existenz eines
Schlupfes in dem Steuersystem der Asynchronmaschine in Abhängigkeit von dem Vorzeichen der Strukturumschaltfunktionen
S* und Sg erfüllt werden kann, wenn die Komponenten dl^/dt und
dl*/dt folgende Bedingungen eafiillen:
809850/0630
- 41 -
dlt
sgn = sgn S^,
dt Ί
dl*
sgn —3· = sgn SP (10)
dt ^
dt
(11)
Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung zur Steuerung der Asynchronmaschine, die in Figur 2 dargestellt ist, zeigt
Figur 9 ein Diagramm der möglichen Lagen der Vektoren dIVdt, dlVdt, die aus den zeitlichen Ableitungen der Komponenten der
Statorströme der Asynchronmaschine in einem Koordinatensystem bestehen, das an den Rotorflußvektor §gebunden ist, der mit
den möglichen Vorzeichenkombinationen der Strukturumschaltfunktionen S^ und Sp zusammenhängt.
Figur 10 zeigt ein weiter ausgeführtes Blockschaltbild des Blocks 14 der Vorrichtung zur Maschinensteuerung, mit einer
inneren Schleife für die Statorströme, die in Figur 2 dargestellt
ist. Der Block 14 zum Bilden der Sollwerte der Statorströme der Asynchronmaschine enthält folgendes: einen Block
19 oder Relaiselemente mit Hysterese, an deren Eingang das Ausgangssignal des Blocks 11, der die Strukturumschaltfunktionen
S^j und S2 bildet, angelegt ist; zwei Blocks mit Integriere
relementen 26 und 27, an deren Eingänge die Ausgangssignale
des Relaiselementeblocks 19 gelegt werden; einen Multipliziererblock 28, an dessen Eingänge die Ausgangssignale der Integriererelementeblocks
26 und 27 und die Rotorflußvektorkompo-
109850/0630
nenten φ^ und $a in einem stationären Koordinatensystem gelegt
werden; die Ausgangssignale des Multipliziererblocks 28 sind die Komponenten ]£ und I* des Sollstrome* des Stators der Asynchronmaschine
in einem stationären Koordinatensystem und werden dem Block15 zugeführt, der in der Vorrichtung für die Statorströme
der Asynchronmaschine enthalten ist. (Vgl. Figur 2.) Die Ausgangssignale der Integriererelementeblocks 26 und 27
sind die Komponenten IS bzw. I* des Statorsollstromes in einem Koordinatensystem, das sich mit dem Eotorflußvektor der Asynchronmaschine
zusammen dreht. Der Multiplizierdblock 28 verwirklicht
die Transformation der Komponenten I£ und I* in das stationäre Koordinatensystem (pc,^S), mit einer Genauigkeit bis
zu dem Multiplikator des Modulus des Rotorflußvektors der Asynchronmaschine.
Da der Eotorfluß der Asynchronmaschine in der Praxis in einigen Fällen auf dem Sollwert $* = konst. gehalten
wird, ist diese Multiplikation nicht notwendig und kann durch Auswahl der Verstärkungskoeffizieten für korrespondierende Grossen
berücksichtigt werden.
Figur 11 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild des Blocks 15,
der die Signale U|, Ug", U^ zur Steueiung des Umformers in dem
in Figur 2 dargestellten Steuersystem zeigt. Der Block 15 besteht aus folgenden Teilen: einem Block 21 zum Errechnen der
Projektionen V00 und V^ des Vektors, der aus der Differenz zwischen
den Komponenten der gemessenen Werte und der Sollwerte des Statorstromes der Asynchronmaschine in einem stationären
Koordinatensystem aus den Einheitsvektoren βρ, e«, e™ der Asynchronmaschine
zusammengesetzt ist. Ein Block 23 von Relaiselementen
mit Hysterese, an dessen Eingänge die Differenzen zwischen den entsprechenden Ausgangssignalen des Blocks 21 zum
Errechnen der Vektorprojektionen und des Ausgangssignals eines
Blocks 24- angelegt werden. Der Block 24 besteht aus einem Integriererelement,
an dessen Eingang die Summe der Ausgangssignale U£, Ujt, Um angelegt werden. Die Aus gangs signale des Blocks
Θ09Θ50/0630
15, d.h. die Signale, die den die Asynchronmaschine speisenden
Umformer steuern, sind die Ausgangssignale des Relaiselementeblocks
23.
Die Eingangs signale des Relaiselementeblocks 23» die mit S,,, S{
Sm bezeichnet sind, wenn die Werte der Koeffizienten so sind,
wie in Figur 11 dargestellt, werden durch die folgenden Differentialgleichungen
bestimmt:
dSp 4 4
dt \ έ Ά
^ - 4 - 4 *s
dt 22s
-£ = ά - 4 υφ (12)
dt ° * L
wobei fλ , f ο und f? kontinuierliche Funktionen sind und die
Größe Kp ein konstanter positiver Koeffizient, der durch die
Parameter der Asynchronmaschine bestimmt ist. Unter diskreter Variation der Größen UR, Ug, U^, wird in dem Gleichungssystem
(12) ein Schlupf (sliding mode) in dem Abschnitt der Gebiete Sj, = 0, So = 0, Sg, = 0, sofern die folgenden Bedingungen für
dessen Existenz erfüllt sind:
sgn UR = sgn SR sgn Ug = sgn Sg
sgn ϋφ = sgn S,p (13)
8098&0/06JO
1*1/4
A 1 y^4
/4
Bei einem stationären Zustand, bei dem die Winkeldrehgeschwindigkeit
des Rotors und das Lastdrehmoment der Asynchronmaschine kon-
4 4 4
stant ist, sind die Funktionen f^, f2» f*, die in den Gleichungen
(12) enthalten sind, sinusförmige Punktionen. Polglich gehorchen
bei einem Schlupf (sliding mode) die Ausgangsphasenspannungen
des die Asynchronmaschine speisenden Umformers ebenfalls dem sinusförmigen Gesetz (sofern der in Figur 11 dargestellte
Block 15 zur Bildung der Signale zur Steuerung der Änderung des
Umformers "im Mittel" verwendet wird, mit einer Präzision bis hinauf zu der Hochfrequenzkomponente). Wenn die Sinusförmigkeit
der "Mittelwerte" der Umformerphasenspannungen nicht obligatorisch ist (z.B. wenn die MascÜnenwicklungen ohne den Nulleiter
verbunden sind),dann können, unter Weglassen der Integralbedingung
der ein Dreiphasensystem bildenden Ausgangsspannungen des Umformers, die Leistungsindizes des gesteuerten elektrischen
Antriebes durch Verringerung der Anzahl der Kommutierungen des Umformerschalters verbessert werden. Die anderen iunktionalen
Charakteristiken des Steuersystems bleiben gleichwohl erhalten.
Figur 12 zeigt ein Blockschaltbild eines anderen in Figur 2 dargestellten
Blocks 15, der die Signale UÄ, US, UÄ für das Umformersteuersystem
bildet. Dieser Block realisiert den Steueralgorhythmus mit einer minimalen Anzahl von Umformerkommutierungen·
Der Block 15 besteht aus folgenden Teilen: einem Block 29» der
die Steuersignale U^, Ug, U£ bildet, an dessen Eingang die Signale
der Differenz zwischen den Komponenten der gemessenen Werte und der Solwerte der Statoeströme der Asynchronmaschine
in einem stationären Koordinatenystem und Relaissignalen A, B,
809660/0630
C, D, E, F (die in einem Block 30 gebildet werden), die die Phase
des Umformers bestimmen, wenn der Schalter in einer festen Stellung ist. Der Block 15 besteht weiterhin aus einem Block
30, der die Signale zur Auswahl derjenigen Umformerphase bildet, bei der zu einem vorgegebenen Zeitpunkt kein Umschalten erfolgt,
wobei an den Eingang des Blocks 30 Signale von einem Block 31 angelegt werden. Der Block 15 enthält weiterhin einen Block 31,
der die Komponenten U^ und Ui der effektiven Speisespannung
der Asynchronmaschine in einem stationären Koordinatensystem berechnet, wobei an Eingänge des Blockes 31 die Signale U£, US,
U^ zur Steuerung des in Figur 12 dargestellten, die Asynchronmaschine
speisenden Umformers zugeführt werden, wobei der Block 31 in einem offenen Steuerkreis verwendet werden kann. In diesem
Falle müssen die Ausgangssignale U£ und U| des Blocks 30
die Komponenten der gewünschten Speisespannung der Asynchronmaschine sein, die von der Einrichtung zur Festlegung der Spannung
erhalten werden. Weiterhin enthält der Block 15 Eingangssignale eines Blocks 32, der den Integralfehler des Sollwertes und des
gemessenen Wertes der Speisespannung der Asynchronmaschine berechnet, die in Figur 12 in gestrichelten Linien dargestellt
ist.
Figur 13a zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild des Blocks 30, der in dem in Figur 12 dargestellten Block 15 enthalten
ist, der die Signale zur Auswahl der nicht kommutierten Phase des die Asynchronmaschine speisenden Umformers bildet. Der
Block 30 besteht aus folgenden Geilen: einem Block 21, der die Projektionen des Vektors U* der effektiven Speisespannung der
Asynchronmaschine errechnet, deren Komponenten U^ und Ug in
einem stationären Koordinatensystem die Eingangssignale.des
Blocks 21 sind in bezug auf die Phasenorthogonalen £g, £„, £^
der Asynchronmaschine. Weiterhin enthält der Block 30 einen Relaiselementeblock 22, an dessen Eingang die Ausgangssignale
des Slocks 21 angelegt werden, sowie einen Block von Logik-
B09850/0630
elementen E^1 E2, E^, an deren Eingänge die Ausgangssignale des
Eelaiselementeblocks angelegt werden. Ausgangssignale A, C, E
und B, D, F aus dem Block 30 sind gleichzeitig Aus gangs signale des Eelaiselementeblocks 22 bzw. eines Blocks 33 der Logikelemente.
Die Logik, d.h. die Schaltfunktionen der Elemente E^., E2
E, wird durch die folgende Beziehung gegeben:
X | T | Z |
+1 | +1 | +1 |
-1 | +1 | -1 |
+1 | -1 | -1 |
-1 -1 +1
wobei X und Y die Eingangssignale der Logikelemente sind und
Z das Ausgangssignal·
Figur 13b zeigt ein Vektordiagramm der möglichen Werte der Ausgangssignale
des Logikblocks 33 «(für alle möglichen Lagen des Vektors U*), das die Funktion des Blocks 30 erläutert. Wie aus
Figur 13b zu sehen ist, ist die Ebene (ce,ß) in sechs Teile geteilt,
so, daß der Vektor U* einen minimalen Winkel mit den Phasenorthogonalen £g, £g, £ij der Asynchronmaschine bildet, wobei
die Signale F, D oder B gleich +1 sind. Im umgekehrten Pail
sind die Signale F, D oder B gleich -1.
Figur 14 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild des Blocks 29, der in dem in Figur 12 dargestellten Block 15 enthalten ist.
Der Block 29 bildet die Signale U^, Ug, UjJ zur Steuerung des die
Asynchronmaschine steuernden ÜBformers und besteht aus folgenden
Teilen: einem Block 21, der die Projektionen des Vektors berechnet, dessen Komponenten die Differenzen zwischen den Kompo-
809850/0630
nenten Y^ und "V^ der gemessenen Werte und der Sollwerte des stationären
Stromes der Asynchronmaschine in einem stationären Koordinatensystem sind, und zwar auf den Einheitsvektoren der Phasen
eR, eß, eT der Asynchronmaschine. Weiterhin enthält der
Block 29 einen Block 34, der Schalter K^, K2, K, und K^, K1-, Kg
enthält, wobei die Ausgangssignale des Blocks 21 den Eingängen
der Schalter K^, K2, K^ zugeführt werden. Die Differenzen zwischen
den korrespondierenden Ausgangssignalen des Blocks 21 und der Summe der Aus gangs signale der Schalter K^, K2, K^ werden
den oberen Eingängen der Schalter K^, Kj-, Kg zugeführt, während
die Ausgangsrelaissignale A, C, E, des Blocks 30, der in dem in Figur 12 dargestellten Block 15 enthalten ist, den unteren Eingängen
der Schalter K^, K,-, Kg zugeführt werden und die Ausgangsrelaissignale
F, D, B des oben erwähnten Blocks 30 den Steuereingängen der Schalter K,,, K^, K2 und K1-, K, und Kg zugeführt
werden. Weiterhin enthält der Block 29 einen Block 23 von Relaiselementen
mit Hysterese, deren Eingängen die Ausgangssignale des Blocks 34 zugeführt werden. Die Ausgangssignale des Blocks
29, d.h. die Signale zur Steuerung des die Asynchronmaschine speisenden Umformers, sind die Ausgangsrelaissignale des Blocks 23.
Entsprechend der Funktionslogik des Blocks 30 ist nur eines
der Ausgangssignale B, D, F des Blocks 30 zu irgendeinem Zeitpunkt gleich +1. Folglich ist zu irgendeinem Zeitpunkt nur einer
der Schalter K-1, K2, K, des Blocks 34- (der in dem Block 29
enthalten ist) eingeschaltet und nur einer der Schalter K^, K,-,
Kg läßt die Relaissignale E, C oder A, die von dem Ausgang des
Blocks 30 zugeführt werden, durch, während die Schalter K^, K2,
K^, K^, Kc, Kg in dem Zeitintervall, währenddessen der Vektor
der effektiven Spannung sich in einem der sechs schraffierten Gebiete in Figur 13b befindet, in einer festen Stellung bleiben.
Auf diese Weise ändert eines der Signale Up, Ug1 Um, die den Umformer
steuern, während dieses Zeitintervalles nicht sein Vor-
809850/0630
zeichen. Die Ausgangsspannung, die mit der relevanten Phase des
die Asynchronmaschine speisenden Umformers ändert sich ebenfalls nicht. Die Eingangssignale des Blocks 23, der in dem Block
29 enthalten ist, und die mit £Lj, Sg "bzw. S™ bezeichnet sind
und die in Figur 14 gezeigten Koeffizientenwerte haben, erfüllen
die folgenden Differentialgleichungen:
QOi f5 £5
dt 1 1
dt 1 1
dt <: ι ι
= O
(15)
1 | R | oder | S | oder | T |
J = | S | T | R | ||
k | T | R | S | ||
wobei f^ und f| Funktionen sind, die in dem vorgegebenen Intervall
kontinuierlich sind. Auf diese Weise wird, vorausgesetzt, daß die Existenzbedingungen (15) erfüllt sind, ein Schlupf
(sliding mode) mit S. = 0, S. = 0 in dem System errichtet und zwar mit einer Genauigkeit bis zur Hysterese der in dem Block
23 enthaltenen Relaiselemente. Folglich sind die Signale V00 und
Vo des Blocks 29 gleich Null mit einer Genauigkeit bis zur
Hysterese.
Figur 15a zeigt ein Vektordiagramm, das die Wirkungsweise des in Figur 12 dargestellten Blocks 15 erläutert, der in dem in
Figur 2 dargestellten Steuersystem für die Asynchronmaschine
enthalten ist. Sofern der Sffektivspannungsvektor U* in dem schaffierten Bereich der Figur 15a liegt, ändert sich die Ausgangsspannung
der Umformerphase R nicht und ist gleich +UQ. Bei
609850/0830
2813789
einem Schlupf (sliding mode) verändert sich die Spannung der Umformerphasen S und T derart, daß die effektive Sollwertspeisespannung
der Asynchronmaschine vorhanden ist. In diesem Falle sind vier Vektoren der Speisespannung möglich: 0, TJ^, Up, U6
und deren korrespondierende Zustände des Umformerschalters.
Figur 15b zeigt einen Verlauf der Ausgangsspannungen des !informers
über der Zeit, unter der Bedingung, daß die effektive Speisespannung der Asynchronmaschine sich sinusförmig verändert. Die
Intervalle, in denen die Ausgangsspannung der Phase R des die Asynchronmaschine speisenden Umformers ihr Vorzeichen nicht ändert,
sind in Figur 15b besonders bezeichnet. Wie aus Figur 15b
zu ersehen ist, ändert die Ausgangsspannung jeder der Phasen
Up, Ug, υ™ des die Asynchronmaschine speisenden Umformers während
einem Drittel der Periodendauer der harmonischen effektiven Spannung nicht ihr Vorzeichen, und zwar unabhängig von der Amplitude
der sich sinusförmig ändernden effektiven Speisespannung der Asynchronmaschine. Die Änderung der "mittleren"(mit einer
Genauigkeit bis zu der Hochfrequenzkomponente) Ausgangsphasenspannung des Umformers weicht in diesem Falle von der sinusförmigen
Form ab und sogar auch in dem stationären Zustand des Betriebes der Asynchronmaschine.
Figur 16 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild des Blocks 31, der in dem in Figur 12 dargestellten Block 15 enthiten ist,
und der die effektive Speisespannung der Asynchronmaschine errechnet. Der Block 31 besteht aus folgenden Teilen: zwei Blocks
21 zur Errechnung der Vektorprojektionen auf die Einheitsvektoren der Phasen eß, eg, e^ der Asynchronmaschine, wobei die Komponenten
$K und |L des Eotorflußvektors der Asynchronmaschine
an die Eingänge eines der Blocks 21 angelegt werden, während die Komponenten $λ und §OCt des Vektors j φ , die senkrecht auf
dem Rotorflußvektor der Asynchronmaschine stehen, den Eingängen des anderen Blocks 21 zugeführt werden. Weiterhin besteht
809850/0630
der Block 31 aus zwei Blocks 35» deren jeder drei Schaltelemente
enthält, an die die Ausgangssignale von den entsprechenden "beiden Blocks 21 an die nicht invertierenden und invertierenden
Eingänge der Schalter K^, K , K, jedes der Bocks 35 angelegt
werden. Die Relaissignale Uß* Ug, U^,, die den die Asynchronmaschine
speisenden Schalter steuern, werden den Steuereingängen der Schalter K1, Kg» K, "beider Blocks 35 zugeführt, während die
Ausgänge der Schalter K1, IL,, K, jedes der Blocks 35 auf summiert
werden. Der Block 31 enthält weiterhin zwei Blocks 24, die jeweils
aus einem Trägheitsmomentblock bestehen, deren Ausgangssignale die Ausgangssignale des Blocks 35 bilden. Weiterhin enthält
der Block 31 einen Block 28, der die Transformation des
Vektors, dessen KomponentenAusgangssignale des Blocks 24 sind, von einem Koordinatensystem (d, q), das sich zusammen mit dem
Rotorfluß dreht, in ein stationäres Koordinatensystem (oc,|3) durchführt.
Die Eingänge des Blocks 28 sind Ausgänge des Trägheitsmomentblocks
24 und die Komponenten $K und Φα des Rotorflußvektors der
Asynchronmaschine. Die Ausgangssignale des Blocks 28 sind die Komponenten t[* und Ui der Versorgungsspannung der Asynchronmaschine
(mit einer Genauigkeit, die durch den Multiplikator bestimmt wird). Seinem Vfeen nach ist der Block 31 ein Vektorfilter, der die Errechnung des Effektivwertes der Speisespannung
der Asynchronmaschine ohne eine Phasenverschiebung ermöglicht, wobei insbesondere der Schaltcharakter der Ausgangsspannung des
die Asynchronmaschine speisenden Umformers berücksichtigt ist.
Figur 17 zeigt ein weiter ausgeführtes Blockschaltbild des Blocks 32, der in den ii Figur 12 dargestellten Blocks enthalten
ist, und der den Integralfehler des gemessenen Wertes und des Sollwertes der Speisespannung der Asynchronmaschine errechnet.
Der Block 32 besteht aus folgenden Teilen: einem Block 36, der aus den Signalen Ug, U|, U£ einen zweidimensionalen Vektor der
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Spannung berechnet zur Steuerung des Umformers, der die Differenz zwischen den gemessenen Werten und den Sollwerten der Komponenten
des Speisespannungsvektors der Asynchronmaschine errechnet. Weiterhin enthält der Block 32 zwei Integriererblocks
26, deren Eingangssignale die Differenzen zwischen den Komponenten
des gemessenen Wertes und des Sollwertes der Speisespannung der Asynchronmaschine sind und deren Ausgänge der Integralfehler der Speisespannung der Asynchronmaschine ist.
Im bisherigen Text wurden die grundlegenden Methoden des Zusammensetzens
des Steuersystems der Asynchronmaschine aufgrund theoretischer Grundlagen des Steuersystems mit variabler Struktur
beschrieben und insbesondere auf der Grundlage der Einführung des Schlupfes (sliding mode) der Betriebsweise des Steuersystems.
Die Frequenz des Vorzeichenwechsels der Umschaltfunktionen und die Arbeitsfrequenz des Schalters des die Asynchronmaschine
speisenden Umformers kann in einem realisierten System hundert Hz bis zwei KHz liegen und wird durch das minimal zugelassene
Zeitintervall zwischen zwei Umschaltvorgängen (jedes
Leistungsschalters des Umformers bestimmt. Um die gewünschte Umschaltfrequenz auszuwählen, könnte man die entsprechende Frequenz
des Umschaltens der Hysterese von Eelaiselementen auswählen, die die Vorzeichen der Strukturumschaltfunktion bestimmen
und die Signale zur ümformersteuerung oder einen Block 37 verwenden, der in Figur 18a dargestellt ist, zur automatischen
Festlegung der Arbeitsfrequenz der Schaltelemente. Der Block 37 enthält drei identische Einrichtungen, deren jede mit
entsprechenden Ausgängen einer der Einrichtungen zur Bildung der ten beschriebenen Signale U£, Ug, U^ verbunden ist oder mit
den Eingängen von Einrichtungen, die die Eingangs signale der Kelaiselemente
von Einrichtungen zur Bildung der Signale UÄ, UX, U£, wobei die Ausgangsrelaissignale des Blocks 37 Signale für
die Steuerung der Schalter des die Asynchronmaschine steuernden Umformers sind.
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Jede der drei Einrichtungen des Blocks 37 enthält zwei Verstärker
1 und 2 mit positiver Eückkopplung: ein passives Trägheitsmomentnetzwerk,
das aus den Widerständen R und (1 + ») R und einem Kondensator C "besteht, wobei die Widerstände mit den Ausgangsanschlüssen
der entsprechenden Verstärker verbunden sind. Die Spannung des Kondensators C wird dem invertierenden Eingang
+ 1 des Verstärkers 2 zugeführt, während die Ausgangsspannung -U
des Verstärkers 2 über einen Widerstand K1R1 dem nicht invertierenden
Eingang des Verstärkers 1 zugeführt wird. Das Eingangssignal des Blocks 37 wird dem invertierenden Eingang des Ver-
+ 1
stärkers 1 zugeführt, die Aufgangs spannung U .. = - U des Verstärkers 1 ist das Ausgangssignal des Blocks 37· Die Betriebsweise
des Blocks 37 wird durch die Größe der Hysterese in Beziehung auf das Eingangssignal bestimmt und durch das Zeitintervall
T zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vorzeichenwechseln
des Ausgangssignales:
- 1
1 + K1
2 + K
2 (1+K)
ρ
RG ln(1+§) (16)
RG ln(1+§) (16)
Figur 18h zeigt ein Diagramm der Spannungsänderung an einigen
Punkten des Blocks 371 die dessen Funktionsweise erläutert.
Nachdem das Vorzeichen des Ausgangssignals des Umformern 1 gewechselt hat,ändert si±i die Spannung U1 des Kondensators exponentiell
mit der Zeitkonstanten ^2+K; ^q m^ der
2(1+K)
bedingung - U'/(1+K), deren Wert gleich der Hysterese des Verstärkers
2 ist. Die exponentielle Spannungsänderung an dem Kondensator 2 hat eine Dauer T bis zum Erreichen des Wertes
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- U0/(i+K). In diesem Intervall ändert die Ausgangsspannung des
Verstärkers 1 nicht ihr Vorzeichen ohne Rücksicht auf mögliche Änderungen des Vorzeichens und des Wertes der Eingangsspannung
des Blocks 37· Ist dieses Intervall verstrichen, so ändert die
Ausgangsspannung des Verstärkers 2 ihr Vorzeichen. Das Vorzeichen der Ausgangs spannung des Verstärkeis 1 wird danach durch das Vorzeichen
des Eingangssignales des Blocks 37 unter Berücksichtigung
des Hysteresewertes Δ bestimmt.
Bei Realisierung der Systeme zur Steuerung der Asynchronmaschine,
die erfindungsgemäß vorgeschlagen und in den Figuren 1 und 2
dargestellt sind, kann es nötig sein, eine Einrichtung zur Begrenzung des Statorstromes der Asynchronmaschine zu: verwenden,
der z.B. durch die maximal zulässigen Werte der Schalterströme in dem die Asynchronmaschine speisenden Umformers erklärbar
sind oder durch die maximal zulässige Leistungsstreuung in den Statorwindungen usw. Ein Blockschaltbild der Einrichtung zur
Begrenzung des Stromes in den in Figur 1 und 2 dargestellten Steuersystemen ist in Figur 19 dargestellt. Die Einrichtung zur
Begrenzung des Stromes besteht aus folgenden Teilen: einem Block 38, der zwischen den Blocks 11 und 12 des in Figur 1 dargestellten
Systems angeordnet ist ode^zwischen den Blocks 11 und 14 des in Figur 2 dargestellten Steuersystems und der aus
Schaltern IL, und IL-, besteht, die die Strukturumschaltfunktionen
S2j und Si bilden, die den Funktionen S^ und V bzw. S2 oder M1
gleich sind. Weiterhin ist ein Block 39 vorgesehen, der aus dem oben beschriebenen Block 28 besteht und der die Größen V
und M1 bildet, die den Größen Ia$oc + 1«$» bzw. 1^$^ - IgI00
sind. Weiterhin ist ein Block 40 vorgesehen, der Relaissignale O1 und O2 zur Steuerung der Schalter K2 und K^ des Blocks 38
bildet aufgrund von Eingangs signal en, die Komponenten der Statorströme Ia und I5 der Asynchronmaschine sind. Die Größe M1 ist
proportional zu dem Drehmoment der Asynchronmaschine und die Größe V ist gleich dem Skalarprodukt des Statorstromvektors
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und des Maschinenrotorflueses, wobei es die Stromkomponente I,
bfflfcimmt, die den magnetischen Fluß bildet. Die Eelaissignale
0Λ und O0 zur Steuerung der Schalter K und K0 gehorchen dem
folgenden Gesetz:
f+1 wenn
O1 = ,
O1 = ,
-1 wenn
C+Λ wenn
v-1 wenn τ. /ρ C7)
wobei I Jj18I- - max {|IRI>
IIgI , |l,jj j , der Maximalwert des
Fhasenstromes des die Asynchronmaschine speisenden Umformers. P,, und Pp sind die zugelassenen Sollwerte der Umformerphasenströme.
Die Werte von P^. und P~ müssen kleiner sein als der
maximal zugelassene Wert der Umformerphasenströme und P^
< P2-Sofern O^ « O2 = -1, d.h., wenn der Statorstrom der Asynchronmaschine
die Werte P^ und P2 nicht überschreitet, so sind die
Schalter K^ und K2 des Blocks 38, die in Figur 19 dargestellt
sind, in ihrer oberen Stellung, d.h. Sl" - Sp und SJ = S-..
Figur 20a zeigt ein Vektordiagramm, das die Auswahl der zugelassenen
Werte der Phasenstöme P-1. und P2 erläutert. Die Einführung
der zwei Vergleichspegel von P^ und P2 und der zwei
Signale O^ und Op zur Schaltersteuerung ermöglichen das Einzufügen
der folgenden Funkt ions größen zu dem Steuersystem: Ist der Phasenpunkt S » (S^, S2) außerhalb des Schlupfbereiches
j S^A1 und IS Ni^2, und ist der magnetische Kreis durch
den maximal möglichen Strom I^ » ^inst * P2 maenetisiert» so
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wird der Maschinenrotorfluß dazu neigen, den Sollwert $* "bei
der maximal möglichen Geschwindigkeit zu erreichen. Ist ein Schlupf in dem Gebiet S- = 0 (insbesondere der Maschinenrotor
ist ausreichend magnetisiert) errichtet, jedoch|sJ>Ap* so is-fc
Iinst=I>1' wobei die Statorstromkomponente I^, die den Maschinenrotor
magnetisiert, in Übereinstimmung mit der geforderten Ändernng des Rotorflusses φ und der Statorstromkomponente I , die
das Drehmoment M bildet, so groß wie möglich gehalten, unter Berücksichtigung der Grenzbedingungen des Umformerphasenstromes
^inst'^i* In anderen fällen beeinflußt die Einrichtung zur Begrenzung
der Ströme die Funktion der oben beschriebenen Systeme zur Steuerung der Asynchronmaschine nicht.
Figur 20b zeigt ein Diagranm des Startens einer nicht magnetisierten
Asynchronmaschine und dessen Umkehrung unter Verwendung des Systems zur Steuerung der Winkelgeschwindigkeit der
Rotordrehung, das die Funktion zur Begrenzung des Phasenstromes des die Asynchronmaschine speisenden Umformers erläutert. Es
sei angenommen, daß der Sollwert des Rotorflusses der Asynchronmaschine konstant sei, φ* = const, das Lastdrehmoment nicht vorhanden
sei, Mj-pO und der Sollwert der Drehgeschwindigkeit N*
zum Zeitpunkt t-, in einer stufigen Änderung heruntergeht. Während
des Startzeitintervalles 0 bis t,, ist der Umformerphasenstrom
auf. den Pegel P2 begrenzt, wobei der Maschinenrotorfluß
bei der maximal möglichen Geschwindigkeit unter der Begrenzung des Sollstromes anwächst. Zum Zeitpunkt t = t^ ist
ein Schlupf (sliding mode) auf der Strukturschlupfebene. S^=O,
wobei dann bei einem Start der Rotorfluß sich in Übereinstimmung mit der Schlupfgleichung (3) exponentiell verändert. In
dem Intervall t- bis tp ist der Umformerphasenstrom auf den Pegel
P^ begrenzt, wobei die Rotorwinkelgeschwindigkeit der Rotation
N sich auf die maximal mögliche Geschwindigkeit verändert. Zum Zeitpunkt t = to ist ein Schlupf (sliding mode) auf
der Schlupfebene der Struktur Sp=O errichtet. Bei einem Start
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ändert sich dann die Rotorwinkelgeschwindigkeit exponentiell in
Abhängigkeit von der Schlupf gleichung (3). Venn der Sollwert der Rotorwinkelgeschwindigkeit N* in einer Stufe heruntergeht (umgekehrtes
Kommando), so sind zum Zeitpunkt t = t, weitere Schritte analog zu den Schritten des Anwachsens und der Stabilisierung
der Winkelgeschwindigkeit in den Intervallen t* bis t~,
■^2 "bis t,.
Figur 21 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild des Blocks 4O1 der erfindungsgemäß vorgeschlagen wurde und der in Figur
dargestellt ist. Der Block 40 besteht aus folgenden Teilen: einem Block 21, der die Projektionen des Maschinenvektorstromes (SoIl-
und Istwerte) auf den Einheitsvektoren e^, e«» e™ der Phasen
der Asynchronmaschine, d.h. der Strom der Phasen Iß, Ig, 1™ des
Umformers bildet. Weiterhin enthält der Block 40 zwei gleiche Elektronikanordnungen, die aus Verstärkers 1 bis 7» Dioden D1
bis D6 und Widerständen bestehen, wobei jede dieser Anordnung ein Relaissignal O-1 und O^ zur Steuerung der Schalter K2 und
K^ des Blocks 38 zur Begrenzung des Stromes, der in Figur 19
dargestellt ist, bildet. Die Verstärker 1 bis 6 sind Komparatoren, die die Größen IR, Ig, I^ der Umformerphasenströme mit den
Werten - P^ oder - Pp vergleichen, die von Potentiometern und
dem invertierenden Verstärker 7 vorgegeben sind. Die Dioden D1 bis D6 sind in der Schaltanordnung verbunden zum Auswählen des
maximalen Signals an den Ausgängen der Komparator-Verstärker 1 bis 6.
Wie weiter oben erläutert, genügt es zur Errichtung eines
Schlupfes (sliding mode) in der Strukturschlupfebene S^»0,
Sp-O bei einem Steuersystem mit einer inneren Kontur aufgrund
des Maschinenstatorstromes (dargestellt in Figur 2) die Komponenten
dl?/dt und dlVdt aus zwei möglichen Werten auszuwählen,
wobei beide Komponenten die Gleichungen (10) und (11) erfüllen. Die Funktionen f^ und f|, die in den Gleichungen (9) und den Un-
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gleichungen (11) angeführt sind, werden beim stationären Zustand
des Betriebes der Asynchronmaschine gleich Null, wobei die Winkelgeschwindigkeit
des Eotors N und das Lastdrehmoment KL- konstant sind. Dies rührt insbesondere aus der Tatsache, daß die
Komponenten des Statorstromes I£ und I* im stationären Zustand
konstant sind. Daher ist es in diesem Falle ausreichend, um die Bedingung der Existenz eines Schlupfes (11) sicherzustellen, die
Komponenten dli/dt und dl*/dt aus einem Satz willkürlicher,
kleiner Werte auszuwählen. Andererseits wachsen die Punktionen £1 und f~ bei flüchtigen dynamischen Betriebsbedingungen an und
es ist zur Erfüllung der Schlupfexistenzbedingungen notwendig, die Komponenten dl^/dt so auszuwählen, daß sie in ihrem Absolutwert
ausreichend groß sind. Es tritt also die Möglichkeit auf, die Werte der Komponenten der Ableitungen der Statorströme der
Asynchronmaschine in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Steuersystems der Asynchronmaschine zu verändern. Die Tatsache,
daß eine solche Veränderung wünschenswert ist, ist daraus zu ersehen, daß bei einer begrenzten und im Normalfalle festen Effektivfrequenz
der Umschaltung der Elemente, die die Auswahl der SteuerungsSystemstruktur bestimmen, die Amplitude der Abweichung
der Maschinenstatorstromkomponenten It und I* proportional dem Wert der Unterbrechungen der korrespondierenden Komponenten
der Stromableitungen dlt/dt und dl*/dt ist. Eine Verringerung
der Amplitude der Abweichung der Stromkomponenten auf minimal mögliche Werte ermöglicht eine Vergrößerung der Betriebsgenauigkeit
des Steuersystems, da die Betriebsbedingungen der inneren Kontur aufgrund des Statorstromes der Asynchronmaschine
einfacher werden.
Figur 22 zeigt ein Blockschaltbild des Blocks 19 zur automatischen
Festlegung der Werte der Diskontinuitäten der Ableitungen der Maschinenstafcorstromkomponenten, der erfindungsgemäß
vorgesdiLagen wird. Der Block 19 zur automatischen Festlegung der Werte besteht aus folgenden Teilen: einem Relaisele-
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ment 1 mit Hysterese, das das Vorzeichen der Strukturumschaltfunktion
S,. und Sp bildet; aus zwei Integriererelementen 2 und
3, jeweils mit zweiseitiger Begrenzung, wobei der untere Grenzwert des Integrators 2 und der obere Grenzwert des Integrators
3 gleich Null sind, während der obere Grenzwert des Integrators 2 und der untere Grenzwert des Integrators 3 gleich dem Maximalwert
der Ableitungen der Statorstromkomponenten, mit denen der Betrieb der inneren Kontur aufgrund des Statorstromes möglich
ist. An die Eingänge der Integratoren 2 und 3 wird die Summe
der Ausgangssignale des Relaiselementes 1 und den konstanten
Signalen + or bzw. -α angelegt. Die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Integratoren 2 und 3 wird dem invertierenden
und nicht invertierenden Eingang des Schalters zugeführt, der von den AusgangsSignalen des Relaiselementes 1 gesteuert wird.
Das Ausgangssignal dieses Schalters K ist auch das Ausgangssignal des Blocks 19. Folglich ist das Ausgangssignal des
Blocks 19 gleich A s-, i = 1»2, wobei A die Differenz zwischen
den AusgangsSignalen der Integratoren 2 und 3 ist, die
den Wert der Diskontinuität der Ableitung der Statorstromkomponenten der Asynchronmaschine bestimmen. Bei einem Schlupf ist
die Größe A automatisch so gesetzt (in den Bereich der festgelegten Grenzwerte der Integratoren 2 und 3), daß der zeitliche
Mittelwert des Ausgangssignals des Relaiselementes 1 konstant ist und gleich +cc oder - α . Die Zeitkonstanten 0? der Integratoren
2 und 3 bestimmen die Geschwindigkeit des automatischen Setzens der Größe A und sind in Beziehung zu der realisierten
Frequenz f des Vorzeichenwechsels des Ausgangselementes 1 auszuwählen, insbesondere T Ä * .
Figur 23 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild der Einrichtung
41 zum automatischen Setzen der Werte der Diskontinuitäten der Ableitung der Statorstromkomponenten, die in Figur 22 dargestellt
ist und der Einrichtung zur Begrenzung des Statorstro—
mes, die in Figur 19 dargestellt ist. Die Einrichtung 41 be-
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steht aus folgenden Teilen: zwei Integriererelementen mit Begrenzung,
die durch Verstärker 1 und 2 verwirklicht sind, wobei zur Polaritätsbegrenzung der Ausgangssignale der Verstärker
Dioden Dx, und Dp verwendet sind, die in einem Rückkopplungsschaltkreis
des Verstärkers verbunden sind. Der Grenzwert des Ausgangssignales wird durch die natürliche Begrenzung der Verstärkerspannung
erreicht. An die Eingänge der Verstärker 1 und 2 wird die Summe der Relaissignale sgn S^ oder sgn Sp und den
Größen ex und - oc zugeführt. Weiterhin enthält die Einrichtung
zwei Summierer der Ausgangssignale der Integrierer 1 und 2, die in Verstärkern 3 und 4 verwirklicht sind, wobei das Ausgangssignal
des Summierers 3 positiv ist und sein Wert gleich dem negativen Ausgangssignal des Summierers 4 ist. Weiteihin enthält
die Einrichtung 41 einen Schalter, der durch Transistoren T,- und
Tp verwirklicht ist, die den Eingang eines Integrierers 5 mit
den Ausgängen der Summierer 3 oder 4 verbinden und die durch das Ausgangs signal sgn S^ oder sgn Sp der Einrichtung 41 gesteuert
werden. Der Integrator 5 ist in einem Rückkopplungskreis über Relaiselemente 6 rückgekoppelt und bildet das Vorzeichen
des Ausgangssignals des Integrierers 5· Weiterhin enthält
die Einrichtung 41 einen Schalter, der durch einen FET-Transistor T^, verwirklicht wird und durch ein Signal der Strombegrenzung
0 und 0 gesteuert wird. Das Ausgangssignal des
1 ρ
Integrierers 5 ist eine Komponente It oder I* des Sollstatorstromes
der Asynchronmaschine und wird der Einrichtung zur Bildung der Koordinaten 28 des Blocks 14 zugeführt, die den Sollstatorstrom
Tj^ und IS in einem stationären Koordinatensystem
bildet.
Es sei darauf hingewiesen, daß in manchen Fällen der Steuerung einer Asynchronmaschine es ausreichend ist, den Rotorfluß konstant
zu halten oder während der Zeit des Betriebes des Steuersystems langsam zu verändern und daß die Flußregelkontur nicht
irgendwelche genauen Bedingungen für die Qualität des Folgens
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des gegebenen Eotorflußwertes $· erfüllen muß. Das in Figur 2
dargestellte Maschinensteuersystem kann vereinfacht werden. Die Vereinfachung der Schaltkreismittel, die die Statorstromkomponente
I£ bilden, die den Hotorfluß bestimmt, erfolgt auf folgen
de Weise:
wobei §, der Rotorflußmodulus (in dem Koordinatensystem (d,q))
der Asynchronmaschine ist, der mit dem HotorfIuB φ = ($, t o)
verknüpft ist. K ist ein konstanter Koeffizient. Mit Einsetzen der Gleichung (18) in die Differentialgleichungen des Hotorflusses
der Asynchronmaschine erhält man:
dt Lr
Sofern die Differenz φ-φ* klein ist oder exakter, wenn
($-$*)/$ <<1, so ändert sich der Koeffizient auf der rechten
Seite der Gleichung(19)vor der Differenz zwischen dem gemessenen
und dem Sollrotorfluß vernachläßigbar und kann als konstant angesehen werden. Das Änderungsgesetz des gemessenen Rotorflußwertes
wird etwa exponentiell sein mit der Zeitkonstanten Lj/2 $ *R Lj1K. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn die
Differenz zwischen dem gemessenen und dem Sollflußwert groß genug ist, die Statorstromkomponente I^ der Asynchronmaschine
durch die Wirkung der Einrichtung zur Strombegrenzung begrenzt wird. Folglich ist das Gesetz zur Bildung der Komponente I? (18)
gerade für kleine Werte der Differenz zwischen dem gemessenen und dem Sollflußwert anwendbar.
Ein Blockschaltbild einer vereinfachten Einrichtung zur Rotor-
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flußsteuerung,die in dem oben beschriebenen Steuersystem beschrieben
wurde, ist in Figur 24 dargestellt. Biese Vereinfachte Einrichtung besteht aus folgenden Teilen: einem Block 42, der
ein Signal proportional der Differenz $-$♦ bildet oder ein Signal,
das zur Erfüllung der Bedingung für die Strombegrenzung I.. ^=Pp
ausreichend ist. Das Ausgangssignal des Blocks 42 wird den Eingängen von Multiplizierern 1 und 2 zugeführt, die in dem Block
28 der Einrichtung 14 zur Bildung des Stromsollwertes enthalten sind, der in Figur 10 dargestellt ist. Die Statorstromkomponente
der Asynchronmaschine, die dem Rotorfluß (zweiter Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (18)) proportional ist,
wird durch Auf summieren der Komponenten J00 und <L gebildet, mit
den Ausgangssignalen der Multiplizierer 1 und 2 des Blocks 28. Der Block 42 besteht aus Multiplizierern 1 und 2, die ein Signal
proportional der Differenz zwischen dem gemessenen und dem Sollrotorflußwert bilden, wobei der Verstärker 2 in einem dynamischen
Schaltkreis mit Rückkopplung eingeschlossen ist, der aus einem Komparator 3, einem durch einen FET-Transistor T verwirklichten
Schalter besteht und durch das Relaisausgangssignal Oo der Einrichtung zur Strombegrenzung, die in Figur 21 dargestellt
ist, geregelt wird und weiterhin aus einem Trägheitsmomentblock, der durch einen Verstärker 4 verwirklicht ist. Die
Zeitkonstante des Trägheitsmomentblocks 4 wird durch die effektive Arbeitsfrequenz f ausgewählt, die die Struktur des Steuersystems
umschaltet, wobei Τ»τ ist.
Weiter oben wurde angenommen, daß die Systeme zur Steuerung der Asynchronmaschine, die erfindungsgemäß vorgeschlagen wurden
und in den Figuren 1 und 2 dargestellt sind, Blocks 4, 5, 6,
7, 8, 9» 10 enthalten, zur Erlangung der Information über das
Drehmoment M, die Winkelstellung des Rotors Θ, die Winkelgeschwindigkeit des Rotors N, die Winkelbeschleunigung £, den
magnetischen Fluß des Rotors Φ, die zeitliche Ableitung/des
Rotorflußwertes und der Rotorflußkomponenten Φα und §>g.
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Im folgenden sollen nun detaillierter die Informationsblocks 4 bis 10, in den Fällen, wenn sie tatächlich Blocks zur Errechnung
korrespondierender Größen sind, betrachtet werden. Das Problem der Errechnung der benötigten Größen für die Synthese
des Asynchronmaschinensteuerungssystems wurde bereib erwähnt, als die Einrichtung zur Begrenzung des Asynchronmaschinenstatorstromes
erläutert wurde. Beispielsweise die Einrichtung zur Statorstrombegrenzung,die in Figur 19 dargestellt und im Block
39 enthalten ist, die die Größe 1" = I^Φα - *a$cc Proportional zu
dem Drehmoment M der Asynchronmaschine bildet (mit dem Proportionalitätsfaktor Ϊ·=) und die Größe V, die gleich dem Skalarprodukt
des Rotorflußvektors $ und des Statorstromesfder Asynchronmaschine
ist, also V = I0^ + !giflc·
Figur 25 zeigt ein Blockschaltbild des Blocks 43, der das Quadrat
des Rotorflußmodolus $ bildet und die Größe deren Zeitableitung
E. Der Block 43 besteht aus zwei Multiplizieren 1 und 2, die
ρ ρ
das Quadrat der Komponenten φ£ und $r des Rotorflußvektors bilden
und aus zwei Summierern. Die Summe der Ausgangssignale der
Multiplizierer 1 und 2 des Blocks 43 ist das Quadrat des Rotor-Il
flußmodolus φ. Die Summe der Größen φ und V, die in dem in Figur
19 dargestellten Block der Einrichtung zur Strombegrenzung errechnet werden, ist die zeitliche Ableitung E der Größe φ. in
diesen Fällen sind die Summationskoeffizienten gleich j^· ,
R γ— und werden durch die Parameter der verwendeten r Asynchronmaschine
bestimmt. Die Wirkungsweise des Blocks 43 basiert auf der Differentialgleichung des Asynchronmaschinenrotorkreises:
RL,
^ (20)
Die Komponenten ^04 und φ« des Rotorflusses können unter Verwendung
des Modells des Asynchronmaschinenrotorkreises berechnet
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werden. Die Differentialgleichungen des Rotorkreises sind in Beziehung auf die Rotorflußkomponenten φ^ und $θ in einem stationären
Koordinatensystem beschrieben und haben folgende Formen:
d$„. R^ EL.
dt Lr α Lr
dt Lr α Lr
I^^H Q (22)
P =
Auf diese Weise kann man auf der Basis der bekannten (d.h. gemessenen)
Winkelgeschwindigkeit/des Rotors und der Stromkomponenten Ia und I- die Komponenten ^06 und § des Asynchronmaschinenrotorflusses
berechnen.
Ein Blockschaltbild einer Einrichtung 44 zur Errechnung der Komponenten
φα und §ß des Rotorflusses ist in Figur 26 dargestellt.
Die Einrichtung 44 besteht aus folgenden Teilen: zwei Multiplizierern 1 und 2, die die Größen P und Q bilden und aus einem
Block 45, der die dynamischen Verbindungen der Gleichung (21)
verwirklichen.
Figur 27 zeigt ein weiter ausgeführtes Schaltbild des Blocks 45,
der in dem Block 44 zur Errechnung der Asynchronmaschinenrotorflußkomponenten
φ^ und φ enthalten ist. Der Block 45 besteht
aus folgenden Teilen: Verstärkern 1 bis 6, die den ersten (Verstärker
Λ bis 5) und zväten (Verstärker 4 bis 6) Teil der Differentialgleichung
(21) verwirklichen. Für die Realisierung der
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Einrichtung zur Errechnung der Rotorflußkomponenten $α und $Λ ,
die in Figur 26 dargestellt ist, wird die Information der Winkelgeschwindigkeit N benötigt. Wenn die Verwendung eines Meßumformers,
der die Botorwinkelgeschwindigkeit miß$, nicht erwünscht
ist, kann die Einrichtung zur Errechnung der Rotorflußkomponenten $tt und §. , der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors
N, basierend auf den bekannten (gemessenen) Komponenten Ift und
I- des Statorstromes und der Komponenten üa und Uß der Asynchronmaschinenspeisespannung,
die in Figur 28 dargestellt ist, verwendet werden. Die Wirkungsweise der Einrichtung 46 zur Errechnung
der Komponenten § und * des Rotorflusses und der Geschwindigkeit
der Rotordrehung N basiert auf dem Einbringen des Schlupfes (sliding mode) in das System, das aus einer Asynchronmaschine
und den Modellen der Rotor- und Statorkreise der Maschine besteht. Der Statorkreis wird durch folgende Differentialgleichung
beschrieben:
dt <SLa L dt S α oc
Die Differentialgleichungen des Asynchronmaschinenrotorkreises
(21) wurden oben angegeben. Die Einrichtung 46 besteht aus einem Block 45, der den Asynchronmaschinenrotorkreis nachbildet
und in Figur 27 dargestellt ist. Ein Block 47 bildet den Maschinenstatorkreis nach, wobei an dessen Eingänge die Komponenten
U0. und Ug des Asynchronmaschinenspannungsvektors angelegt
werden. Ein Block 48 besteht aus Multiplizierern 1 und 2, dessen Eingänge die Differenzen zwischen den Modell- ( Ausgange
von Block 47) und Meß-Werten der Statorstromkomponenten und
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den Komponenten des Maschinenrotorflusses (Ausgangssignale des
Blocks 45) darstellen. Weiterhin ist ein Eelaiselement vorgesellen,
dessen Eingang die Größe S ist, d.h. die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Multiplizierer 1 und 2. Weiterhin
sind Schalter K^ und Kg vorhanden, an deren invertierende
Eingänge die Ausgangssignale des Modells dss Rotorschaltkreises 45 zugeführt werden, d.h. die Komponenten $a und f des Asynchronmas
chinenrotorflusses. Ausgangssignale P und Q der Schalter K^ und Kg werden den Eingängen des Rotorkreismodelles 45
zugeführt. Die Ausgangssignale der Einrichtung 46 sind die Komponenten fft und $„ des Asynchronmaschinenrotorflusses, der in
dem Block 45 errechnet wurde und weiterhin die Ausgangssignale
des Eelaiselementes N1, das die Information über die Rotationsgeschwindigkeit
der Asynchronmaschine enthält.
Ein detaillierteres Schaltbild, d.h. ein generelles elektrisches Schaltbild des Blocks 47, der den Asynchronmaschinenstatorkreis
nachbildet, ist in Figur 29 dargestellt. Die Struktur des Blocks 47 ist in Übereinstimmung mit den Differentialgleichungen
des Statorkreises (23) und ist identisch mit der Struktur des Blocks 45, also des Modells des Asynchronmaschinenrotorkreises.
Die Größe S wird in dem Block 46 erzeugt zur Errechnung der Komponenten ^und |L des Flusses und der Rotationsgeschwindigkeit
des Rotors N. Die Größe S ist in Figur 28 in folgender Form dargestellt:
S -ΔΙβ^-^#β (24)
wobei AIft und ΔI0 die Differenz zwischen den errechneten (im
Block 47) und gemessenen Komponenten des Asynchronmas chinenstatorstromes in einem stationären Koordinatensystem ist. <fa undjL
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sind die Ausgangssignale des Blocks 45. Durch Differenzieren
der Gleichung (24) nach der Zeit und Verwendung der bekannten Differentialgleichungen des Modells des Rotorkreises (21) und
Statorkreises (22) der Asynchronmaschine kann man erhalten:
ds f. A
— = f? + (N - sgnS) K^ . § (25)
dt ' '
wobei f^ eine kontinuierliche Funktion ist, K^ ein konstanter
Koeffizient, der durch die Parameter der verwendeten Asynchronmaschine bestimmt wird. Um die Gleichung (25) zu erhalten, werden
Verbindungen zwischen Eingangssignalen P und Q des Blocks und Ausgangssignalen sgn S des Relaiselementes und der Schalter
K^. und K~ des Blocks 48, der in dem Block 46 enthalten ist, verwendet.
Aus Gleichung (25) folgt, daß, wenn die Bedingung 6 4
> |fij
K6, 4 >
|fij + HK^iI (26)
erfüllt ist, ein Schlupf in der Strukturumschaltebene S = O
möglich ist. Ist ein Schlupf errichtet, so streben die Komponenten des Statorstromes und des Rotorflusses, die in den in
dem Block 46 enthaltenen Blocks 47 und 45 errechnet wurden,
zu den gemessenen Werten hin, wobei die Funktion f^ gegen Null
strebt, und das Ausgangssignal N1 = sgn S des Relaiselementes
gleich dem gemessenen Wert der Rotordrehgeschwindigkeit ist. (mit einer Genauigkeit, die durch die Hochfrequenzkomponente
bestimmt wird).
Die Information über die Geschwindigkeit der Rotordrehung N kann durch Verwendung eines Filters erhalten werden, das die Mittelkomponente
des Ausgangssignals N* auswählt. Ein Analogfilter
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kann zum Erhalten der Information über die Geschwindigkeit der
Rotordrehung N verwendet werden, wenn ein Geschwindigkeitsimpulsgenerator
oder ein Tachogenerator verwendet wird. Wenn ein adäquat differenzierendes Filter verwendet wird, so kann die
Information über die WinkeltEschleunigung des Asynchronmaschinenrotors
erhalten werden. Allerdings verformt ein reales Filter in signifikanter V/eise die Information über die Winkelgeschwindigkeit
und die Winkelbeschleunigung des Hotors im Bereich der Hochfrequenzkomponenten des Spektrums. Diese Tatsache nacht die
Synthese von sehr schnellen Systemen zur Steuerung von Asynchronmaschinen schwieriger, indem z.B. ein Stabilitätsverlust
des Steuersystems bei hohen Werten der Verstärkung des entsprechenden Reglers auftritt. Gleichzeitig müssen für die Synthese
des oben beschriebenen Asynchronmasehinensteuersystems, das in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, die Informationsteile über
die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelbeschleunigung des Rotors
von einer ausreichend hohen Qualität sein, da die dynamische Sicht-Idealität der unterschiedlichen Teile, die in dem
verwendeten mathematischen Modell des System-prozesses nicht berücksichtigt
wurden, vor allem die Langsamkeit der Filter, zu einem unzulässigen Absinken der Arbeitsfrequenz der Relais- und
Schaltelemente, die die Struktur des Steuersystems bestimmen, resultieren kann.
Zur Kompensation der dynamischen Nicht-Idealität der Einrichtungen
zum Filtern und Differenzieren wird die Verwendung eines Verfahrens zur Parallelkorrektur vorgeschlagen. Zur Erläuterung
dieses Verfahrens zeigt Figur 30a einen Teil eines Strukturschaltbildes einer Asynchronmaschine, das mit der mechanischen
Zeitkonstante des Rotors, des verringerten Trägheitsmomentes J der Asynchronmaschinenrotorlast, übereinstimmt und
mit der gewünschten (vom Gesichtspunkt der Synthese des Steuersystems) "idealen" Übertragungsfunktion des Filters W0 (das
möglicherweise nicht realisiert werden kann). Die Ausgangskoor-
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dinate y des Filters kann "beispielsweise die Drehgeschwindigkeit
oder die Rotorwinkelbeschleunigung sein. In diesen Fällen ist WQ = Λ bzw. WQ = p.
Figur 30 zeigt den gleichen Teil des Strukturschaltbildes mit einem realisierbaren Filter, dessen übertragungsfunktion mit
W^ bezeichnet ist. Neben der Forderung der physikalischen Realisierbarkeit
können an die Filterübertragungsfunktion zusätzliche Bedingungen geknüpft werden, als Folge der Besonderheit der
in dem Steuersystem verwendeten Elemente. Beispielsweise, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Maschinenrotors N durch einen
Geschwindigkeitsimpulsgenerator gemessen wird, oder wenn sie
in der Information über den Mittelwert des Ausgangssignales
des Relaiselementes enthalten ist, das aus der Einrichtung 46 zum Errechnen der Komponenten des Rotorflusses und der Geschwindigkeit
der Maschinendrehung enthalten ist, (dargestellt in Figur 28) dann sollte das Filter W-1 die Impulse des Ausgangssignales
filtern, wobei es die Komponenten des Ausgangssignales trennt. Folglich sollte die Differenz zwischen der
Potenz der Größe (power of denomination) und dem Zählerpolynom der Übertragungsfunktion W^. mindestens Λ sein. Zur Kompensation
der vorhandenen dynamischen Nicht-Idealität wird die Verwendung eines Filters mit einer Übertragungsfunktion Wg vorgeschlagen,
das physikalisch realisiert werden kann und an dessen Eingang die Differenz zwischen dem elektrischen Moment M
und dem Lastmoment M^ der Asynchronmaschine angelegt ist. Wenn
die Bedingungen der Kompensation der dynamischen Nicht-Idealität erfüllt sind, so ist
Wo (p) - W1 (p)
W (p) » 2 (27)
W (p) » 2 (27)
2 Jp
die totale Übertragungsfunktion des Schaltkreises, dLe in Figur 30b dargestellt ist. Diese Funktion stimmt mit der idealen Übertragungsfunktion des Kreises überein, die in Figur 30a darge-
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stellt ist. Die Ausgangssignale der oben beschriebenen Schaltkreise
werden übereinstimmen,mit einer Genauigkeit bis zu, z.B., der Dämpfungskomponente des Einschwingvorganges, die aufgrund
der unterschiedlichen Anfangsbedingungen der Ausgangssignale
des Filters auftreten kann.
Wenn das Lastdrehmoment Mj- der Asynchronmaschine nicht gemessen
wird, so kann der Eingang des Filters W^ ein Signal sein, das
dem Drehmoment M der Asynchronmaschine proportional ist und von einem Meßwertumformer gemessen wird oder von den oben beschriebenen
Einrechnungen zur Drehmomentberechnung. In diesem Falle sollte die Übertragungsfunktion der folgenden zusätzlichen Bedingung
gehorchen:
Q(p)
Eine Erfüllung dieser Gleichung (28) wird durch eine adäquate
Auswahl der Übertragungsfunktion W^ erreicht, die der Bedingung
der Möglichkeit ihrer physikalischen Realisation genügt und der Bedingung zur Kompensation der dynamischen Nicht-Idealität
(27). Wenn die durch die Gleichung (28) bestimmte Übertragungsfunktion W2 die Bedingung der Kompensation der Nicht-Idealität
(27) erfüllt und wenn m = 1 die Filter-verstärkung ist und
weiterhin die Übertragungsfunktion W2 eine konstante Komponente des Eingangssignals gleich Null ist, dann sind die beiden
diskutierten Fälle der Verwendung des Filters W2 äquivalent, sofern das Lastdrehmoment M^ der Asynchronmaschine konstant ist
oder sich langsam genug ändert.
Figur 31 zeigt ein Schaltbild der Einrichtung 49 zur Berechnung
der Winkelgeschwindigkeit M des Rotors und der Winkelbeschleunigung £, wobei das Verfahren der Parallelkorrektur an-
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gewandt wird. Der Eingang der Einrichtung 49 ist das Ausgangssignal
des Geschwindigkeitsfiltergenerators, der die Zeitkonstante T hat und der die Trägheit des Generators beschreibt,
oder der Eingang der Einrichtung 49 ist der Trägheitsmomentblock
zur Filterung des Hochfrequenz signal es des Winkelgeschwindigkeitsmeßwertumformers
(von Störungen oder Hochfrequenzimpulsen)
und das Signal, das dem Asynchronmaschinendrehmoment M proportional ist. Die Einrichtung 49 "besteht aus Filtern, die von
Verstärkern 1, 2, 4 verwirklicht werden und aus Summierern, die in Verstärkern 3, 5 verwirklicht werden, die die Filterung und
die Zorrektur der Übertragungsfunktion des Filters durchführen.
Die Zeitkonstanten der Filter der Einrichtung 49, die in den Verstärkern 1 und 4 realisiert sind, müssen einander gleich
sein und die Zeitkonstante des in dem Verstärker 2 realisierten Filters muß gleich sein der Zeitkonstante T des Filters, das
die Trägheit des Meßwertumformers charakterisiert oder des Umformers,
der Winkelgeschwindigkeit der Meßwertumformerimpulse. Die Bedingung der Gleichheit der korrespondierenden Zeitkonstanten
folgt aus der Gleichung (27). Bei Realisierung der Einrichtung 49 können die technischen Schwierigkeiten bei der Auswahl
der gleichen Zeitkonstanten der korrespondierenden Filter auftreten und die Schwierigkeiten der exakten Messung dieser Grossen,
was zum Beispiel durch die signifikanten Differenzen zwischen den Parameterwerten der verwendeten Kapazitäten erklärbar
ist.
Figur 32 zeigt ein Blockschaltbild einer Einrichtung 50 zur Errechnung
der Rotorwinkelgeschwindigkeit N und der Winkelbeschleunigung
f , die das Verfahren der Parallelkorrektur verwendet, das keine exakte Auswahl der Werte der Filterzeitkonstanten
erfordert. Die in Figur 32 dargestellte Einrichtung 50
besteht aus folgenden Teilen: zwei Trägheitsmomenteblocks mit Zeitkonstanten T^. und Tp, einem Summierer, wobei das Dämpfen,
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Differenzieren und Korrigieren der Signale durch dieselben Filter T^, 5?2 durchgeführt wird, woraus sich die Freiheit bei der
Auswahl der Zeitkonstanten ergibt. Die Eingangssignale der Einrichtung 50 sind die direkten Signale von dem Meßwertumforaier
der RotorwinkelgBchwindigkeit (wenn ein Impulsgenerator verwendet
wird, so ist der Eingang der Einrichtung 50 z.B. das Impulsausgangssignal
der Einrichtung zur Bildung von Impulsen mit einer Standardlänge), oder das Ausgangssignal des Helaiselementes
N' = sgn S der Einrichtung 46 zur Errechnung der Komponenten
des Rotorflusses und der Winkelgeschwindigkeit des Rotors, dargestellt
in Figur 28, und das Signal K1, das dem Drehmoment der Asynchronmaschine proportional ist und beispielsweise unter Verwendung
des in Figur 19 dargestellten Blocks 39 errechnet wurde. Die Ausgangssignale der Einrichtung 50 sind die Rotorwinkelgeschwindigkeit
Ή und die Winkerbeschleunigung des Asynchronmaschinenrotors .
Alle in der Beschreibung erwähnten und in den Figuren dargestellten
technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.
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Claims (28)
1. JVerfahren zur Steuerung von Asynchronmaschinen, die durch
einen gesteuerten Frequenzumformer (Bansistor-, Thyristor-Stromrichtergruppe,
Steuerumrichter, Elektro-Maschinenumformer, oder mechanischen Umformer) gespeist wird, dadurch gekennzeicnnet,
daß eine Versorgungsspannung der Asynchronmaschine aus zwei Größen (S1 und S2) gebildet wird, wobei das
Vorzeichen der einen Größe die Amplitude des Quadrats des Rotor-Fluß-Vektors beeinflußt und das Vorzeichen der anderen
Größe den Verschiebungswinkel, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung des Rotors oder das Drehmoment der Maschine
beeinflußt.
2. Verfahren zur Steuerung von Asynchronmaschinen, die durch einen gesteuerten Frequenzumformer (Transistor-, Thy-
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ristor-Stromrichtergruppe, Steuerumrichter, Elektro-Maschinenumformer
oder mechanische Umformer) gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisestrom der Maschine aus zwei Größen
(S1 und S2) gebildet wird, wobei das Vorzeichen der einen Grösse den Wert des Quadrats der Rotorflußamplitude beeinflußt und
das Vorzeichen der anderen Größe den Verschiebungswinkel, die Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Rotors oder das elektromagnetische
Drehmoment der Maschine beeinflußt.
3. Vorrichtung nach Anspruch.1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorrichtung (11) zur Bildung der Größeres,, und S2)vorgesehen
ist (Umsehaltfunktionen), die Xinearkombinationen der
Differenzen zwischen gewünschten und tatsächlichen Werten der geregelten Größen und ihrer Ableitungen darstellen.
4·. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Umformer (12) für die Umschaltfunktionen vorgesehen ist, der die GrOBeIi(S^ und Sp) in Größen umformt,
die direkt die Ausgangsspannung des Frequenzumformers (1) bestimmen.
5- Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3» dadurch gekennzeichnet,
daß ein Umformer (14) für die Umsehaltfunktionen (S^ und S^)
vorgesehen ist, der diese Größen unter Berücksichtigung der Solwerte des Speisestromes (I£ , I*) des Maschinenstators umformt,
wobei das Vorzeichen der einen Umschaltfunktion die Ableitung der Stromkomponente kolinear zu dem Vektor des Rotorflusses
(<$„,$„) bestimmt und das Vorzeichen der Ableitung der
Oi β
Stromkomponenten senkrecht auf dem Vektor des Rotorflusses steht.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung (15) vorgesehen ist, zur BiI-
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dung eines Signals zur Steuerung des Umformers auf der Grundlage der Information über die Sollwerte und gemessenen Werte des
Stromes oder auf der Grundlage der Spannung des Statorkreises der Maschine.
7· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtving (11) vorgesehen ist, zur Bildung
der im Anspruch 3 definierten Umschaltfunktionen, wobei die Einrichtung (11) sechs Summierer (vgl. Figur 3) mit jeweils
zwei Eingängen enthält, an die die Meßwerte des Drehmomentes (M) des Verschiebungswinkels (θ), der Geschwindigkeit (N) und
der Beschleunigung (g) des Rotors, der Quadratmodolus des Flusses
(φ) des Rotorkreises und dessen zeitliche Ableitung (E) an die nicht invertierenden Eingänge gelegt ist, und wobei die
Sollwerte der obigen Größen (M*, Θ*, N*, <£% §*, E*) den investierenden Eingängen zugeführt sind, daß zwei Summierer mit zwei
bzw. drei Eingängen vorhanden sind, wobei die Ausgangssignale (Φ ~ Φ * >
E ~ E-*) des fünften und sechsten Summierers dem Eingang
des einen Summierers zugeführt werden, wobei dessen Ausgang, die Größe S^, zur Steuerung des magnetischen Flusses der Asynchronmaschine
verwendet wird, daß an die Eingänge des achten Summierers die Signale des zweiten (Θ - Θ*), des dritten (N - N*) und
des vierten (£-£*) Summierers zugeführt werden, daß ein Schalter
(K) mit zwei nicht invertierenden Eingängen vorgesehen ist, dem die AusgangssLgnale von dem achten und dem ersten Summierer
zugeführt werden, wobei das Ausgangssignal (Sp) des Schalters (K) gleich dem Signal des achten Summierers ist, wenn die Rotorwinkelcharakteristik
gesteuert wird oder gleich dem Ausgang des ersten Summierers ist, wenn das Drehmoment der Asynchronmaschine
gesteuert wird (vgl. Figur 3)·
8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein Umformer (12) für die Umschaltfunktionen (S^, Sp) vorgesehen
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ist, mit vier Eingängen, an die die Teile der Information über die Funktionen (S^, S2) des Umschaltens und über die Komponenten
(Φα, $>„) des Rotorflußvektors angelegt werden, wobei drei
Ausgänge vorgesehen sind, die den gewünschten Werten der Asynchronmaschinenspeisespannung
(UÄ, U£, U£) entsprechen, welche
sicherstellen, daß die Spannungskomponente, die kolinear zu dem Vektor des Flusses des Rotorkreises ist, von dem Vorzeichen
der Umsehaltfunktion abhängt, wobei die Spannungskomponente
senkrecht zu dem Rotorflußvektor von dem Vorzeichen der anderen Ums ehaltfunktion abhängt,(vgl. Figur 6a).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer der Umschalt-(Schlupf-funktionen aus zwei Relais (19)
mit Hysterese besteht, wobei der Eingang des ersten Relais das Signal(S-)von dem Umformer (11) der Umschaltfunktionen ist und
an den Eingang des anderen Relais das Signal(Sp)von demselben Umformer angelegt wird, daß vier Schalter (K,., K2, K3,, K^.) vorgesehen
sind, die je einen invertierenden und einen nicht invertierenden Eingang aufweisen, wobei der Ausgang des ersten
Relais (Signal S^) den Zustand der Schalter (K^ und K2) steuert
und der Ausgang des zweiten Relais (Signal S2) den Zustand der
Schalter (K, und K.) steuert, daß an die Eingänge der Schalter
(K^ und K.) eine Komponente (φα) des Rotorflußvektors zugeführt
wird und daß an die Schalter (K2 und K^) die andere Komponente
(£j angelegt wird, daß die Ausgänge der Schalter (K^ und K,) mit
den Eingängen eines ersten Summierers verbunden sind, und daß die Ausgänge der Schalter (K2 und K^.) mit den Eingängen eines
zweiten Summierers verbunden sind, daß die Ausgange dieser beiden Summierer einem Dreiphasenumformer (21).zugeführt werden,
der drei Summierer mit jeweils zwei Eingängen enthält, und daß die Summationskoeffizienten gleich den Projektionen der Qrthogonalen
auf die Phasen(R, S, T) der Asynchronmaschine auf die Koordinaten eines orthogonalen Koordinatensystems sind, wobei
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die Ausgänge dieser Summierer jeweils mit einem Relais (22) verbunden
sind, (vgl. Figur 6a).
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Umformer der Umschaltfunktionen aus den zwei Dreiphasenumformern
(21) "besteht, deren Ausgänge mit den Eingängen von sechs Multiplizierern (25) verbunden sind, deren Ausgange mit
drei Summierern verbunden sind, die mit den Eingängen von drei Relaiselementen (23) mit Hysterese verbunden sind, die über eine
Rückkopplung, die aus einem weiteren Summierer und einem dynamischen Element (24) "besteht,mit den obigen Summierern verbunden
sind (vgl. Figur 7).
1"3. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das dynamische Element (24) ein Integrierer oder ein dynamisches Element erster Ordnung ist.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 5i dadurch gekennzeichnet,
daß ein Umformer (14) für die Umschaltfunfctionen vorgesehen ist, der vier Eingänge (S,., Sp, φ , φ ) und zwei Ausgänge
(lot, If) aufweist, wobei letztere die gewünschten Werte
der Komponenten des Asynchronmaschine^tatorstromes in einem
stationären Koordinatensystem sind (vgl. Figur 10).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Umformer (14) für die Ums ehaltfunktionen einen Block (19)
enthält, zur Bildung des Vorzeichens der Umsehaltfunktionen,
dessen Ausgang mit zwei Integrierern (26, 27) verbunden ist, die mit den Eingängen eines Blocks (28) verbunden sind, der
aus vier Multiplizierern und zwei Summierern besteht, wobei an die Eingänge der ßultiplizierer (28) die Signale von den
Ausgängen der Integrierer (26, 27) und eine Komponente des Flußvektors (§£ ,φβ ) in einem stationären Koordinatensystem zuge-
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führt werden, während deren Ausgänge (von 28) mit den Eingängen
der zwei Summierer (im Block 28) verbunden sind (vgl. Figur 10).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
der Block (19) zur Bildung des Vorzeichens der Umsehaltfunktionen
eine konstante oder eine variable Ausgangsamplitude aufweist.
15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (19) zur Bildung des Vorzeichens der Umschaltfunktionen
aus zwei Eelaiselementen mit Hysteresecharakteristik besteht (vgl. Figur 10 und 22).
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bbck (19) zur Bildung des Vorzeichens der Umschaltfunktionen
aus einer oder zwei gleichen Vomchtungen besteht, die jeweils aus einem Relais bestehen, deren Ausgang zwei Summierern
zugeführt wird, die mit den Eingängen eines Integrierers verbunden sind, dessen Ausgänge in einem einzigen Quadranten liegen,
wobei die Ausgänge des Integrierers mit verschiedenen Vorzeichen einem Summierer zugeführt werden, der mit dem Eingang
eines Schaltelementes (K) mit positivem und negativem Eingang verbunden sind, der durch das Signal von dem obigen Helaiselement
gesteuert wird (vgl. Figur 22).
17· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Funktionsumformer (15) für den Fehler
der Ist-Komponenten der Ströme vorgesehen ist und diese in Phasenspannungen des Spannungsumformers umwandelt, wobei dieser
Umformer (15) aus dem Dreiphasenumformer (21) besteht, an dessen Eingängen Signale (V01. und Vj3), d.h. die Differenzen zwischen
den gemessenen Werten und den Sollwerten des Statorstromes der Asynchronmaschine, zugeführt werden, wobei die Ausgänge des
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Dreiphasenumformers (21) mit den Eingängen von Summierern verbunden
sind, an deren zweite Eingänge die Ausgänge eines dynamischen Blocks (24) gelegt sind, der den Mittelwert der Ausgangssignale
der Relais (23 in Figur 7) errechnet, die mit den Ausgängen eines Summierers verbunden sind*(vgl. Figur 11).
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der dynamische Block (24) ein Integrierer oder ein dynamischer
Block erster Ordnung ist.
19· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Funktionsumformer (29) folgende Einrichtungenmthält: den
Dreiphasenumformer (21) der Signale V0. und V« , die die Differenzen
zwischen den gemessenen Werten und den Sollwerten der Komponenten des Asynchronmaschinenstatorstromes in einem festen
Koordinatensystem sind (Figur 14), drei Schalter (K^, Kg, K, in
Figur 14), deren Eingängen jeweils ein entsprechendes Ausgangssignal von dem Dreiphasenumformer (21) zugeführt werden, während
die Ausgänge der Schalter (K^, Kg, K, in Figur 14) mit
negativem Vorzeichen summiert werden, wobei drei Signale der Differenz zwischen den Signalen des Dreiphasenumformers (21)
und des summierten Schalterausgangs den entsprechenden Eingängen/drei weiteren? Schaltern (K^, K1-, Kg- des Blocks .34 in Figur
14) mit jeweils zwei Eingängen zugeführt werden und den anderen Eingängen der Schalter (K^,, K1-, K^-) die entsprechenden
Relaisausgangssignale (A, C, E) von einer Einrichtung (30 in Figur 13a) zur Bildung von Relaissignalen zugeführt werden, daß
an die Steuereingänge der Schalter (K^bis Kg in Figur 14) entsprechende
Relaisausgangssignale (B, D, F) von der Einrichtung (30 in Figur 13a) zur Bildung der Relaissignale zugeführt werden,
caß die Aus gangs signale der Schalter (K^, K1-, Kg) den entsprechenden
Eingängen von drei Relaiselementen ^23), die jeweils
eine Hysteresecharakteristik aufweisen, zugeführt werden,
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daß die Ausgangssignale (U^, U^, U|) der Relaiselemente (23)
die Steuersignale für den Leistungsschalter der drei Phasen (R, S, T) des die Asynchronmaschine speisenden Umformers (1)
sind, daß die Einrichtung zur Bildung der die Asynchronmaschine speisenden Spannung die zwei obigen Dreiphasenumformer (21 in
Figur 16) enthalten, wobei an die Eingänge des ersten Dreiphasenumf ormers die entsprechenden Komponenten ($α und Φβ ) des Rotorflußvektors
in einem festen Koordinatensystem zugeführt werden, daß an die Eingänge des zweiten Dreiphasenumformers (21 in
Figur 16) die entsprechenden Komponenten ($ß und -$„) des Rotorflußvektors
zugeführt weiden, daß die Ausgangssignale des ersten Dreiphasenumformers (21) jeweils zu entsprechenden invertierenden
und nicht invertierenden Eingängen von drei Schaltern (K^ bis TL-, im Block 35 in Figur 16) zugeführt werden, an deren
Steuereingänge die entsprechenden Relaisausgangssignale (Up,
UÜl· U!p des I<unk'fc:J-onsumfori!iers O2) zugeführt werden, daß die
Ausgangssignale der Schalter (K^ bis K^ im Block 35 in Figur 16)
aufsummiert werden, daß die Ausgangssignale des zweiten Phasenumformers
(21) den entsprechenden invertierenden Eingängen von weiteren drei Schaltern (35) zugeführt werden, deren Steuereingänge
die Relaisausgangssignale (TJ^, U^, U£) des Funktionsumformers
sind, daß die Ausgangssignale der Schalter aufsummiert
werden, daß das summierte Ausgangssignal der ersten drei Schalter
(E^, K£, K, im Block 35 in Figur 16) den ersten Eingängen
von zwei Multiplizierern (28), die jeweils zwei Eingänge aufweisen,
zugeführt werden, wobei die Komponente (φ^.) des Rotorflußvektors
dem ersten Eingang der Multiplizierer zugeführt wird, daß das summierte Aus gangssignal der zweiten drei Schalter
den£rsten Eingängen des anderen der beiden Multiplizierer (28), die Jeweils zwei Eingänge aufweisen, zugeführt werden,
wobei die Komponente ($a ) des Rotorflußvektors dem zweiten Eingang
de£ Multiplizierens zugeführt wird, daß die Differenz zwischen
den AusgangsSignalen des ersten und des dritten Multipli--
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zierers (28) das Ausgangssignal (U£) der Einrichtung zur Bildung
des Vektors der Speisespannung der Asynchronmaschine ist, wobei die Summe der Ausgangssignale des zweiten und vierten Multiplizierers
das Ausgangssignal (U£) der Einrichtung zur Bildung des
Vektors der Speisespannung der Asynchronmaschine ist, daß eine Einrichtung (30 in Figur 13a) zur Bildung des Relaissignals vorgesehen
ist, die den Dreiphasenumformer (21) enthält, an dessen Eingänge die entsprechenden Komponenten (U£ und U£), d.h. die
Ausgangssignale der Einrichtung zur Bildung des Vektors der Speisespannung der Asynchronmaschine, zugeführt werden, daß die
Ausgangsdgnale des Dreiphasenumformers den entsprechenden Eingängen
von drei Relaiselementen (22 in Figur 6a und 13a) zugeführt werden, wobei die Ausgangssignale des Relais (22) die
Ausgangssignale (A, C, E) der Einrichtung zur Bildung der Relaissignale sind, daß die Ausgangssignale (A und C) einem ersten
Logikelement (E in Block 33 in Figur 13a) zur Vorzeichen-
kongruenz zugeführt werden, dessen Ausgangesignal das Ausgangssignal
(B) der Einrichtung (30) zur Bildung der Relaissignale ist, daß die Ausgangssignale (A und E) den Eingängen eines weiteren
Logikelementes (E^! in Block 33 in Figur 13a) zur Vorzeichenkongruenz
zugeführt werden, deren Ausgangssignal das Ausgangssignal (D) der Einrichtung (30) zur Bildung der Relaissignale
ist,/aaß die Aus gangs signale (C und E) den Eingängen
eines dritten. Logikelements (E^ in Block 33 in Figur 13a) zur
Vorzeichenkongruenz zugeführt werden, dessen Ausgangs signal
das Ausgangssignal (F) der Einrichtung (30) zur Bildung der Relaissignale
ist (vgl. Figur 12, 13a, 14, 16).
20. Vorrichtung nach den Ansprüchen Ί und 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung (32 in Figur 17) zur Bildung des Integralfehlers des Asynchronmaschinenspeisespannungsvektors
vorgesehen ist, die aus folgenden Teilen besteht: zwei Summierern (Block 36 in Figur 17) mit jeweils drei Eingängen,wobei an
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die Eingänge des ersten und zweiten Summierers die entsprechenden
Relaissignale (Uj|, U^, Urfp, die die Leistungsschalter der
Phasen (R, S, T) des die Asynchronmaschine speisenden Umformers steuern, angelegt werden, wobei die Summationskoeffizienten
gleich den Projektionen des Einheitsvektors der Phasen (R, S, T) der Asynchronmaschine auf die Achsen des stationären Koordinatensystems
(pe, β ) für den ersten und zweiten Summierer sind,
daß zwei Elemente zur Differenzbildung (im Block 32 der Figur 17) vorgesehen sind, deren Eingänge die entsprechenden Ausgänge
der beiden Summierer (36) und die entsprechenden Sollwerte der Vektorkpmponenten der die Asynchronmaschine speisenden Spannung
sind,/daß zwei Integrierer (26) vorgesehen sind, deren Eingänge die Ausgangssignale der die Differenz bildenden Elemente sind,
und daß die Ausgangssignale (V0- und V^ ) der Integrierer der Integralfehler
des Speisespannungsvektors der AsynchronmaschiiE
sind (vgl. Figur 17)·
21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung (37 in. Figur 18a) vorgesehen
ist, zur Verhinderung schneller Änderungen der Vorzeichen des Relaissignals zur Steuerung der Leistungsschalter des die Asynchronmaschine
speisenden Umformers, mit folgenden Elementen: zwei Verstärker (1, 2 An 61^5^37)» die beide eine positive
IK-I, KMJ
Widerstandsrückkopplung/aufweisen, wobei die Ausgänge der beiden
Verstärker (1, 2 in Block 37) über einen Schaltkreis aus zwei Widerständen verbunden sind, deren gemeinsamer Punkt mit
einem Kondensator (C in Block 37) und dem invertierenden Eingang
des zweiten Verstärkers (2) verbunden ist, daß der nicht investierende Eingang des ersten Verstärkers (1) über Widerstände
(R) mit dem Ausgang des zweiten Verstärkers (2) verbunden ist, daß der zweite Verstärker (2) weiterhin über einen
Wideisband mit Masse verbunden ist und nicht mit dem Kondensator
(C) verbunden ist, wobei das Eingangssignal über Widerstände
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dem invertierenden Eingang des ersten Verstärkers (1) zugeführt wird und das Ausgangs signal der Einridtung (37) zur Verhinderung
schneller Vorzeichenwechsel das Ausgangssignal des ersten Verstärkers (1) ist (vgl. Figur 18a).
22. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Begrenzer für den Asynchronmaschinenstatorstrom und den
die Asynchronmaschine speisenden Umformerstrom vorgesehen ist
und folgende Elemente enthält: zwei Schalter (K,,, Kp in Block
38) mit jeweils zwei Eingängen, wobei ein oberer Eingang der Schalter die entsprechenden Ausgangssignale (S^ und Sp) der
Einrichtung zur Bildung der Ums chali; funkt ionen (11) erhält, und
die unteren Eingänge der Schalter (KxJ, K2 in Block 38) die entsprechenden Signale (M1, V),die der Projektion der Statorstromvektors
auf die Richtung des Rotorstromvektors und auf die orthogonale Richtung proportional sind, zugeführt erhält,
daß an die Steuereingänge der Schalter (Kx,, K2 in Block 38) die
Relaissignale (Ox. bzw. O2) zugeführt werden, die die AusgangSr
signale einer Einrichtung (40 in Figur 19) zur Bildung der Strombegrenzungsrelaissxgnale zugeführt werden, daß die Ausgangssignale
des Strombegrenzers die Ausgangssignale der obigen Schalter (Kx,, K2 in Block 38) sind, daß die Einrichtung (40)
zur Bildung der Strombegrenzungsrelaissignale zwei identische Einrichtungen (vgl. Figur 21) enthält, die aus sechs Komparatoren
(1 bis 6 in Block 40 in Figur 21) und sechs Dioden (D1 bis D6 in Block 40 in Figur 21) enthält, wobei an die nicht invertierenden
Eingänge von drei Komparatoren (1, 2, 3 in Block 40) jeder
Einrichtung die Signale zugeführt werden, die den entsprechenden Strömen der Phasen (R, S, T) des die Asynchronmaschine
speisenden Umformers zugeführt werden und Signale (PU) für die
erste Einrichtung und (P2) für die zweite Einrichtung, wobei
die Vergleichsschwelle des Signales (P^) niedriger ist als die
des Signales (P2)* daß an die invertierenden Eingänge der wei-
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teren drei Komparatoren (3, 4, 5 in Block 40 in Figur 21) jeder
Einrichtung die Signale zugeführt werden, die den korrespondierenden Phasenströmen des die Asynchronmaschine speisenden Umformers zugeführt werden und Signale (-P^ "bzw. -P2)» cLaß die Ausgänge
aller sechs Komparatoren (1 bis 6 in Block 40) über sechs Dioden (D1 bis D6 in Block 40) miteinander so verbunden sind,
daß eine Auswahl des Maximalsignalwertes durch-führbar ist, wobei
der gemeinsame Verbindungspunkt der Dioden (D1 bis D6) über
Widerstände mit einem Anschluß für die negative Speisespannung verbunden ist, und daß das Ausgangsrelaissignal, das von dem
gemeinsamen Verbindungspunkt der Dioden abgreifbar ist, das Relaisbegrenzungssignal
(Oy.) für die erste Einrichtung und das
Relaisbegrenzungssignal (Op) für die zweite Einrichtung/ast
(vgl. Figur 19 und 21).
23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 4, 5, 10, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung zur Bildung des Sollstatorstromes der Asynchronmaschine vorgesehen ist, die aus zwei
gleichen Einrichtungen von sechs Verstärkers (1 bis 6 in Block 41 in Figur 23) besteht, wobei an die Eingänge des ersten und
zweiten Verstärkers (1, 2 in Block 41 in Figuj? 23) die Summe
der Ausgangssignale des Relais angelegt werden, an dessen Eingang die Ausgangssignale (S^ oder Sg) der obigen Einrichtung
zur Bildung der Funktionen und der konstanten Größen (ot bzw. -cc)
zugeführt werden, daß ein Rückkopplungskreis der ersten beiden Verstärker (1, 2) aus einer Parallelschaltung aus Kondensatoren
(C|) und Dioden (D1) besteht, wobei die Dioden des ersten und
zweiten Verstärkers mit entgegengesetzter Polarität verschaltet sind, daß der dritte und vierte Verstärker (3, 4 in Block 41
in Figur 23) die Differenzen zwischen den Ausgangssxgnalen des ersten und zweiten Verstärkers (1, 2) bzw. des zweiten und ersten
Verstärkers (2, 1) bildet, daß die Ausgangssignale des dritten
und vierten Verstärkers (3, 4) an die Eingänge des dritten
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und
und vierten Verstärkers/über zwei Schalter (T^., Tp) an den Eingang
des fünften Verstärkers (5) gelegt werden, wobei jeder Schalter durch einen Transistor realisiert wird, wobei bade
Schalter über Ausgangsignale des Relais gesteuert werden, deren Eingang die Signale (S^ und Sg) der Einrichtung (11) zur Bildung
der Umschaltfunktionen zugeführt werden, daß der Eingang des fünften Verstärkers (5) das Ausgangssignal eines durch einen
Feldeffekttransistor realisierten Schalters ist, an dessen Eingang das Aus gangs signal eines !Comparators gelegt ist, der durch
den sechsten Verstärker (6) realisiert ist und in einem Rückkopplungskreis des fünften Verstärkers (5) enthäten ist, daß
in dem gleichen Rückkopplungskreis ein Kondensator (C) enthalten ist, und daß der durch den Feldeffekttransistor realisierte
Schalter über das Ausgangssignal der Einrichtung zur Bildung
der Komponenten des Sollstatorstromes der Asynchronmaschine gesteuert ist (vgl. Figur 23).
24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 4, 5, 10, dadurch gekennzeichnet
, daß eine Einrichtung (42 und 28 in Figur 24) zur Bildung der Statorstromkomponente, die den Rotor der Asynchronmaschine
magnetisiert, vorhanden ist, wobei diese Einrichtung aus vier Verstärkern (1 bis 4 in Block 42) und Feldeffekttransistorschaltern
(T in Block 42) besteht, wobei die Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem Sollwert des Quadrates
des Modulus des Flußvektors (§,φ*) der Asynchronmaschine an den
Eingang des ersten Verstärkers (1 in Block 42) gelegt ist, daß das Ausgangssignal des ersten Verstärkers (1 in Block 42) an
den Eingang des zweiten Verstärkers (2 in Block 42) gelegt ist, daß ein Rückkopplitngskreis des zweiten Verstärkers aus einem
parallelverschalteten Widerstand (R), einem Schaltkreis aus
einem in Serie verbundenen Komparator, der durch den dritten Verstärker (3) verwirklicht ist, einem Feldeffekttransistor (T)
und einem Trägheitsmomentblock, der durch den vierten Verstär-
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ker realisiert ist, besteht, wobei der Feldeffekttransistorschalter
(T) über das Relaxsausgangssignal (O2) der Einrichtung
(40 in Figur 21) zur Bildung des Relaissignals zur Strombegrenzung gesteuert wird, und daß das Aus gangs signal des zweiten Verstärkers
(2) das Ausgangssignal der Einrichtung (42) zur Bildung
der Komponente des Statorstromes, die den Rotor der Asynchronmaschine magnetisiert, ist (vgl. Figur 24).
25. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung zur Errechnung des Quadrates des Modulus des Rotorflußvektors (φ) und dessen zeitlicher Ableitung (E) vorhanden
ist, die aus zwei Blocks (1, 2 in Block 43 in Figur 25)
zur Quadrierung und aus zwei Summierern besteht, wobei an die Eingänge der Quadrierungsblocks die entsprechenden Komponenten
des Rotorflußvektors (Iq-, §„ ) der Asynchronmaschine in einem
stationären Koordiatensystem zugeführt werden, daß die Summe der Ausgangssignale der Quadrierungblocks, die in einem ersten
Summierer gebildet ist, das Quadrat des Modulus des Rotorflußvektors ist, daß der Eingang des zweiten Summierers das Signal
von dem ersten Summierer und das dem Skalarprodukt aus Rotorflußvektor und Statorstrom der Asynchronmaschine proportionale
Signal ist (von Block 39 in Figur 19) und daß das Ausgangs signal des zweiten Summierers die zeitliche Ableitung (E) des
Quadratmoduius des Rotorflußvektors der Asynchronmaschine ist
(vgl. Figur 25).
26. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung (46 in Figur 28) zur Errechnung der Komponenten der Vektoren des Rotorflusses (Φα , φ ) und der
Rotationsgeschwindigkeit (N') des Asynchronmaschinenrotors vorgesehen ist, die aus zwei Multiplizierern (1,2 in Block 48
in Figur 28) mit jeweils zwei Eingängen besteht, weiterhin aus zwei Schaltern (K^, K2 in Block 48 in Figur 28), die jeweils
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einen invertierenden und einen nicht invertierenden Eingang aufweisen,
weiterhin aus einem Rotorkreismodell und einem Statco*
kreismodell, daß den Eingängen des ersten und zweiten Multiplizierers
(1, 2 in Block 48) die entsprechenden Differenzen zwischen den Komponenten des Asynchronmaschinenstatorstromes in
einem stationären Koordinatensystem, das in dem Statorstrommodell (47) errechnet wird, und die Komponenten des gemessenen
Statorstromes der Asynchronmaschine zugeführt werden, daß den Eingängen des zweiten und ersten Multiplizierers die entsprechenden
Komponenten des Asynchronmaschinenrotorflusses (§a» Φ»)
in einem stationären Koordinatensystem, die in dem Modell (45)^
des Rotorflußvektors errechnet werden, zugdührt werden, daß die Differenz zwischen den Ausgangssignalen des ersten und zweiten
Multiplizierers (1, 2 in Block 48) an den Eingang des Relaiselementes (in Block 48) gelegt wird, das an den invertierenden
und nicht invertierenden Eingang eines ersten Schalters (K^ in
Block 48) die erste Komponente (§J des Rotorflusses, die in dem
Rotorflußmodell (45) errechnet wurde, angelegt wird, das an den invertierenden und den nicht invertierenden Eingang eines zweiten
Schalters (K2 in Block 48) die zweite Komponente (Φ^·) des
Rotorflusses, die in dem Asynchronmaschinenrotorkreismodell (45) errechnet wurde, zugeführt wird, dass der erste und der zweite
Schalter (K,. und K2) über das Ausgangs signal des Relaiselementes
(in Block 48) gesteuert werden, daß die Modelle des Rotor- und Statorkreises der Asynchronmaschine (45, 47; vgl. Figur 27
und 29) identisch s ind und aus zwei identischen Einrichtungen "bestehen, die jeweils aus drei Verstärkern bestehen, wobei an
die Eingänge des ersten Verstärkers, der einen Summierer darstellt, die entsprechenden Komponenten des Statorstromes oder
der Speisespannung der Asynchronmaschine und Ausgangssignale des dritten Verstärkers zugeführt werden, daß an die Eingänge des
zweiten Verstärkers, der ,einen Summierer darstellt, die Ausgangssignale
des ersten Verstärkers und entsprechende Ausgangs-
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signale der Schalter (K^, K^ in Figur 28) oder entsprechende
Komponenten des Vektors der Ableitungen des Rotorflusses, d.h. das Ausgangssignal des zweiten Verstärkers des Rotorkreismodelles,
zugeführt werden, daß an den Eingang des dritten Verstärkers, der einen Integrierer darstellt, das Ausgangssignal des
zweiten Verstärkers zugeführt wird, daß das Ausgangssignal des dritten Verstärkers die entsprechende Komponente des Rotorflusses
(Φ^, φβ j vgl. Block 45 in Figur 27) in einem stationären
Koordinatensystem ist oder die Statorströme (Ia , I_; vgl. Block
47 in Figur 29),die in dem Eotorkreismodell errechnet wurdeaoder
dem Statorkreis der Asynchronmaschine, ist, daß das Ausgangssignal
des Relaiselementes (Block 48 in Figur 28) gleich der Rotationsgeschwindigkeit (H"' ) des Rotors ist, mit einer Genauigkeit
"bis zur Hochfrequenzkomponente, und dieses Signal das Ausgangssignal
der Einrichtung (46 in Figur 28) zur Errechnung der Komponente des Rotorflusses und der Drehgeschwindigkeit des Rotors
der Maschine ist (vgl. Figur 26, 27, 28).
27· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 14, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung zur Filterung und Korrektur vorgesehen ist, die aus einem Basisfilter (W1)und einem zusätzlichen
Filter (W2) besteht, wobei an den Eingang des Basisfilters (WI in Figur 30b) ein Signal gelegt wird, das der Drehgeschwindigkeit
(N1 ) des Rotors, das von einem Meßwertumformer oder
der obigen Einrichtung zur Errechnung der Rotationsgeschwindigkeit
erhalten wird, daß an den Eingang des zusätzlichen Filters (W2) ein Signal gelegt wird, das dem Asynchronmaschinendrehmoment
(M) proportional ist und von einem Meßwertumformer erhalten wird oder durch Multiplizieren der entsprechenden Komponenten
des Maschinenstatotstromes und des Rotorflusses erhalten
w4-rd, daß die Aus gangs signale der Filter summiert werden, daß
das summierte Signal (y) beider Filter (W1, W2) das Ausgangssignal
der Einrichtung zur Filterung und Korrektur der Rotations-
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geschwindigkeit oder der Winkelgescliwindigkeit des Maschinenrotors
ist, daß die Übertragungsfunktionen des Basisfilters (W1) und des zusätzlichen Filters (W2) die Bedingungen der
physikalischen Realisierbarkeit erfüllen und die dynamische ühvollkommenheit der Filterung,bezogen auf die Übertragungsfunktion
eines idealen Filters, das nicht realisierbar ist, kompensieren, und.daß das zusätzliche Filter (W2) ein Hochfrequenzfilter
ist, dessen Übertragungsfunktion eine Anzahl von Polstellen (zero root of multiplicity) größer gleich eins hat
(vgl. Figur 30).
28. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 14, 15» dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung (49 in Figur 31) zur Filterung und Korrektur vorgesehen ist, die aus Trägheitsmomentblocks
(T^, 0?2 in Block 50 in Figur 32) besteht, wobei an den Eingang
des ersten Trägheitsmomentblocks (T^ in Block 50) die Summe
der Ausgangssignale des Meßwertumformers der Rotordrehgeschwindigkeit oder das Ausgangssignal der Einrichtung zur Berechnung
der Rotordrehgeschwindigkeit (N) und das dem Maschinendrehmoment (M1) proportionale Signal angelegt wird, daß an
den Eingang des zweiten Trägheitsmomentblocks (T2 in Block 50)
die Differenz der Ausgangs signale des Meßwertumformers der
Rotordrehgeschwindigkeit (N) oder des Ausgangssignals der Einrichtung zur Errechnung der Rotordrehgeschwindigkeit und des
Ausgangssignals des ersten Trägheitsmomentblocks (T, in Block
50) angelegt wird, und daß das summierte Ausgangssignal des zweiten Trägheitsmomentblocks und des dem Maschinendrehmoment
proportionalen Signals das Ausgangssignal der Einrichtung (50)
zur Filterung und Korrektur ist, wobei dieses Signal der Winkelbeschleunigung (ε) des Maschinenrotors proportional ist (vgl.
Figur 3^,32).
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
YU01155/77A YU115577A (en) | 1977-05-06 | 1977-05-06 | Device for controllig asynchronous motors fed with a frequency transverter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2819789A1 true DE2819789A1 (de) | 1978-12-14 |
Family
ID=25552995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782819789 Ceased DE2819789A1 (de) | 1977-05-06 | 1978-05-05 | Verfahren und vorrichtung variabler struktur zur steuerung von asynchronmaschinen |
Country Status (9)
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---|---|
US (1) | US4499413A (de) |
JP (1) | JPS5439822A (de) |
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IT (1) | IT1112256B (de) |
SE (1) | SE7804591L (de) |
YU (1) | YU115577A (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3438504A1 (de) * | 1984-10-20 | 1986-04-24 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Verfahren und einrichtung zur regelung einer drehfeldmaschine |
DE19514897A1 (de) * | 1995-04-22 | 1996-10-24 | Abb Patent Gmbh | Verfahren für eine gemäß der direkten Selbstregelung betriebene Drehfeldmaschine |
DE19635981A1 (de) * | 1996-09-05 | 1998-03-12 | Peter Prof Dr Ing Mutschler | Verfahren zur direkten Regelung der Geschwindigkeit eines elektrischen Antriebes |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL7404120A (nl) * | 1974-03-27 | 1975-09-30 | Philips Nv | Werkwijze en inrichting voor het booglassen. |
JPS5814047Y2 (ja) * | 1981-08-10 | 1983-03-18 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | ア−ク溶接装置 |
FR2535077A1 (fr) * | 1982-10-26 | 1984-04-27 | K T | Dispositif de commande d'un moteur a courant alternatif |
JPH0636676B2 (ja) * | 1985-03-01 | 1994-05-11 | 勲 高橋 | Pwmインバ−タの制御方法 |
US4713596A (en) * | 1985-07-10 | 1987-12-15 | General Electric Company | Induction motor drive system |
US5196778A (en) * | 1989-06-23 | 1993-03-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control apparatus suitable for use in induction motor |
DE59004640D1 (de) * | 1989-11-13 | 1994-03-24 | Siemens Ag | Verfahren zur korrektur eines ermittelten, fehlerbehafteten istwertes eines oberschwingungsbehafteten signals und schaltungsanordnung zur durchführung dieses verfahrens. |
US5331265A (en) * | 1989-12-11 | 1994-07-19 | Fanuc Ltd. | Method of executing sliding-mode control including twist feedback |
ATE118296T1 (de) * | 1991-06-19 | 1995-02-15 | Siemens Ag | Verfahren und einrichtung zum begrenzen einer physikalischen grösse, vorzugsweise einer elektrischen spannung. |
KR940004952B1 (ko) * | 1991-11-08 | 1994-06-07 | 주식회사 금성사 | 직류모터 가동 제어장치 |
US5325026A (en) * | 1992-06-29 | 1994-06-28 | General Electric Company | Microprocessor-based commutator for electronically commutated motors |
FI97654C (fi) * | 1994-09-09 | 1997-01-27 | Abb Industry Oy | Menetelmä epätahtikoneen käynnistämiseksi |
US6750628B2 (en) | 2001-12-03 | 2004-06-15 | Electric Boat Corporation | Flux shunt wave shape control arrangement for permanent magnet machines |
JP4359546B2 (ja) * | 2004-09-06 | 2009-11-04 | 株式会社豊田中央研究所 | 交流モータの制御装置 |
US8164293B2 (en) * | 2009-09-08 | 2012-04-24 | Hoffman Enclosures, Inc. | Method of controlling a motor |
US20110056707A1 (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-10 | Jonathan Gamble | Fire-Extinguishing System and Method for Operating Servo Motor-Driven Foam Pump |
US8183810B2 (en) | 2009-09-08 | 2012-05-22 | Hoffman Enclosures, Inc. | Method of operating a motor |
US8297369B2 (en) * | 2009-09-08 | 2012-10-30 | Sta-Rite Industries, Llc | Fire-extinguishing system with servo motor-driven foam pump |
RU2621880C1 (ru) * | 2016-01-29 | 2017-06-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3512067A (en) * | 1965-03-25 | 1970-05-12 | Mini Ind Constructillor | Speed regulation of asynchronous three-phase motors |
AT289964B (de) * | 1968-04-18 | 1971-05-10 | Siemens Ag | Elektrische Einrichtung zur Istwertbildung in einer vermaschten Regelanordnung für eine insbesondere umrichtergespeiste Drehstromasynchronmaschine |
US3824437A (en) * | 1969-08-14 | 1974-07-16 | Siemens Ag | Method for controlling asynchronous machines |
BE754739A (fr) * | 1969-08-14 | 1971-02-12 | Siemens Ag | Procede pour la commande ou la regulation de machines asynchrones |
DE2144422C2 (de) * | 1971-09-04 | 1973-09-20 | Siemens Ag | Einrichtung zum Steuern oder Regeln einer Asynchronmaschine |
US4023083A (en) * | 1975-04-14 | 1977-05-10 | General Electric Company | Torque regulating induction motor system |
US4041361A (en) * | 1975-10-14 | 1977-08-09 | General Electric Company | Constant torque induction motor drive system |
-
1977
- 1977-05-06 YU YU01155/77A patent/YU115577A/xx unknown
-
1978
- 1978-04-21 SE SE7804591A patent/SE7804591L/xx unknown
- 1978-05-05 FR FR7813392A patent/FR2390041B1/fr not_active Expired
- 1978-05-05 CH CH4869/78A patent/CH647365A5/de not_active IP Right Cessation
- 1978-05-05 IT IT23067/78A patent/IT1112256B/it active
- 1978-05-05 DE DE19782819789 patent/DE2819789A1/de not_active Ceased
- 1978-05-06 JP JP5401278A patent/JPS5439822A/ja active Pending
- 1978-05-08 GB GB18347/78A patent/GB1600765A/en not_active Expired
-
1980
- 1980-11-26 US US06/210,617 patent/US4499413A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3438504A1 (de) * | 1984-10-20 | 1986-04-24 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Verfahren und einrichtung zur regelung einer drehfeldmaschine |
EP0179356A2 (de) * | 1984-10-20 | 1986-04-30 | Asea Brown Boveri Aktiengesellschaft | Verfahren und Einrichtung zur Regelung einer Drehfeldmaschine |
EP0179356B1 (de) * | 1984-10-20 | 1990-11-14 | Asea Brown Boveri Aktiengesellschaft | Verfahren und Einrichtung zur Regelung einer Drehfeldmaschine |
DE19514897A1 (de) * | 1995-04-22 | 1996-10-24 | Abb Patent Gmbh | Verfahren für eine gemäß der direkten Selbstregelung betriebene Drehfeldmaschine |
DE19635981A1 (de) * | 1996-09-05 | 1998-03-12 | Peter Prof Dr Ing Mutschler | Verfahren zur direkten Regelung der Geschwindigkeit eines elektrischen Antriebes |
DE19635981C2 (de) * | 1996-09-05 | 1998-12-24 | Peter Prof Dr Ing Mutschler | Verfahren zur direkten Regelung der Geschwindigkeit eines elektrischen Antriebes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT7823067A0 (it) | 1978-05-05 |
JPS5439822A (en) | 1979-03-27 |
US4499413A (en) | 1985-02-12 |
FR2390041B1 (de) | 1984-07-13 |
SE7804591L (sv) | 1978-11-07 |
GB1600765A (en) | 1981-10-21 |
CH647365A5 (de) | 1985-01-15 |
FR2390041A1 (de) | 1978-12-01 |
YU115577A (en) | 1982-10-31 |
IT1112256B (it) | 1986-01-13 |
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