DE2826332B2

DE2826332B2 - Anordnung zur Drehzahlsteuerung einer über einen Gleichspannungs-Zwischenkreisumrichter gespeisten Wechselstrommaschine

Info

Publication number: DE2826332B2
Application number: DE2826332A
Authority: DE
Inventors: Cornelus Johannus Petrus Cox; Wilhelmus Bernardus Rosink
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1978-06-16
Publication date: 1981-02-19
Also published as: JPS6159069B2; NL7706751A; GB2000397A; SE431496B; DE2826332C3; FR2395637A1; CA1122270A; DE2826332A1; US4227139A; GB2000397B; FR2395637B1; JPS548823A; CH642202A5; SE7806934L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf· eirte Anordnung zur Drehzahlsteuerung einer Wechselstrommaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Anordnung ist bekannt aus der Philips Application Information Nr. 468, 1973, Seiten 8 bis 19 und 28.

Eine der Situationen, die mit einer derartigen Anordnung gesichert werden soll, ist die Abbremsung des Motors. Wird beim Abbremsen des Motors die von der Frequenzsteuerschaltung vorgeschriebene Motor drehzahl niedriger als die Istdrehzahl des Motors, so fängt der Motor an, als Generator zu wirken. Eine maximale Bremsung ist dabei dann möglich, wenn die erzeugte Energie in die Speisung zurückgeleitet werden kann. Dies erfordert jedoch komplizierte und kosispie-

liege Speisungen. So kann z. B. bei einem über eine einfache Gleichrichterbrücke aus dem Wechselstromnetz gespeisten Motor diese erzeugte Energie nicht zurückgeleitet werden und muß im Motor, den Leistungsschaltern und der Regelschaltung verbraucht

so werden. Es sei hier bemerkt, daß aus der US-PS 19 873 eine Begrenzungsschaltung bekannt ist. Dabei erzeugt ein Istwertgeber ein Signal, daε ein Maß für die jeweilige Betiebsgröße ist, und eine Vergleicherschaltung vergleicht dieses Signal mit einem Bezugssignal.

Dabei ist der Ausgang des Vergleichers mit dem Eingang des Integrators einer Frequenzsteuerschaltung verbunden. Mit einer solchen Begrcnzungsschaltung kann man z. B. den Motorstrom messen und. sobald

dieser Strom einen bestimmten Pegel erreicht, das Freqftenzstewersignal derart abändern, daß eine erhebliche Verringerung des Motorstroms erhajten wird, Es versteht sich, daß dieser bestimmte Pegel nicht höher als der Strom sein darf, der maximal durch den Motor und <-, die Schaltungen fließen, darf. Daraus folgt, daß der Motor zum Abbremsen verhältnismäßig viel Zeit benötigt. Außerdem bat eine solche Sicherung den Nachteil, daß zuvor die Betriebsbedingungen bekannt sein müssen, um eine optimale Regelung zu entwerfen und herzustellen.

Da bei derartigen Anordnungen neben dem Integrator auch die Kapazität der Gleichspannungsquelle einen weiteren Integrator bildet, enthält die Spannungsgegenkopplungsschleife praktisch zwei in Reihe geschaltete is Integratoren, was zu Instabilitäten führt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung der im Oberbegriff angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß Instabilitäten vermieden und die Abbremsung in sehr kurzer Zeit ermöglicht ?_o werden. Dies geschieht erfindungsgemäß durch die Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen.

Dadurch, daß auf diese Weise die Spannungsgegenkopplungsschleife in die sehr stabile Stromgegenkopp- 2", Iungsschleife eingreift, treten Instabilitäten nicht mehr auf. Wenn auch der Motorstrom den genannten, vorherbestimmten Wert nicht erreicht hat, wird dennoch diese Stromgegenkopplungsschleife derart aktiviert, daß die Spannung über der Gleichspannungs- to quelle auf einen bestimmten Wert begrenzt wird.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Di« Erfindung wird nachstehend beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt η

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Frequenzsteuerschaltung für eine Drehzahlsteuerung nach der Erfindung,

F i g. 2a, 2b und 2c einige Signalformen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fi g. 1,

F i g. 3a und 3b schematisch einen möglichen Verlauf der Amplitude des Motorstromes und der Spannung über der Gleichspannungsspeisequelle als Funktion der Zeit, wenn der Motor während des Bremsvorganges als Generator zu wirken beginnt ή

F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel des Motorstromdetektors in F i g. I,

Fig.5 ein Ausführungsbeispiel einer Gleichspannungsquelle für die Speisung eines Motors über Leistungsschalter, w

F i g. I zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Frequenzsteuerschaltung für eine Drehzahlsteuerung nach der Erfindung. Diese Schaltung enthält einen Frequenzbezugseingang 1, dem eine Spannung Vm zugerührt wird. Dieser Eingang 1 führt über einen Verstärkungseinstell- η widerstand R₁ und einen Wechselbehälter S₁, abhängig von der Lage dieses Wechselschalters Si, zu dem invertierenden ( —) oder dem nichtin vertierenden ( + ) Eingang eines Operationsverstärkers Ai. Beide Eingänge sind mit Erdungswiderständen R2 bzw. Rj versehen, mi Der Ausgang des Verstärkers A, führt über die Reihenschaltung von Widerständen R* und R₅ zu dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers A2, der dadurch, daß der Ausgang 8 dieses Operationsverstärkers über den Kondensator Q mit diesem Eingang >>■> verbunden ist, als Integrator geschaltet ist. Der Ausgang 8 dieses Integrators ist über einen Widerstand R_b in gegenkoppelndem Sinnt mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers A\ wnd mit einem spsnnungsgesteuerten Oszillator VCO verbunden, der ein Taktsignal einer Impulsbreitenmodulationsscna!- timg PWM zuföbrt, mit deren Hilfe Impulse erzeugt werden, durch die I sistungsschalter geschaltet werden.

Der Verbindungspunkt 7 der Widerstände Λ4 und Rs ist über die Anodep.rKathoden-Strecke einer Diode D, mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers Az mit Verstärkungseinstellwiderständen Rj wd Ra verbunden, dessen invertierender Eingang mit einem an Bezugspotentiaj liegenden Punkt Vr₂ verbunden ist, während dieser Punkt 7 über die Kathoden-Anoden-Strecke einer Diode ft mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers A4 mit Verstärkungseinstellwiderständen R9 und R\o verbunden ist wobei der invertierende Eingang dieses Verstärkers A₄ zu einem auf Bezugspotential liegenden Punkt Kr₃ führt Weiter enthält die Schaltung nach Fi g. 1 eine Schaltung 9 zur Betätigung des Schalters Su wobei diese Schaltung 9 die Spannung V₀ am Ausgang 8 des Integrators und die Bezugsspannung Vr 1 als Eingangssignal empfängt, vM deren Hilfe der Schalter Si zu dem Zeitpunkt umgelegt wird, zu dem die Spannung Va gleich 0 V wird, wenn die Polarität der Spannung Vr 1 geändert ist Die dargestellte Lage des Schalters Si gehört in eingeschwungenem Zustand zu einer positiven Spannung Vr ι und die andere Lage zu einer negativen Spannung Vr 1.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise des oben beschriebenen Teiles der Schaltung nach F i g. 1 zeigt Fig.2a ein beispielsv/eise gewähltes Frequenzsteuersignal Vr ι als Funktion der Zeit und zeigen F i g. 2b und 2c die Spannung V_x und die Spannung Vo als Reaktion auf die Spannung Vm.

Zum Zeitpunkt fi wird eine konstante Drehzahl vorausgesetzt. Der Schalter Si nimmt dabei die dargestellte Lage ein und die Spannung Vr 1 ist positiv. Diese Spannung Vr 1 wird über den Spannungsteiler Ri, Rj an den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers /41 angelegt an den auch über den Spannungsteiler Rb. Rj die Ausgangsspannung des Integrators A₂ angelegt wird. Die Ausgangsspannung des Verstärkers A\ hat den Kondensator C\ derart aufgeladen, daß die erhaltene Eingangsdifferenzspannung des Verstärkers A\ und somit auch die Ausgangsspannung V₁ am Punkt 7 gleich 0 V ist. Die Ausgangsspannung Vo am Integrator, die ein Maß für die Solldrehzahl des Motors ist wird dadurch durch die Spannung Vr 1 bestimmt und ist in diesem Beispiel stets negativ.

Zum Zeitpunkt U wird eine höhere Solldrehzahl vorgeschrieben infolge der Tatsache, daß die Spannung Vr 1 einen höheren Wert erhält. Dadurch erhält die Ausgangsspannung V₁ einen positiven Wert, der über die Diode D\ von der Ausgangsspannung des Operations-. e.fstärkers Aj begrenzt wird, wobei diese Ausgangsspannung durch die Bezugsspannung Vr 2 und die Werte der Widerstände Ry und R» bestimmt wird; Infolge dieses Spannungssprungs wird der Kondensator G aufgeladen und nimmt die Spannung Vo ab, bis sie zum Zeitpunkt ,'2 dem neuen Wert der Spannung Vr₁ entspricht und die Spannung V, wieder gleich 0 V wird. Die Geschwindigkeit, mit der die Spannung Vo abnimmt (Beschleunigung des Motors), kann mit der BezLgsspannung Vr 2 eingestellt werden.

Zum Zeitpunkt /3 wird eine Umkehr der Drehrichtung des Motors dadurch vorgeschrieben, daß die Spannung Vr 1 auf einen negativen Wert gebracht wird. Dadurch erhält die Spannung V, einen negativen Wert, der über die Diode Vh von der Ausgangsspannung des Opera-

tionsverstärkers At begrenzt wird, wobei diese Ausgangsspannung durch die Bezugsspannung Vr > und die Werte der Widerstände Rn und Rio bestimmt wird. Infolge dieses Spannungssprungs wird der Kondensator Ci entladen und nimmt die Spannung V₀ zu (Verzögerung des Motors) mit einer Geschwindgkeit, die mit aer Bezugsspannung V_Hi eingestellt werden kann. Zum Zeitpunkt U ist die Spannung Vo gleich 0 V geworden, was bedeutet, daß die Ausgangsfrequenz des Oszillators VCO gleich 0 geworden ist. Dies wird von der Schall ung 9 detektiert und weil die Polarität der Spannung Vr, nicht mehr mit der Lage des Schalters Si übereinstimmt, wird letzterer in die nicht dargestellte Lage umgelegt, während außerdem ein Signal CW/CCW Rechts/Linkslauf an die Schaltung PWM geliefert wird, um über logische Schaltungen die Drehrichtung umzukehren. Um den Motor in der umgekehrten Drehrichtung wieder zu beschleunigen, soll die Spannung V₀ wieder abnehmen. Dies erfolgt durch das Umlegen des Schalters .Si, so daß die Spannung V_Ä ι dem invertierenden Eingang des Verstärkers A\ zugeführt wird. Dadurch wird die Spannung V, gleich dem positiven Grenzwert und nimmt die Spannung V₀ ab. bis sie zum Zeitpunkt is wieder dem (negativen) Wert der Spannung Vr ι entspricht und die Spannung V, gleich 0 V ist.

Die Schaltung nach Fig. I enthält weiter eine .Stromgegenkopplungsschleife. Diese besteht aus einem Istwertgeber Il zum Messen des Motorstroms und zum Erzeugen eines in diesem Beispiel positiven Ausgangssignals V₁ an einem Ausgang 10. das ein Maß für den Absolutwert des Motorstroms ist. Dieses Signal V₁ wird mit einer negativen Bezugsspannung V/?i> über Widerstände /?ii und /?i2 summiert und dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers Αί mit einem Verstärkungseinstellwiderstand /?n zugeführt. Der Ausgang des Operationsverstärkers As führt über einen von einer Einrichtung 13 gesteuerten doppelten Schalter Sh einen Widerstand Rao und die Kathoden-Anoden-Strekke einer Diode Dj zu dem Eingang des Verstärkers Ai. der einen virtuellen Erdungspunkt bildet. Ebenso wird das Signal V₁ mit einem Grenzwertsignal Vr--, über Widerstände R\a und R\s summiert und dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers A_b mit einem Verstärkungseinstellwiderstand Rib zugeführt. Der Ausgang dieses Operationsverstärkers führt über den Schalter 5j, den Widerstand Rr> und die Anoden-Kathoden-Strecke einer Diode D» zu dem Eingang des Operationsverstärkers A2.

Die Einrichtung 13 stellt fest, ob der Motor als Generator oder als Motor wirksam ist, und steuert den Schalter S? derart, daß sich der Schalter beim Motorbetrieb J.i der dargestellten Lage und beim Generatorbetrieb in der nicht dargestellten Lage befindet.

Wenn beim Motorbetrieb der Motorstrom Null ist, liegt der Eingang des Operationsverstärkers A, auf einem durch die Bezugsspannung V_Ä6 bestimmten negativen Wert und ist die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers As positiv, so daß die Diode Dj gesperrt ist. Nimmt der Motorstrom und damit die Spannung V_c zu, so wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers abnehmen und wird, wenn der Motorstrom einen von der Bezugsspannung Vr₆ einzustellenden Wert überschreitet, negativ werden, wodurch die Diode Di leitend wird und sich der Kondensator C< entladen wird. Dies ergibt eine Zunahme der Spannung V₀, d. h, da Vb negativ ist, eine weniger negative Spannung und somit eine Verzögerung des Motors, wodurch der Motorstrom abnimmt. Dadurch, daß die Stromgegenkopplung über die Widerstände /?»und Raci verläuft, deren Wert kleiner als der Widerstandswert des Widerstandes /?-, ist. über den die Frequenzsteuerung stattfindet, ist die .Stromgegenkopplung in bezug auf eine etwaige positive Spannung V, vorherrschend.

Beim Generatorbetrieb nimmt der Schalter S₂ die nicht dargestellte Lage ein und kann also nur über den Operationsverstärker At die Stromgegenkopplungsschleife geschlossen werden. Nimmt beim Generalorbetrieb der Motorstrom zu, so wird auch die Spannung V₁ zunehmen und wird der Einfluß der negativen Bezugsspannung Vr 5 abnehmen, wodurch die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers A* weniger negativ wird. Die Diode Da ist dabei gesperrt. Überschreitet der Motorstrom einen mittels der Bezugsspannung Vm einzustellenden Wert, so wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers At, positiv und wird die Diode Da leitend, wodurch die Spannung V_n am Ausgang des Komparalors zunimmt, d. h. weniger negativ wird, was eine Herabsetzung der Abbremsung des Motors entspricht.

Die Schaltung nach Fig. I enthält auch eine Spannungsgegenkopplungsschleifc. Die Spannung über der Gleichspannungsspeisung wird mit Hilfe eines Istwertgebers 12 detektiert und in eine in diesem Beispiel negative Spannung Vb umgewandelt. Diese Spannung Vf, wird mit einer positiven Bezugsspannung Vra über Widerstände Rn und R^ summiert und dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers Ai mit Verstärkungssinstellwiderstand R^ zugeführt. Der Ausgang des Verstärkers Ai führt über einen Widerstand /?2ozudem Eingang des Operationsverstärkers A_b.

Wenn die Spannung über der Gleichspannungsspeisung einen durch die Bezugsspannung Vra bestimmten Wert überschreitet, wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers Ai positiv und greift beim Generatorbetrieb über den Operationsverstärker At, in die Stromgegenkopplung ein. Die Bezugsspannung V_R5 wird gleichsam herabgesetzt.

Wie beschrieben, findet eine Begrenzung des Motorstroms und eine Begrenzung der Spannung der Gleichspannungsspeisung statt. Dabei gibt es ein Gebiet, in dem auf eine Kombination der beiden Größen begrenzt wird und das u. a. durch die relative Stärke der Spannungen V/, und V₀ die Verstärkung des Operationsverstärkers Ai und das Verhältnis der Werte der Widerstände Rn und Λ20 bestimmt wird. Um dafür zu sorgen, daß dieses Gebiet klein ist. mit anderen Worten, daß die Spannungsgegenkopplung sehr stark wirksam wird, wenn ein bestimmter Wert der Spannung über der Gleichspannungsquelle überschritten wird, während dies unterhalb dieses Wertes nicht der Fall ist, sind eine Anzahl von Möglichkeiten verfügbar. So kann die Verstärkung des Operationsverstärkers Ai sehr groß gewählt werden, derart, daß der Verstärker A₇ bei Nennspannungen stark in Sättigung gesteuert ist und erst dann außer Sättigung gerät, wenn ein bestimmter Wert dieser Spannung erreicht wird. Eine andere Möglichkeit ist die in Fig. 1 gestrichelt dargestellte Diode Dy. Ist die Eingangsspannung des Operationsverstärkers Ai positiv, so klemmt die Diode Ds die Ausgangsspannung des Verstärkers Aj auf einen Spannungspegel von nahezu 0 V. Wenn die (negative) Spannung V_b derart abgefallen ist, daß die Eingangsspannung des Operationsverstärkers A₁ negativ und die Ausgangsspannung positiv wird, sperrt die Diode Ds

und kann die Spannungsregelung wirksam werden.

Fig.3a und 3b zeigen schematisch einen möglichen Verlauf der Amplitude des Motorstroms I_n, und der Spannung V^, der Gleichspannungsspeisung als Funktion der Zeil, wenn der Motor beim Abbremsen als Generator zu wirken beginnt. Zum Zeitpunkt /ι fängt der Motor an, Energie zu liefern, und der Motorstrom lädt die in der Gleichspannungsspeisung vorhandenen ;. ipazitäten auf, so daß die Spannung V_cb vom Nennwert V_n an zunimmt, bis im Zeitpunkt h ein Höchstwert V_m„ erreicht ist. Zwischen den Zeitpunkten t\ und ti wird der Strom l_m auf einen Ivlaximalwert I_n,,, begrenzt. Zum Zeitpunkt fr wird die Spannungsgegenkopplung wirksam und begrenzt'über die Stromgegenkopplungsschleife den Motorstrom derart, daß die Spannung V_cb auf den Wert V_mjl begrenzt wird. Dabei kann der Motorstrom bei abnehmender Drehzahl zunehmen. Es wird keine Energie mehr in den genannten Kapazitäten gespeichert und der Motor :c*.vic die Schaltungen leiten die gelieferte Energie sb, wobei diese Ableitung groß ist, weil die Spannung maximal, z. B. gleich dem 2,5fachen der Nennspannung, ist, bei welcher Spannung der Motor meistens im Sättigungszustand sein wird, so daß dieser Motor viel Energie verbraucht. Zu diesem Zeitpunkt U ist die Drehzahl soweit abgefallen, daß die vom Motor gelieferte Energie nicht mehr genügend ist, um die Spannung V_cb maximal zu halten. Die Spannung V_cb nimmt ab und der Motorstrom I_n, kann gegebenenfalls nach wie vorzunehmen.

Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Istwcrtgeh'.'rs It nach Fig. 1 und ist für Dreiphasenwechselstrommessung eingerichtet. Der Geber enthält sechs mit je einer Primär und einer Sekundärwicklung versehene Toroide 15a... 176 mit Kernen mit einer hohen Permeabilität, wobei das Verhältnis der Anzahl primärer und sekundärer Windungen z. B. 1 : 50 ist. Die Primärwicklungen der Toroide 15a und 156, 16a und 166,17a und 176 sind jeweils in Reihenanordnung in die Motorstromzufuhrleitungen aufgenommen, in denen die Ströme Ir, Is und /r fließen. Die Sekundärwicklungen sind jeweils gegensinnig in Reihe geschaltet, und diese gegensinnigen Reihenschaltungen sind parallel zwischen einem Impulsgenerator 18 und einem Widerstand /?2o angeordnet. Parallel zu dem Widerstand Rm ist ein Glättungsfilter mit einer Diode D₆, einem Kondensator C2und einem Widerstand /?2i angeordnet. Die Spannung über dem Widerstand /?2i wird dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers A_s mit Einstellwiderständen /?22. /?23 und /?24 zugeführt Der Ausgang dieses Operationsverstärkers A_s liefert das Stromsignal V_can den Ausgang 10 des Istwertgebers 11.

Durch die hohe Permeabilität des Kernmaterials der Toroide werden die Kerne bei bestimmten Werten der Phasenströme Ir, /5 und /r, weiche Werte unterhalb des Maximalwertes liegen sollen, in Sättigung geraten. Dadurch, daß der Impulsgenerator 18 Hochfrequenzspannungsimpulse über den gegensinnig in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen anlegt, wird pro Phase stets einer der beiden Kerne weiterhin in Sättigung bleiben und der andere außer Sättigung geraten. Die Ströme i_r. i_s und i, in den Sekundärwicklungen werden dann stets ein Maß für die Absolutwerte der Phasenströme Ir, /sbzw. /7-sein. Diese Ströme i_n /$und /, werden in dem Widerstand /?2β summiert und in eine Spannung umgewandelt, die mit dem Filter D^, Ci, Ä21 zu einer Gleichspannung geglättet wird, die ein Maß für die Amplitude des Motorstroms ist. Diese geglättete

Spannung wird mit dem Operationsverstärker Ag zu dem Stromsignal V_c verstärkt.

Fig.5 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel einer Gleichspannungsquelle zur Speisung eines Motors über Leistungsschalter. Diese Quelle enthält Anschlüsse für das Dreiphasenwechselstromnetz R, Sund Γ und eine Gleichrichterbrücke mit Dioden Di, Dt, A, Dio, Dw und D|2. Die gleichgerichtete Spannung über diesen Dioden ist zur Glättung an einen Pufferkondensator G> gelegt.

Die Spannung Vrf, über diesem Pufferkondensator wird über einen Zwischenkreisumrichter 19 mit Leistungsschaltern in einen Dreiphasenwechselstrom mit einer von der Schaltung PWM gesteuerten Frequenz zur Speisung des Motors M umgewandelt. Diese Ströme werden mit dem bereits beschriebenen Stromdetektor 11 detektiert. Die Schaltung PWM empfängt ein Frequenzsteuersignal von einer Schaltung der in F i g. 1 dargestellten Art.

Die Gleichspannung V_cb wird über einen Gleichspannungswandler iü eine niedrigere GrciCuäpäi'inüng V₁ £llf Speisung der unterschiedlichen Schaltungen umgewandelt. Grundsätzlich besteht dieser Wandler aus einem Transformator 21 mit einer Primärwicklung 22, über der über einen von einem Oszillator 20 betätigten Schalter S* die Gleichspannung V_cb angelegt ist. Eine Sekundärwicklung 23 dieses Transformators 21 ist mit einer Gleichrichterschaltung mit einer Diode Du und einem Kondensator G verbunden.

Dadurch, daß der Schalter S4 mit hoher Frequenz ein- und ausgeschaltet wird, wird die Gleichspannung V_cb in einen Wechselstrom umgewandelt, der mit dem Transformator 21 umgewandelt und mit der Diode Du und dem Kondensator G gleichgerichtet und zu der Gleichspannung V, geglättet wird. Diese Gleichspannung V₁ wird auf den Oszillator 20 rückgekoppelt, damit dieser gestoppt wird, sobald die Spannung V₅ über dem Kondensator G einen bestimmten Wert aufweist, und damit dieser wieder gestartet wird, wenn diese Spannung V₁ zu niedrig wird. Auf diese Weise wird eine Gleichspannung V₅ erhalten, die in hohem Maße von der Spannung V_cb unabhängig ist. die z. B. zwischen 80 V und 800 V variieren kann. Auf diese Weise wird erreicht, daß ζ. B. beim Ausfallen der Netzspannung die Steuerschaltung nach wie vor gespeist wird, solange die Spannung V^, am Pufferkondensator Coberhalb eines bestimmten Wertes liegt. Dies hat zur Folge, daß die Leistungsschalter im Zwischenkreisumrichter 19 nach wie vor gesteuert werden, solange eine Spannung V₀* vorhanden ist, die einen derartigen Wert aufweist, daß dadurch die Leistungsschalter beschädigt werden könnten, wenn die Steuerschaltung PWM ausfallen würde. Dadurch bleibt z. B. eine sichere und kontrollierte Abbremsung nach dem Ausfallen der Netzspannung möglich, wobei die Steuerschaltung mit der von dem Motor gelieferten Energie gespeist wird.

Der Transformator 21 enthält weiterhin eine zweite Sekundärwicklung 24 parallel zu der Reihenschaltung einer Diode D_M und eines Kondensators G- Die Spannungsimpulse mit einer Amplitude V_rt über der Primärwicklung 22 werden in eine Gleichspannung V_b über dem Kondensator G umgewandelt, wobei diese Gleichspannung Vb, wenn der Kondensator G nicht oder nahezu nicht belastet ist, der Spannung Vd, über dem Pufferkondensator G proportional ist Dieser Teil der Schaltung nach Fi g. 5 bi'det also eine Schaltung 12 nach F i g. 1 zur Lieferung einer Spannung V^, die ein Maß für die Spannung V^ ist.

Die Schaltung nach Fig.5 zeigt auch ein Ausfüh-

rungsbeispiel der Einrichtung, die in F i g. 1 mit 1.3 bezeichnet ist. Diese Schaltung enthält die Dioden Di5, D\t und D\u die zusammen mit den Dioden Di0, Di 1 und Dn eine Gleichrichterbrücke bilden. Parallel zu dieser Gleichrichterbrücke sind zur Glättung der gleichgerichteten Spannung ein Widerstand R-u, und ein Kondensator C_n angeordnet. Die Spannung V_n über diesem Kondensator ist dann die gleichgerichtete Netzspannung, die nicht, iv« die Spannung V_Cb, beim Generatorbetrieb zunimmt.

Dadurch, daß den beiden Gleichrichterbrücken die Dioden Dio, Du und Dn gemeinsam sind, sind die beiden Kondensatoren Ct und C_n auf einer Seite gleichstrommäßig miteinander verbunden. Zwischen den anderen Elektroden dieser Kondensatoren Cs und C_n ist ein Spannungsteiler mit Widerständen R₂₁ und Rn angeord-

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net, der den Unterschied zwischen den Spannungen V₁* und V_n nach Schwächung dem Basis-Emitter-Übergang eines Transistors Γ führt, dessen Kollektor über einen Widerstand /?» mit einer positiven Speisespannung verbunden ist.

Nimmt beim Generatorbetrieb die Spannung V₁* zu, so wird bei einer durch den Spannungsteiler Rv, Rn bestimmten Zunahme der Transistor Γ leitend werden. Die dann auftretende Spannungsänderung über dem Kollektorwiderstand Rn ist eine Anzeige für Generatorbetrieb und kann z. B. über eine optische Kopplung für gleichstrommäßige Trennung und über logische Gatter den Schalter S₂ (Fig. 1) betätigen. Auf diese Weise wird eine einfache Detektion des Generatorbetriebs erhalten, die von Netzspannungsänderungen unabhängig ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

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L Anordnung zur Drehzahlsteuerung einer über einen einen GJättungskondenimtor enthaltenden Gleichspannungs-Zwischenkreisumrichter gespeisten WechselstrommaEchine mit einer Freqnenzsteuerschaltung, bestehend aus einem Verstärker mit Ausgangssignalbegrenzung, dessen Eingang ein Frequenzbezugssignal zugeführt ist und dessen Ausgangssignal dem Eingang eines Integrators zugeführt ist, wobei der Ausgang des Integrators ein Signal zur Steuerung der Frequenz des Umrichters liefert und auf den Eingang des Verstärkers rückgekoppelt ist, d a d u r c h g e ke η η ζ e ic h -η e t, daß vorgesehen sind:

a) Istwertgeber (11 bzw. 12) für Maschinenstrom und Spannung (Vet) des Gleichspannungszwischenkreises,

b) ein/c-ster Vergleicher (Aj, Rtj, R\a, Rib) für die Spannungsbegrenzung^ dessen erstem Eingang das Ausgangssignal (Vb) des Istwertgebers (12) für die Spannung (V^) und dessen zweitem Eingang ein Grenzwertsignal (Vrα) zugeführt ist,

c) ein zweiter Vergleicher (A^ Rn, R_x, Äis, Äie, R]% Ο«) für die Strombegrenzung, dessen erstem Eingang das Ausgangssignal (V_c) des Istwertgebers (U) für den Strom und dessen zweitem Eingang ein Grenzwertsignal (Vr₅) zugeführt ist, und daß

d) das Ausgangssignal des ersten Vergleichers dem dritten Eingang du zweiten Vergleichers zugeführt ist,

c) am Ausgang des zweiten" ergleichers nur dann ein Signal auftritt, wenn Grenzwertüberschreitung vorliegt,

f) eine Einrichtung (13), die zwischen generatorischem und motorischem Betrieb unterscheidet und das Ausgangssignal des zweiten Vergleichers so auf den Eingang des Integrators (Ai) der Frequenzsteuerschaltung schaltet, daß bei generatorischem Betrieb eine Frequenzerhöhung und bei motorischem Betrieb eine Frequenzerniedrigung bewirkt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Vergleicher (A₅, Ru, Rn, R₁₃, Rw, D₃) für die Strombegrenzung vorgesehen ist, der dem zweiten Vergleicher parallel geschaltet ist, daß der zweite Vergleicher bei Grenzwertüberschreitung ein positives Ausgangssignal abgibt und dadurch eine Frequenzerhöhung bewirkt, daß der dritte Vergleicher bei Grenzwertüberschreitung ein negatives Ausgangssignal abgibt und dadurch eine Frequenzerniedrigung bewirkt, und daß die Einrichtung (13) für die Betriebsuntersclieidung einen Schalter (S₂) derart betätigt, daß bei Generatorbetrieb nur der Ausgang des zweiten Vergleichers und bei Motorbetrieb nur der Ausgang des dritten Vergleichers an den Eingang des Integrators (At) angeschlossen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13), die zwischen generatorischem und motorischem Betrieb unterscheidet, einen Gleichrichter (D\a, Di2. ßis. Dit, Dm) mit Glättungsschaltung (Cu, Rv,) zur Bildung einer Be/.ugsspannung (Vn) durch Gleichrichtung einer Wechselspannung (R₁ S, T), die auch den GleichspannHng.s-Zwischenkreisu.mrichter (19) speist, und einen Vergleicher mit Schwellwert (Rv, /fat, Ä», T) enthält, in dem ejn Vergleich zwischen der Spannung (V#) über dem Glättungskondensator (Cb) und der Bezugsspannung (V\i) erfolgt, wodurch eine Unterscheidung zwischen generatorischem und motorischem Betrieb möglich ist (F i g,5),
4. Anordnung nach einem der vorhei gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertgeber (11) für Maschinenstrom in jeder PhasenzUfuhrleitung (h, /* /J des Wechselstrommotors die Primärwicklung (15,16,17) eines mehrphasl· gen Gleichströmtransformators mit gleichrichtender

v?.. Wirkung enthält, dessen Sekundärwicklungen parallel geschaltet und mit einem Glättungsfilter (R20, D₆, C₂) verbünden sind, das den Istwert (V_c) des Maschinenstroms liefert, wobei der Gleichstromtransformator nur Ströme einer bestimmten Polari- tat transformiert durch Sättigungssteuerung des Transformatorkernmaterials mittels Spannungsimpulsen(l8j.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein schal tender Gleichspannungswandler (20, 21, &) mit einem Transformator (21) vorgesehen ist, dessen Primärwicklung (22) in Reihe mit einem Schalter (S*) parallel zum Glättungskondensator (Cb) geschaltet ist, daß eine erste Sekundärwicklung (23) des

w Transformators (21) über eine Gleichrichterschaltung (D₁₃, Cjj zur Lieferung einer Speisespannung (V₅) an die Frequenzsteuerschaltung (PWM) führt und daß eine zweite Sekundärwicklung (24) über eine weitere Gleichrichterschaltung (Du, Q) zur

s^rt Lieferung des Istwertspannungssignals (Vb) führt