DE3015161C2 - Zwischenkreisumrichter - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,

— eine weitere Meßeinrichtung (80,84), die ein zur Größe des Ausgangswechselstroms der Wechselrichterschaltung (58) proportionales Signal erzeugt und dieses der Vergleichseinrichtung (92) zuführt

— eine Einrichtung (108,110) zum Erzeugen eines ersten, kleineren und eines zweiten, größeren Referenzsignals,

— eine Auswähleinrichtung (98), die das erste Referenzsignal auswählt, wenn sich der Motor (76) in einem Leerlaufbetriebszustand befindet, und die das zweite Referenzsignal auswählt, wenn sich der Motor (76) in einem sonstigen Betriebszustand befindet, wobei

— die Vergleichseinrichtung (92) das Verhältnis der Meßsignale des Gleichstromes und des Wechselstromes mit dem ausgewählten Referenzsignal vergleicht.

2. Zwischenkreisumrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des ersten Referenzsignals etwas kleiner ist als der dem Ausgangsgleichstrom entsprechende Wert, wenn der Motor (76) Leerlaufdrehzahl aufweist.

3. Zwischenkreisumrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswähleinrichtung enthält:

eine Einrichtung (120, 122) zum Erzeugen eines Drehzahlsignals, das einen ersten Zustand hat, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Motors (76) größer als ein Mindestwert ist, und einen zweiten Zustand, wenn die Motorwinkelgeschwindigkeit kleiner als der Mindestwert ist;

eine Einrichtung (117) zum Erzeugen eines Drehmomcntsignals, das einen ersten Zustand hat, der ein Motordrehmoment mit sehr kleinem Wert verlangt, und einen zweiten Zustand, der ein Motordrehmoment mit höherem Wert verlangt;
und eine von den Drehzahl- und Drehmomentsignalen gesteuerte Einrichtung (126) mit einem Schaltkreis, der die Auswähleinrichtung (98) bildet, wobei das erste Referenzsignal nur dann gewählt wird, wenn die Drehzahleinrichtung (120,122) ihren zweiten Zustand und die Drehmomenteinrichtung (117) ihren ersten Zustand hat

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zwischenkreisumrichter gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Umrichter ist aus der US-PS 41 39 885 bekannt

Bei der Umformung von Gleichstrom in Wechselstrom oder von Wechselstrom in Gleichstrom wird bckanntlich eine Brückenanordnung von »Thyristoren« verwendet, worunter im folgenden beliebige Arten von gesteuerten Gleichrichtern zu verstehen sind. Die dreiphasige Version enthält normalerweise sechs Thyristoren in der üblichen ßrückenanordnung, so daß zwei in Reihe geschaltete Thyristoren in jedem der drei Zweige vorhanden sind. Diese Thyristoren werden in einer vorgeschriebenen Reihenfolge leitend gemacht, um die Leistungsabgabe von der Quelle an den Motor zu steuern. Es gibt jedoch Situationen, in denen ein oder mehrere Thyristoren beim Kommutieren versagen oder nicht zur richtigen Zeit abschalten. Von der Gleichstromseitc der Brücke her Letrachtet gibt es, wenn ein Thyristor nicht rechtzeitig sperrt, einen direkten Kurzschluß zwischen den Gleichstromsammelschienen, weil beide Thyrisloren eines Zweiges in dem leitenden Zustand sind. Dieser Kommutierungsfehler wird als »Durchschuß« bezeichnet.

Im Fall eines Spannungsquellenwechselrichters erfordert ein Durchschuß im allgemeinen, daß der Wechselrichter abgeschaltet wird. In einem Stromquellenwechselrichter gibt es, so lange der Durchschuß von kurzer Dauer ist, gewöhnlich keine nachteilige Auswirkung auf den Thyristor oder auf die Gesamtsteuerung der an den Motor abgegebenen Leistung. Die bekannten Systeme enthalten deshalb irgendeine Form von Durchschußschutz, um einen bevorstehenden oder bereits erfolgten Durchschuß zu erkennen und korrigierend einzugreifen. Dieser Schutzeingriff kann auf vielfältige Weise erfolgen, wobei der Endzweck immer darin besteht, den Thyristorstrom so zu verringern, daß der Thyristor zu leiten aufhört. Viele derartige Schutzanordnungeti sind sehr komplex und deshalb teuer. Das gilt insbesondere in sehr eng und genau gesteuerten Systemen, bei denen Vorgriffsanordnungen benutzt werden, um zu versuchen, einen beginnenden Durchschuß zu erkennen und Präventivmaßnahmen dagegen zu ergreifen, bevor der Durchschuß tatsächlich erfolgt. In anderen Fällen sind jedoch die Kosten einer solchen Anordnung nicht gerechtfertigt, da ein Durchschuß, der nicht andauern kann, die Gesamtsystemleistungsfähigkeit nicht ernstlich beeinträchtigt. Beispielsweise in extrem großen Motorantrieben mit infolge der Trägheit des Systems langer Ansprechzeit beeinflussen vorübergehende Durchschüsse, die innerhalb eines Teils eines Zyklus korrigiert werden, die Gesamtsystemleistungsfähigkeit nicht nachteilig.

Bei dem aus der eingangs erwähnten US-PS 41 39 88"> bekannten Umrichter wird das zur Größe des Zwischenkreises-Gleichstroms proportionale Signal mit cinem zweiten Signal verglichen, welches zur Größe des Eingangswechselstroms der Glcichspanniingsqudlc proportional ist. Bei dieser Siromnießmcthotle werden gewisse Störungen insbesondere in der Wechselrichter-

schaltung nicht erfaßt. Außerdem bereitet der Signalvergleich Schwierigkeiten, da bei einem als »Leerlauf« bezeichneten Ruhezustand des Motors andere Vergleichsbcdingungen gelten als bei laufendem Motor.

Aus der US-PS 41 50 325 ist es bekannt, Meßwerte für den Strom auf der Wechseiuromseite und der Gleichstromseite eines aus einer Thyristorbrücke bestehenden Umrichters zu erfassen, diese zu vergleichen und das Vcrgleichsergebnis als Erkennungskruerium dafür heranzuziehen, ob sich ein Kommutierungsfehler (Durchschuß) in einem Brückenzweig ereignet hat

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zwischenkreisumrichter zu schaffen, der durch Abfühlen einfach verfügbarer Systemparameter Durchschüsse und ähnliche Kommutierungsfehler im Leerlaufzustand des Motors ebenso einfach und zuverlässig korrigieren kann wie bei laufendem Motor.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Kin Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das grundlegende Schaltbild eines bekannten I fmformsystems mit Thyristoren;

F i g. 2 das grundlegende Schaltbild eines bekannten gesteuerten Wechselrichters, der bei der Realisierung der Erfindung benutzt werden kann; und

F i g. 3 die Schaltungsanordnung teilweise in Form eines Blockschaltbildes, der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine bei der Erfindung verwendbare bekannte dreiphasige Umformeinheit 10. Die Einheit 10 hat Gleichstromsammelschienen 11 und 12 und Wechselslromsammelschienen 13 und wird durch sechs Thyristoren 14 bis 19 gebildet, die in einer Brückenschaltung ungeordnet sind. Wenn den Sammelschienen 11 und 12 Gleichstrom zugeführt wird, kann bekanntlieh bei richtigem Zünden der Thyristoren der Brücke eine Wechselspannung an den Sammelschienen 13 abgegeben werden. Wenn umgekehrt den Sammelschienen 13 Wechselstrom zugeführt wird, kann durch geeignete Steuerung der Thyristoren 14 bis 19 der Brücke die Größe der ;iuf den Sammclschienen 11 und 12 erscheinenden Gleichspannung gesteuert werden. Diese Steuerung wird normalerweise durch die sogenannte »Phasensteucrung« erzielt, die zu dem Leitendmachen der Thyristoren der Brücke zu einem variablen Zeitpunkt innerhalb der angelegten Wechselstromsinuswelle führt, so daß sich die Ausgangsspannung ändert.

F i g. 2 zeigt die grundsätzliche Form eines typischen gesteuerten Wechselrichters, der eine Leistung mit variablem Strom und variabler Frequenz an eine Belastung abgibt. In Fig. 2 wird eine variable Gleichspannung (und somit ein variabler Gleichstrom) über Sammclschienen 21 (mit einer Drossel 23) und 22 an die insgesamt mit 20 bezeichnete Wechselrichterschaltung angelegt, die ihrerseits eine variable elektrische Leistung an eine Belastung 26 abgibt, bei der es sich in der vorliegenden Darstellung, wie häufig der Fall, um einen Wcehsclslrominduktionsmotor handeln kann. Die Wechsclrichterschaltung 20 enthält in der dargestellten dreiphasigen Ausführungsform sechs Thyristoren 30 bis 35, die in einer Brückenschaltung angeordnet sind. Die Thyristoren 30, 31 und 32 bilden den grundsätzlichen Teil dessen, was üblicherweise als die positive Hälfte der Brücke angesehen wird, während die Thyristoren 33, 34 und 35 den grundsätzlichen Teil der negativen Seite der Wechselrichterbriicke bilden. Die in Fig. 2 gezeigte Brücke hat drei Zweige, von denen der erste Zweig die Thyristoren 30, 33 und weiter zwei in Reihe geschaltete Dioden 36 und 39 enthält. Ebenso enthält der zweite Zweig die Thyristoren 31 und 34 und zwei in Reihe geschaltete Dioden 37 und 40. während der dritte Zweig die Thyristoren 32 und 35 und in Reihe geschaltete Dioden 38 und 41 enthält. Kommutierungskondensaloren sind zwischen jedes Diodenpaar geschaltet. Das heißt ein erster Kommutierungskondensator 44 ist zwischen ίο die Katoden der Thyristoren 30 und 31 geschaltet, während ein Kondensator 45 zwischen die Katoden der Thyristoren 31 und 32 geschaltet ist. Der dritte Kommutierungskondciisator 46 in dem positiven Teil der Wechselrichterschaltung ist zwischen die Katoden der Thyristören 30 und 32 geschaltet. Ebenso sind Kommutierungskondensatoren 47, 48 und 49 zwischen Paare der Anoden der Thyristoren 33, 34 und 35 geschaltet. Das Durchschalten (Leitendmachen) der Thyristoren 30 bis 35 der grundlegenden Wechselrichterschaltung 20 ist von Steuersignalen abhängig, die an die Steuerelektroden derselben über geeignete Leitungen angelegt werden, welche von einer in F i g. 2 nicht gezeigten Steuersignaleinrichtung gelieferte Signale führen.

Fig. 3 zeigt die Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform. Gemäß Fig.3 ist eine eine einstellbare Spannung liefernde Gleichstromquelle 50 vorgesehen, die von dem mit Bezug auf F i g. 1 beschriebenen grundsätzlichen Typ sein kann. Als solche wird der veränderlichen Gleichstromquelle 50 Strom aus einer Wechselstromquelle zugeführt, die durch Leitungen L\. Lj und Li dargestellt ist. Die Steuerung der Quelle 50 erfolgt über geeignete Eingangsleitungen 52 aus einer Gleichstromquellensteuerschaltung 54. Die Art der Gleichstromquellensteuerschaltung 54 wird selbstverständlich von dem Typ der veränderlichen Gleichstromquelle 50 abhängig sein. Wenn es sich beispielsweise bei der Quelle 50 um den in F i g. 1 gezeigten Typ handelt, steilen die Leitungen 52 zu den Steuerelektroden führende Leitungen dar, und die Gleichstromquellensteuerschaltung 54 könnte so ausgebildet sein, daß die Quelle 50 gemäß dem Wert eines Eingangssignals auf der Leitung 56, die zu der Steuerschaltung 54 führt, ein veränderliches Ausgangssignal abgibt. (Es ist selbstverständlich klar, daß andere Formen von Gleichspannungsquellen benutzt werden könnten, solange sie auf ein Eingangssteuersignal ansprechen und auf dieses hin veränderlich sind.) Die veränderliche Gleichstromquelle 50 ist mit einer dreiphasigen Wechselrichterschaltung 58 über einen Gleichstromzwischenkreis verbunden, der Leiter 60 und 62 hat und weiter eine Drossel 64 und einen Shunt 66 niedrigen Widerstandes enthält. Die Wechselrichterschaltung 58 ist vorzugsweise eine gesteuerte Wechselrichterschaltung, wie sie mit Bezug auf F i g. 2 beschrieben wurde, und wird durch geeignete Steuersignale gesteuert, welche über Leitungen 68 zugeführt werden und aus einer Wechselrichtersteuerschaltung 70 stammen. Die Wechselrichtersteuerschaltung 70 empfängt einen Steuerbefehl oder ein Steuersignal über eine Eingangsleitung 72. Unter der Annahme, daß die Wechselrichterschaltung 58 von dem weiter oben beschriebenen Typ ist, dienen die Signale auf der Leitung 68 zum Leitendmachen der Thyristoren der Wechselrichterbrücke, dc."lit diese eine Ausgangsleistung über Leitungen 74 an eine Belastung abgibt, die als ein Motor 76 dargestellt ist. Die ger-.ue Art der Steuerschaltung 70 ist nicht von ausschlaggebender Bedeutung für die Erfindung, in einem typischen System könnte sie aber einen Ringzähler enthalten, der Impulse aus einer geeigneten Quelle, wie

einem spannungsgeregelten Oszillator, empfängt, die als ein Eingangssignal ein Spannungssignal auf der Leitung 72 empfängt, welches die Sollbetriebsfrequenz der Wechselrichterschaltung 58 angibt oder zu dieser proportional ist. Shunts 80 mit niedrigem Widerstand sind jeweils in den Leitungen 74, die dem Motor 76 elektrischen Strom zuführen, für im folgenden erläuterte Zwecke angeordnet.

Gemäß der Darstellung wird ein erstes Stromrückführungssignal, das in F i g. 3 mit Ux bezeichnet ist, erzeugt, welches seinen Ursprung in dem Shunt 66 hat, der in dem Gleichstromzwischenkreis angeordnet ist. Der Shunt 66 hat, wie weiter oben erwähnt, einen geringen Widerstandswert, und es wird an ihm eine Spannung abfallen, die zu dem Wert des in diesem Gleichstromzwischenkreis fließenden Stroms proportional ist. Diese Spannung wird über irgendeine geeignete Gleichstromtrennschaltung 82 gebildet, so daß an dem Ausgang der Trennschaltung (Leitung 86) das Rückführungssignal Im erscheint, dessen Wert zu dem Strom in dem Gleichstromzwischenkreis proportional ist.

Das zweite Rückführungssignal, das in dem System nach der Erfindung benutzt wird, ist ebenfalls ein Stromrückführungssignal, das mit Im bezeichnet ist, und dessen Wert proportional zu dem Motorstrom ist. Zu diesem Zweck sind die drei Shunts 80 in den Leitungen 74 so angeordnet, daß an den drei Shunts Spannungssignale erscheinen, die zu den Augenblicksströmen proportional sind, welche in diesen Leitungen fließen. Diese Signale werden an eine dreiphasige Gleichrichtertrennbrückenschaltung 84 angelegt, deren Ausgangssignal das Signal /«(Leitung 88) ist.

Die normale Schaltungstheorie würde besagen, daß, wenn das System, das den Motor speist, richtig arbeitet, die beiden Signale /«und /«bei geeigneter Kompensation der verschiedenen Schaltungsverluste gleich sind. Dieselbe Theorie würde besagen, daß, wenn ein Kommutierungsfehler oder Durchschuß in dem Wechselrichter auftritt, der Strom entsprechend Idc durch den Wechselrichter nebengeschlossen und den Motor umgehen würde. Das Signal /«würde bestrebt sein, auf null hin mit einer Geschwindigkeit abzufallen, die weitgehend von der induktiven Reaktanz des Belastungskreises abhängig ist. Der Durchschuß kann daher erkannt werden, indem die Differenz zwischen Idc und Im abgefühlt wird. Es sei jedoch angemerkt, daß es in vielen Systemen erwünscht ist, in dem Motor zu allen Zeiten einen kleinen Strom am Fließen zu halten, selbst wenn der Motor sich nicht dreht (Leerlaufzustand), so daß der Fluß in dem Motor aufrechterhalten wird, um eine kürzere Ansprechzeit zu gewährleisten. Wenn ein Durchschuß im Leerlauf auftreten würde, würde deshalb, weil der Strom entsprechend Ine einen sehr kleinen Wert haben kann, eine relativ kleine Differenz zwischen den Stromrückführungssignalen Ioc und Im vorhanden sein.

Eine kleine Differenz zwischen Ine und Im braucht keinen Durchschuß anzuzeigen, da es sich herausgestellt hat. daß. wenn die Wechselrichterschaltung mit höheren Frequenzen betrieben wird, die Differenz zwischen den beiden Rückführungssignalen Idc und Im zunimmt Das hat seinen Grund darin, daß die Kommutierungskondensatoren innerhalb der gesteuerten Wechselrichterschaltung beginnen, einen Teil des Stroms entsprechend Iix zu absorbieren, der dann nicht in die Motorbelastung geschaltet wird. Das ist eine Erscheinung, die mit steigender Betriebsfrequenz zunehmend größer wird.

Ein Durchschuß kann daher erkannt werden, indem eine Differenz zwischen h>, und Im abgeführt wird, wobei dieses Erkennen aber für kleine Differenzen unempfindlich sein muß, die beim Hochfrequenzbelrieb des Wechselrichters auftreten. Wenn jedoch der gewünschte Betriebsstrom des Motors sehr klein ist, was im Stillstand (»Leerlauf«-Betrieb) des Motors auftreten kann, dann wird ein Durchschuß, der auftritt, bewirken, daß der Strom entsprechend /,« auf null abfällt, wobei aber die Differenz zwischen Iac und Im sehr klein sein kann. Um in diesem Fall einen Durchschuß zu erkennen, muß der Detektor für sehr kleine Differenzen in /,« und Im empfindlich sein. Zur Berücksichtigung sowohl des Zustandes mit hoher Drehzahl als auch des Leerlaufzustandes mit niedrigem Strom muß der Durchschußdetektor unterschiedliche Werte der Stromdifferenz in den beiden Zuständen abfühlen.

Gemäß Fig. 3 bildet das Signal /«■, das auf der Leitung 86 erscheint, über einen Eingangswiderstand 90 ein Eingangssignal an dem invertierenden Eingang eines Vergleichers 92 in Form eines Operationsverstärkers, dessen nichtinvertierender Eingang über e:inen Widerstand 94 mit Masse verbunden ist. Zu Darstellungszwekken wird angenommen, daß das Signal /«, wenn es aus der Gleichstromtrennschaltung 82 kommt, ein negatives Signal ist, dessen absolute Grö3e sich direkt proportional zu der Größe des Gleichstroms ändert, der durch den Shunt 66 abgefühlt wird, wie weiter oben erläutert. Eine gleichermaßen zuverlässige Methode zum Abkühlen des Gleichstroms besteht bekanntlich darin, das Stromsignal mittels Stromwandlern zu gewinnen, die in den Leitungen L₁, L₂ und L₃ angeordnet sind. Das zweite Stromrückführungssignal, das zu dem Motorstrom entsprechend Im proportional ist, erscheint auf der Leitung 88 als ein positives Signal und bildet ein zweites Eingangssignal an dem invertierenden Eingang des Vcrglcichers 92 über einen Eingangswiderstand 96. Der Absolutwert des Signais Im wird, wie weiter oben erwähnt, unter normalen Betriebsbedingungen etwas kleiner als der des Signals Idc sein, und das Ausmaß der Differenz ist von dem Betriebszustand des Motors 76 abhängig.

Wenn ein Durchschuß oder Kommutierungsfehler vorhanden ist, wird diese Differenz beträchtlich größer sein. Das weiter oben erwähnte Referenzsignal wird einem Schaltkreis 98 entnommen, der ein positives Signal abgibt, das über einen Eingangswiderstand 100 ein drittes Eingangssignal an dem Vergleicher 92 bildet. Der Schaltkreis 98 kann ein Schalter sein, um an seinem Ausgang eines von zwei über Leitungen 1102 und 104 angelegten Eingangssignalen gemäß dem Zustand eines Auswahlsignals, das über eine Leitung 106 angelegt wird, abzugeben.

Das Gewinnen des Wertes des Signals auf der Leitung 106 wird im folgenden noch ausführlich erläutert, für den Augenblick sei aber angenommen, daß dieses Signal eine binäres Signal ist, das einen binären Wert I hat, wenn der Motor in dem Leerlaufzustand ist, und einen binären Wert 0, wenn der Motor in allen anderen Betriebszuständen ist Die beiden Referenzsignale werden durch die Verwendung von zwei Referenzpotentiometern 108 und 110 erzeugt, die die Signale auf den

bo Leitungen 102 bzw. 104 liefern. Die Potentiometer 108 und 110 sind jeweils zwischen eine Quelle positiven Potentials + V und Masse geschaltet, und ihr Schleiferarm bildet den Eingang für das eine bzw. für das andere Referenzsignal. Das Signal auf der Leitung 102 bildcl das Leerlaufreferenzsignal, und, wenn das Signal auf der Leitung 106 den Binärwert 1 hat, dient der Schallkreis 98 dazu, dieses Signal über den Widerstand 100 als das dritte Eingangssignal an den invertierenden Eingang des

Vergleichers 92 anzulegen. Ebenso, wenn das Signal auf der Leitung 106 den Binärwert 0 hat, was anzeigt, daß der Motor nicht im Leerlaufzustand ist, wird das Signal aus dem Potentiometer 110 (Leitung 104) über den Schaltkreis 98 und den Widerstand 100 an den invertierenden Eingang des Vergleichers 92 angelegt.

F i g. 3 zeigt weiter, daß das Ausgangssignal des Vergleichers 92 als ein Eingangssignal an einen Funktionsgenerator 112 angelegt wird, der in der bevorzugten Ausführungsform ein negatives Sägezahnwellenausgangssignal liefert. Das heißt, auf ein positives Eingangssignal aus dem Vergleicher 92 hin wird das Ausgangssignal des Generators 112 (Leitung 113) plötzlich von seinem Ruhewert abfallen und dann wieder langsam zurück auf seinen Ruhewert ansteigen. Das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 112 wird als ein Eingangssignal an ein Mindestwertgatter 114 angelegt, an das außerdem das normale Steuersignal (Leitung 115) für die eine veränderliche Spannung lieferende Gleichstromquelle angelegt wird. Das Mindestwertgatter 114 kann von irgendeiner geeigneten Form sein und beispielsweise aus zwei parallel geschalteten Dioden bestehen, von denen jede eines der Signale auf den Leitungen 115 und 113 empfängt, und deren Anoden über einen Widerstand mit einem positiven Potential verbunden sind, so daß das Ausgangssignal des Mindestwertgatters 114, das auf der Leitung 56 erscheint, das negativere oder kleinere von dessen beiden Eingangssignalen ist. Da die Gleichstromquellensteuerschaltung 54 auf den Wert ihres Eingangssignals auf der Leitung 56 anspricht, und da die Steuerschaltung 54 bewirkt, daß von der veränderlichen Gleichstromquelle 50 auf ein negativeres Signal hin eine kleinere Ausgangsspannung abgegeben wird, ist zu erkennen, daß durch richtiges Bemessen der Werte der Signale auf den Leitungen 113 und 115, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 92 einen Fehler- oder Durchschußzustand anzeigt, das Mindestwertgatter 114 die Steuerung auf das Signal aus dem Funktionsgenerator 112 (Leitung 113) übertragen wird, um somit die Ausgangsspannung der Gleichstromquelle 50 zu verringern und so den Strom in dem Gleichstromzwischenkreis auf null zu verringern. Die Verringerung des Gleichstromzwischenkreisstroms, der zu der Wechselrichterschaltung 58 fließt, wird eine entsprechende Verringerung des Wechselrichterstroms auf null verursachen und gestatten, daß der unrichtig leitende Thyristor der Wechselrichterschaltung zu leiten aufhört

Das normale Steuersignal auf der Leitung 115 ist das Ausgang.ssignal eines Summierpunktes 116, der als ein Eingangssignal das negative Signal lpe (Leitung 86') ciiipfängi, um eine Stromrückführungssclileife zu bilden, und als ein zweites Eingangssignal ein positives Signal aus einer Steuereinrichtung 117, die durch eine Bedienungsperson betätigt wird. Die Steuereinrichtung 117 wird so eingestellt daß die gewünschte Systemleistungsfähigkeit erzielt und von ihr ein Signal T* abgegeben wird, das zu dem Sollausgangsdrehmoment des Motors proportional ist

Bei der bis hierher erläuterten Betriebsweise der Erfindung sei angenommen, daß der Motor in dem normalen Betriebszustand ist, so daß auf der Leitung 86 ein negatives Signal Iac vorhanden ist Ein positives Signal Im ist auf der Leitung 88 vorhanden, und weil das ein normaler Betriebszustand ist, wird das höhere Referenzsignal über das Potentiometer 110 und die Leitung 104 durch den Schaltkreis 98 weitergeleitet und bildet an dem Vergleicher 92 über den Widerstand 100 und die Leitung 99 das dritte Eingangssignal. Unter diesen Bedingungen übersteigt die Summe der beiden über die Leitungen 98 und 99 angelegten Signale, d. h. des Signals Im plus dem hohen Referenzsignal, den negativen Wert des Signals /;« auf der Leitung 86, und das Ausgangssignal des Vergleichers 92 hat einen negativen Wert, so daß der Funktionsgenerator 112 sein den hohen Wert aufweisendes Ruhesignai über die Leitung 113 an das Mindestwertgatter 114 abgibt. Demgemäß ist die Steuerung der veränderlichen Gleichstromquelle 50 von dem über die Leitung 115 angelegten Signal, d. h. von dem normalen Steuersignal abhängig. Wenn nun ein Durchschuß erfolgt, wird das Motorstromsignal Iu auf null abfallen, während der Gleichstromzwischenkreisstrom entsprechend Int konstant bleiben wird oder in derGröße zunehmen wird. Diese Signale werden dazu führen, daß das Ausgangssignal des Vergleichers 92 von einem Wert 0 auf einen Wert 1 umgeschaltet wird, was zur Folge hat, daß der Funktionsgenerator 112 die negative Sägezahnwelle abgibt, wie weiter oben erläutert. Dieses einen niedrigeren Wert aufweisende Signal (das nun niedriger als das Signal auf der Leitung 115 ist) wird durch das Mindestwertgatter 114 durchgelassen und auf der Leitung 56 erscheinen. Der Wert des Gleichstromzwischenkreisstroms entsprechend loc wird deshalb abnehmen, was dem Wechselrichter gestattet, seinen Fehler zu beseitigen, und das System wird zu dem normalen Betrieb zurückkehren. Der einzige Unterschied zwischen dem normalen Betriebszustand, der gerade beschrieben wurde, und dem Leerlaufzustand besteht darin, daß aufgrund des Signals mit dem Binärwert 1 auf der Leitung 106 der Wert des von dem Schaltkreis 98 gelieferten Referenzsignals der aus dem Potentiometer 108 ist, bei dem es sich um einen niedrigeren Wert handelt, weshalb eine kleinere Differenz zwischen den beiden Stromrückführungssignalen //«und Im erforderlich ist, um die Ausgangssignaländerung des Vergleichers 92 zu bewirken.

Das einzige, was von F i g. 3 noch zu erläutern ist, ist die Erzeugung des Auswahlsignals auf der Leitung 106, um anzuzeigen, ob der Motor im Leerlauf(idle)- oder im normalen Betrieb-Zustand ist, d. h. läuft. Die Schaltung, die tatsächlich verwendet wird, um ein Signal zu liefern, welches den Motorzustand anzeigt, ist nur teilweise dargestellt, sie enthält ein Tachometer 120, das, wie durch die gestrichelte Linie 119 gezeigt, mit dem Motor 76 verbunden ist Das Tachometer 120 liefert ein positives Ausgangssignal, welches zu der Motordrehzahl proportional ist. Dieses positive Ausgangssignal wird an den invertierenden Eingang eines Vergleichers 122 angelegt, der als ein Drehzahlausgangssignal auf der Leitung 124 ein Signa! mit dem Binärvve.-t 0 liefert, wenn sich der Motor dreht, und ein Signal mit dem Binärwert 1, wenn der Motor in seinem Leerlaufzustand ist. Zum Festlegen eines geeigneten Referenzpunktes, der sehr niedrige Winkelgeschwindigkeiten des Motors gestatten kann, wird dem nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 122 ein Signal zugeführt, das von dem Schleiferarm eines Potentiometers 128 stammt, welches zwischen eine Quelle positiven Potentials +V und Masse geschaltet ist Daher wird, wie weiter oben erläutert das Ausgangssignal des Vergleichers 122 den Drehzustand des Motors anzeigen. Es könnte zwar zuerst so scheinen, daß das den Motorzustand angebende Signal direkt als Anzeiger für den Schaltkreis 98 benutzt werden könnte, es sei jedoch daran erinnert, daß es sich um eine rein physische Abfühlung handelt und daß der Motor auch infolge Überlastung im Stillstand sein kann, wobei es sich ebenfalls um einen Zustand mit der Drehzahl null

handelt. Ein Unterschied zwischen den beiden Motorzuständen mit der Drehzahl null kann gemacht werden, indem beachtet wird, daß im Leerlaufzustand praktisch kein Drehmoment verlangt wird, während bei Stillstand infolge Überlastung ein relativ höheres Drehmoment verlangt wird. Es ist deshalb ein weiterer Vergleicher

130 vorgesehen, der an seinem invertierenden Eingang über die Leitung 118 das Drehmomentsignal T* aus der Steuereinrichtung 117 und an seinem nichtinvertierenden Eingang ein Referenzsignal aus einer Referenzquel-Ie 131 empfängt. Die Quelle 131 ist als Potentiometer dargestellt, das zwischen ein positives Potential + V und Masse geschaltet ist. Da in den früheren Ausführungsformen vorausgesetzt wurde, daß das Signal T* positiv ist, wenn der Motor im Leerlaufzustand ist und ein Signal T* vorhanden ist, das null oder sehr klein ist, wird das Ausgangssignal des Vergleichers 130, bei dem es sich um ein Drehmomentwertsignal handelt, einen Binärwert 1 haben, da das Signal aus dem Potentiometer

131 größer als das Signal T* ist. Das Signal mit dem Binärwert 1 aus dem Vergleicher 130 und das Ausgangssignal des Vergleichers 122 (Leitung 124) bilden Eingangssignale an einem UND-Gatter 126, dessen Ausgangssignal das Signal auf der Leitung 106 ist. Da das Ausgangssignal des Vergleichers 122 ein Signal mit dem Binärwert 1 im Leerlaufzustand ist, und da dasselbe für das binäre Ausgangssignal des Vergleichers 130 gilt, ist ^u erkennen, daß das Signal auf der Leitung 106 einen Binärwert 1 haben wird, wenn der Motor im Leerlaufzustand ist und gemäß der obigen Beschreibung das Auswählen des niedrigen Referenzsignals aus dem Potentiometer 108 über den Schaltkreis 98 bewirkt. Umgekehrt, wenn der Motor läuft (Betrieb-Zustand), was entweder durch ein positives Ausgangssignal aus dem Tachometer 120, das zu einem Signal mit dem Binärwert 0 auf der Leitung 124 führt, oder durch ein Signal mit dem Binärwert 0 aus dem Vergleicher 130 angezeigt wird, wird auf der Leitung 106 ein Signal mit dem Binärwert 0 erscheinen. Dieses führt seinerseits zum Auswählen des höheren Referenzwertes durch den Schaltkreis 98.

Es ist somit zu erkennen, daß ein System zum Korrigieren eines Kommutierungsfehlers oder Durchschusses geschaffen worden ist, das durch Erkennen des Betriebszustandes der Belastung den Referenzwert für den normalen Vergleich der beiden Stromrückführungssignale ändert und somit zu einer wirksameren und schneller ansprechenden Fehlererkennung führt, ohne daß irrtümliche Fehlerbeseitigungszustände bei niedrigeren Belastungsbedingungen hervorgerufen werden.

Als ein Beispiel einer möglichen Modifizierung könnte das bei der Auswahl der Referenzsignale benutzte DrehmornenisSgnal (T*) bei richtiger Bemessung und mit entsprechenden Schutzmaßnahmen durch das Gleichstromsignal (Idc) ersetzt werden. Das dieser Ersatz möglich ist, zeigt sich aufgrund der Tatsache, daß bei Leerlaufzuständen lpe sehr klein sein wird, während zu allen anderen Zeiten, wenn der Motor läuft, und bei einem Durchschuß dieser Strom eine beträchtliche Größe haben wird.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Zwischenkreisumrichter,

mit einer Gleichstromquelle (50) mit einer Steuereinrichtung (54) zum Steuern ihres Ausgangsgleichstroms;

mit einer Wechselrichterschaltung (58) zum Abgeben eines Ausgangswechselstromes mit veränderbarer Frequenz, veränderbarer Spannung und veränderbarem Strom an einen Wechselstrommotor (76); mit einem Gleichstromzwischenkreis, der den Ausgangsgleichstrom von der Quelle zu der Wechselrichterschaltung leitet;

mit einer Vergleichseinrichtung (92) zum Feststellen eines Kommutierungsfehlerzustands in der Wechseirichtersciialtung (58);

mit einer Meßeinrichtung (66,86), die ein zur Größe des Gleichstromes im Gleichstromzwischenkreis proportionales Signal erzeugt und dieses der Vergleichseinrichtung (92) zuführt; und mit einer Einrichtung (112), die bei Vorliegen eines Kommutierungsfehlerzustandes ein Steuersignal zur Verringerung des Ausgangsgleichstroms der Quelle (50) an deren Steuereinrichtung (54) anlegt,