DE3150396A1

DE3150396A1 - "steuerungsverfahren zum abbremsen von drehstrommotoren, die von umrichtern mit gleichspannungszwischenkreis, vorzugsweise pulsumrichtern gespeist werden"

Info

Publication number: DE3150396A1
Application number: DE19813150396
Authority: DE
Inventors: Georg Ing. Beinhold (grad.); Norbert Ing. Niesel (grad.), 1000 Berlin
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-12-16
Filing date: 1981-12-16
Publication date: 1983-07-21
Also published as: DE3150396C2

Description

Steuerungsverfahren zum Abbremsen von Drehstrommotoren,
die von Umrichtern mit Gleichspannungszwischenkreis, vorzugsweise Pulsumrichtern gespeist werden Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungsverfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Ein Verfahren der genannten Art ist in Technische Mitteilungen AEG-Telefunken'9 69 (979), Heft 5/6, Seiten 45 bis 49 beschrieben.
Bekannt ist es durch die Literaturstelle auch, die kinetische Energie der Schwungmassen, die beim frequenzgeführten Abbremsen des Drehstrommotors in elektrische Energie umgewandelt wird, im Zwischenkreis über einen schaltbaren Bremswiderstand parallel zu den Klemmen des Wechselrichters in (Verlust-)Wdrme umzusetzen. Damit werden Überspannungen im Zwischenkreis vermieden.
Eine andere methode zum Vermeiden überhöhter Zwischenkreisspannungen besteht darin, die beim Bremsvorgang im Zwischenkreis auftretende elektrische Energie über einen Stromrich ter ins Netz zurückzuspeisen (Siemens-Energietechnik 1 (1979) Heft 4, Seite 108)o Beide angegebene Möglichkeiten, mit denen das Auftreten von Überspannungen im Gleichspannungszwischenkreis vermieden werden kann, sind für Antriebe kleiner Leistung (z.B.
von 1 kVA) die nur selten abbremsen, zu aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum frequenzgeführten Abbremsen eines von einem Umrichter gespeisten Drehstromniotors anzugeben, durch das bei geringem Aufwand die Bremsenergie im Motor in Wärme umgesetzt werden kann, so daß zusätzliche Bremseinrichtungen, wie z.B.
Bremswiderstände, Stromrichter o.ä. im Starkstromkreis nicht notwendig werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Durch die jeweils kurzzeitige starke Frenquenzerhöhung beim Wechselrichter wird die erhöhte Spannung im Zwischenkreis ohne den Einsatz einer zusätzlichen Bremseinrichtung schnell abgebaut; wegen des großen Schlupfes und des damit verbundenen kleinen Drehmoments kommt es dabei zu keiner spürbaren Drehzahlerhöhung beim Drehstrommotor.
Vorteilhafte Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet.
Die Erfindung soll im folgenden für ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungsfigur erläutert werden.
Die Zeichnungsfigur zeigt das Prinzipschaltbild eines drehzahlveränderlichen Drehstromantriebs mit einem Pulsumrichter.
Der Umrichter besteht aus einem Netzstromrichter 1 (zumeist eine Diodenbrücke), einem Gleichspannungszwischenkreis 10 mit einem Stützkondensator 11 sowie einem Pulswechselrichter 2, der einen Drehstrommotor 3 speist.
An einem Potentiometer 5 wird die Führungsgröße W für die n Drehzahl des Drehstrommotors 3 eingestellt und einem Steil- heitsbegrenzer zugefüht, der entsprechend den technologischen Gegebenheiten die Frequenzänderungsgeschwindigkeit auf einen bestimmten Wert begrenzt. Die Ausgangsspannung des Steilheitsbegrenzers 6 dient sowohl einem Spannungs-/ Frequenzumsetzer 7 als auch einem Snannunas- und Stromfü für -regler U als tuhrurlgsyröße. Die Regelgrvßerll 8 werden über Wandler an den Klemmen des Drehstrommotors 3 abgegriffen.
Die Ausgangssignale vom Sp annung s-/Frequen zumsetzer 7 und vom Regler 8 werden in einem Verknüpfungsglied 9 zu Aussteuerbefehlen für den Pulswechselrichter 2 verarbeitet.
Wird bei laufendem Antrieb die Führungsgröße W verringert, n so wird die kinetische Energie der Schwungmassen des Drehstrommotors 3 in elektrische Energie umgesetzt, die den Kondensator 11 im Gleichspannungszwischenkreis 10 auflädt.
Um zu hohe Überspannungen im Zwischenkreis 10, bzw. am Kondensator 11 zu vermeiden, wird die Spannung im Zwischenkreis 10 über eine Erfassungseinrichtung 12 als Istwert Xu mit dem zulässigen Sollwert Wu der Zwischenkreisspannung verglichen. Eine überhöhte Spannung kippt eine eine Schalthysterese aufweisende, im Zweipunktbetrieb arbeitende Kippstufe 4. Die Kippstufe 4 bewirkt mit ihrem Ausgangssignal dann über den Spannungs-/Frequenzumsetzer 7 eine starke Frequenzerhöhung beim Pulswechselrichter 2. Die Frequenzerhöhung (zaB. von 50 Hz auf 150 Hz) besorgt eine Entladung des Zwischenkreiskondensators 11, ohne daß es zu einer spürbaren Drehzahl erhöhung kommt, denn der Schlupf ist groß und das zugehörige Drehmoment klein. Die Frequenzerhöhung bleibt bestehen, solange die Kippstufe 4 infolge der überhöhten Spannung auf grund ihrer Hysterese gekippt bleibt Gleichzeitig wird das Ausgangssignal der Kippstufe 4 dem als Integrator arbeitenden Steilheitsbegrenzer 6 zugeftitlrt und bewirkt bei diesem bei überhöhter Zwischenkreisspannung einen Integrationsstop. Mit Hilfe des fntegrationsstops wird die Ausgangsspannung des Steilheitsbegrenzers 6 konstant gehalten, so daß keine großen Differenzen zwischen Drehzahl- Soll- und Istwert entstehen.
Ist die Zwischenkreisspannung unter einen gewissen Wert abgesunken, d.h. die Kippstufe 4 wieder auf ihrem unteren Hysteresezweig, wird wieder ein frequenzgeführter Bremsbetrieb eingeleitet, bis wiederum die Kippstufe 4 eine zu große Spannung anzeigt. Dieses Verhalten erfolgt während des Bremsvorgangs pulsend, so daß merkliche Drehzahlschwankungen nicht auftreten. Überströme werden von der schnellen Stromregelung des Pulswechselrichters 2 verhindert.

Claims

Steuerungsverfahren zum Abbremsen von DrehstrommotorenD die von Umrichtern mit Gleichspannungszwlschenkreîs, vorzugsweise Pulsumrichtern gespeist werden Patentansprüche e Steuerungsverfahren zum Abbremsen eines Drehstrommotors der an einen aus Netzgleichrichter, Gleichspannungszwischenkreis und Wechselrichter7 vorzugsweise Pulswechselrichter bestehenden Umrichter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß - die durch die Bremsenergie auf tretende Spannungserhöhung im Gleichspannungszwischenkreis erfaßt wird - durch diese Spannungserhöhung eine starke Erhöhung der Frequenz des Wechselrichters solange bewirkt wird9 bis die Zwischenkreisspannung wieder abgesunken ist und - dieser Vorgang im Form einer Zweipunktregelung während der Dauer des Abbremsens wiederholt wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Steuerungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine eine Schalthysterese aufweisende, in Form eines Zweipunktbetriebes arbeitende Klppstufe (4) vorgesehen ist, an deren Eingang die beim Abbremsen auftretende Spannungserhöhung im Gleichspannungs zwischenkreis gelegt ist und deren Ausgang über einen Spannungs-/Frequenzumsetzer (7) mit der Steuereinrichtung für den Wechselrichter (2) verbunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, bei der die Führungsgröße für die Drehzahl des Drehstrommotors zur Ansteuerung des Wechselrichters über einen Steilheitsbegrenzer geführt ist, der die Frequenzänderungsgeschwindigkeit begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Kippstufe (4) zusätzlich mit dem Steilheitsbegrenzer (6) derart verbunden ist, daß dessen Ausgangsspannung während der erhöhten Zwischenkreisspannung konstant gehalten wird.