DE3150396A1 - Control method for braking three-phase motors which are supplied from converters having a DC intermediate circuit, preferably pulse-controlled AC converters - Google Patents

Abstract

During the frequency-controlled braking of a three-phase motor (3) which is supplied from a converter having a DC intermediate circuit (10), preferably a pulse-controlled AC converter (2), it is intended to convert the existing braking energy into heat without additional braking devices in the heavy-current section in the motor. To this end, the frequency of the converter is increased as a consequence of a defined elevated intermediate-circuit voltage during braking until the intermediate-circuit voltage is reduced. This process is continuously repeated during braking. <IMAGE>

Description

Steuerungsverfahren zum Abbremsen von Drehstrommotoren,Control method for braking three-phase motors,

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.that of converters with a DC voltage intermediate circuit, preferably Pulse converters are fed Description The invention relates to a control method according to the preamble of claim 1 and an arrangement for implementation of the procedure. A procedure of the type mentioned is in Technische Mitteilungen AEG-Telefunken'9 69 (979), issue 5/6, pages 45 to 49.

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.It is also known from the literature reference, the kinetic energy the centrifugal masses, which are converted into electrical during frequency-controlled braking of the three-phase motor Energy is converted in the intermediate circuit via a switchable braking resistor to be implemented in (loss) heat in parallel to the terminals of the inverter. In order to overvoltages in the intermediate circuit are avoided.

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.Another method to avoid excessive DC link voltages consists in the electrical energy occurring in the intermediate circuit during braking fed back into the grid via a converter (Siemens-Energietechnik 1 (1979) Booklet 4, page 108) o Both specified possibilities with which the occurrence of Overvoltages in the DC link can be avoided for drives low power (e.g.

von 1 kVA) die nur selten abbremsen, zu aufwendig.of 1 kVA) which only rarely slow down, too expensive.

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.The invention is based on the object of a method for frequency-controlled Indicate the braking of a three-phase non-rotator fed by a converter that the braking energy in the motor can be converted into heat with little effort, so that additional braking devices, e.g.

Bremswiderstände, Stromrichter o.ä. im Starkstromkreis nicht notwendig werden.Braking resistors, converters or similar are not necessary in the high-voltage circuit will.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is characterized by what is stated in claim 1 Features solved.

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.Due to the short-term strong frequency increase in the inverter the increased voltage in the intermediate circuit without the use of an additional braking device rapidly degraded; because of the large slip and the associated small torque there is no noticeable increase in speed for the three-phase motor.

Vorteilhafte Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet.Advantageous arrangements for performing the method according to Invention are characterized in claims 2 and 3.

Die Erfindung soll im folgenden für ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungsfigur erläutert werden.In the following, the invention will be based on an exemplary embodiment of the drawing figure are explained.

Die Zeichnungsfigur zeigt das Prinzipschaltbild eines drehzahlveränderlichen Drehstromantriebs mit einem Pulsumrichter.The drawing shows the basic circuit diagram of a variable speed Three-phase drive with a pulse converter.

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.The converter consists of a line converter 1 (mostly a diode bridge), a DC voltage intermediate circuit 10 with a back-up capacitor 11 and a Pulse-controlled inverter 2, which feeds a three-phase motor 3.

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.The reference variable W for the n speed is set on a potentiometer 5 of the three-phase motor 3 and a steep limiter fed to the frequency change rate according to the technological conditions limited to a certain value. The output voltage of the slope limiter 6 serves both a voltage / frequency converter 7 and a Snannunas and Stromfü for controller U as a turlgy variable. The controlled variable 8 are transmitted via converters tapped at the terminals of the three-phase motor 3.

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.The output signals from the voltage / frequency converter 7 and from the controller 8 become control commands for the pulse-controlled inverter in a logic element 9 2 processed.

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.If the reference variable W is reduced while the drive is running, then n becomes the kinetic energy of the centrifugal masses of the three-phase motor 3 in electrical energy implemented, which charges the capacitor 11 in the DC voltage intermediate circuit 10.

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.To avoid excessive overvoltages in the intermediate circuit 10 or on the capacitor 11, the voltage in the intermediate circuit 10 is measured by a detection device 12 compared as actual value Xu with the permissible setpoint value Wu of the intermediate circuit voltage. An excessive voltage tilts a switching hysteresis exhibiting, in two-point operation working flip-flop 4. The flip-flop 4 then causes over with its output signal the voltage / frequency converter 7 a strong frequency increase in the pulse inverter 2. The increase in frequency (e.g. from 50 Hz to 150 Hz) causes the intermediate circuit capacitor to discharge 11, without there being a noticeable increase in speed, because the slip is large and the associated torque small. The frequency increase remains, as long as the trigger stage 4 due to the excessive voltage due to its hysteresis remains flipped At the same time, the output signal of flip-flop 4 is used as an integrator working slope limiter 6 granted and effected with this an integration stop if the DC link voltage is too high. With the help of the integration stop the output voltage of the slope limiter 6 is kept constant, so that none large differences arise between the speed setpoint and actual value.

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.If the intermediate circuit voltage has dropped below a certain value, i.e. the flip-flop 4 again on its lower hysteresis branch is again a frequency-controlled one Braking operation initiated until flip-flop 4 again indicates a voltage that is too high. This behavior takes place in a pulsating manner during the braking process, so that noticeable fluctuations in speed do not occur. Overcurrents are controlled by the fast current control of the pulse inverter 2 prevented.

Claims (3)

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.Control method for braking three-phase motorsD that of converters Patent claims are fed with DC voltage intermediate circuits, preferably pulse converters e Control method for braking a three-phase motor connected to a mains rectifier, DC voltage intermediate circuit and inverter7, preferably pulse-controlled inverter existing converter is connected, characterized in that - the through the braking energy on the voltage increase occurring in the DC voltage intermediate circuit is detected - by this increase in voltage a strong increase in the frequency of the Inverter is effected9 until the intermediate circuit voltage drops again is and - this process in the form of a two-point control during the duration of the braking is repeated. 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.2. Arrangement for performing the control method according to claim 1, characterized in that one having a switching hysteresis, in the form of a Two-point operation working Klppstufe (4) is provided, at the input of which voltage increase occurring during braking is placed in the DC voltage intermediate circuit and its output via a voltage / frequency converter (7) with the control device for the inverter (2) is connected. 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.3. Arrangement according to claim 2, wherein the reference variable for the speed of the three-phase motor for controlling the inverter via a slope limiter which limits the rate of change of frequency, characterized in that that the output of the flip-flop (4) also with the slope limiter (6) in such a way is connected that its output voltage during the increased intermediate circuit voltage is kept constant.