DE3715830A1 - Steuereinheit fuer einen steuerumrichter - Google Patents
Steuereinheit fuer einen steuerumrichterInfo
- Publication number
- DE3715830A1 DE3715830A1 DE19873715830 DE3715830A DE3715830A1 DE 3715830 A1 DE3715830 A1 DE 3715830A1 DE 19873715830 DE19873715830 DE 19873715830 DE 3715830 A DE3715830 A DE 3715830A DE 3715830 A1 DE3715830 A1 DE 3715830A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- current
- control
- phase
- magnetic flux
- setpoint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
- H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
- H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
- H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
- H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
- H02M5/4505—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinheit zum Steuern
eines Steuerumrichters, der bei der Arbeit eines Wechselstrommotors
mit veränderlicher Drehzahl beispielsweise
eines Synchronmotors, eines Induktionsmotors oder ähnlichem
verwandt wird und eine Frequenzumsetzung einer
Wechselstromquelle unter Verwendung von beispielsweise
eines Thyristorelements durchführt, um durch die Wechselstromquelle
eine Kommutierung auszuführen. Die Erfindung
befaßt sich insbesondere mit einer Steuereinheit, bei der
ein kontinuierlicher Steuerumrichter mit nicht geschlossenem
Stromkreis, d. h. mit nicht zirkulierendem Strom, der
zum Betreiben eines Induktionsmotors am besten geeignet
ist, genau mit einem sehr kleinen Phasenfehler und einem
sehr kleinen Amplitudenfehler in einer Dreiphasenstromsteuerung
betrieben wird.
Die Entwicklung auf dem Gebiet der Leistungselektronik und
die gesellschaftlichen Erfordernisse in den vergangenen
Jahren haben dazu geführt, daß Drehantriebsvorrichtungen
auf verschiedenen industriellen Gebieten, beispielsweise
Steuervorrichtungen für Wechselstrommotoren wie beispielsweise
Induktionsmotoren, bezeichnend verändert wurden. D. h.,
daß aufgrund der schnellen Entwicklung von Thyristorbauelementen
und ihrer Steuerschaltungstechnik Steuerumrichter
für die Antriebsenergiequellen von Wechselstrommotoren
und ähnlichen Motoren eingesetzt wurden. Ein
Steuerumrichter ist eine statische Frequenzumwandlungseinrichtung,
bei der zwei Gleichrichterschaltungen der
gleichen Art, die zweckmäßigerweise positiver und negativer
Stromrichter genannt werden, antiparallel geschaltet
sind und abwechselnd von einer Wechselstromquelle betrieben
werden, um damit eine Wechselspannung mit einer
Frequenz zu erhalten, die sich von der Frequenz der
Stromversorgungsquelle unterscheidet.
Fig. 1 der zugehörigen Zeichnung zeigt in einem Blockschaltbild
eine bekannte,
beispielsweise in "AC variable
speed drive by a vector control cycloconverter" in der
Zeitschrift OHM April 1981, beschriebene Steuereinheit für
einen Steuerumrichter mit nicht geschlossenem Stromkreis.
In Fig. 1 sind eine Drehzahleinstelleinrichtung 1, eine
Drehzahlsteuerung 2, ein Magnetflußbefehlsoperator 3, eine
Magnetflußsteuerung 4, ein Magnetflußoperator 5, ein
Teiler 6, Vektordreheinrichtungen 7, 8, eine Zweiphasen/
Dreiphasenumrichterschaltung 9, eine Ankerstromsteuerung
10, eine Taststeuerung 11 für den Ankerstrom, eine
Wechselstromquelle 12, ein Dreiphasensinussteuerumrichter
mit nicht geschlossenem Stromkreis 13, der im folgenden
als Dreiphasensteuerumrichter bezeichnet wird, ein Synchronmotor
14, ein Drehpositionsdetektor 15, ein Tachogenerator
16, eine Feldstromsteuerung 17, eine Steuerung
18 für den Feldstrom, eine Feldspule 19 und ein Schalttransistor
20 für die Spule 19 dargestellt. Fig. 2 zeigt
in einem Schaltbild die Stromsteuerschaltung einer Phase.
In Fig. 2 sind ein Stromtransformator 21 und eine Last 22
dargestellt, die den Synchronmotor 14 einschließt. Im
folgenden wird die Arbeitsweise dieser Schaltung beschrieben.
Der Drehmomentsollwert T e * kommt von der
Drehzahlsteuerung 2 und wird durch den Magnetfluß ϕ im Teiler 6
geteilt, um einen Drehmomentstromsollwert i T * zu erhalten.
In diesem Fall wird der Magnetisierungsstromsollwert i M *
für die Arbeit mit dem Motorleistungsfaktur cos d M = 1
gleich Null gemacht. Der Drehmomentstromsollwert i T * und
der Magnetisierungsstromsollwert i M * sind Werte, gesehen
von der rotierenden Magnetflußachse aus und daher Gleichstromwerte.
Um diese Sollwerte in den tatsächlichen
Ankerstrom (Wechselstromwert) umzuwandeln, werden diese
Werte zunächst in Zweiphasenwechselströme i α *, i β * durch
die Vektordreheinrichtung 7 unter Verwendung der
Magnetflußrichtungssignale cos ϕ, sin d als Parameter, die vom
Rotorpositionsdetektor 15 erhalten werden, durch die
Vektordreheinrichtung 8 und den Magnetflußoperator 5
umgewandelt. Die umgewandelten Zweiphasenwechselströme
i α *, i β * werden weiter in Dreiphasenwechselstromsollwerte
i R *, i S *, i T *durch die Zweiphasen/Dreiphasenumrichterschaltung
9 umgewandelt. Der Dreiphasensteuerumrichter 13
weist pro Phase eine Stromregelschleife auf, die die
Wechselströme i R *, i S *, i T * als Sollwerte verwenden und
wird von der Stromsteuerung 10 und der Steuerung 11 für
den Ankerstrom so betrieben, daß die Ausgangsströme i R , i S ,
i T des Dreiphasensteuerumrichters 13 mit den Sollwerten
i R *, i S *, i T * zusammenfallen.
Der Dreiphasensteuerumrichter 13 wird daher durch die
Stromregelschleife betrieben, wie es in Fig. 1 dargestellt
ist. Diese Stromregelschleife wird im folgenden anhand der
in Fig. 2 dargestellten Stromsteuerschaltung für eine
Phase beschrieben. Der Strombefehl in Form eines Wechselstromwertes,
der ein Wechselstromsollwert i R * ist, wird
gegeben und mit dem Ausgangsstrom i R verglichen, der durch
die Last 21 fließt. Die Abweichung ε wird durch die
Stromsteuerung 10 verstärkt und dann als Spannungsbefehl
V R * an den Dreiphasensteuerumrichter 13 gelegt. In dieser
Weise fällt der Laststrom i R mit dem Wechselstromsollwert
i R * zusammen, der derjenige Wert des Stromes ist, der
fließen soll.
Da die bekannte Steuereinheit für den Steuerumrichter mit
nicht geschlossenem Stromkreis den oben beschriebenen
Aufbau hat, werden dann, wenn die Ausgangsfrequenz
aufgrund des Verzögerungselements der Stromsteuerschaltung
höher wird, Amplitudenfehler und Phasenfehler zwischen dem
Wechselstromsollwert i R * und dem Laststrom i R
hervorgerufen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.
Durch die Erfindung soll eine Steuereinheit für einen
Steuerumrichter mit nicht geschlossenem Stromkreis geschaffen
werden, mit der der Amplitudenfehler und der
Phasenfehler erheblich herabgesetzt werden können, die
zwischen dem Wechselstromsollwert, der am Steuerumrichter
liegt, und dem der Last, beispielsweise einem Wechselstrommotor,
gelieferten Antriebswechselstrom auftreten.
Um das zu erreichen, wird bei der erfindungsgemäßen
Steuereinheit für einen Steuerumrichter mit nicht geschlossenem
Stromkreis das Ergebnis der Addition der
Rotorphase zur Schlupfphase, die durch eine Integration
der Schlupffrequenz erhalten wird, als Eingangswert
benutzt und ein sekundäres Magnetflußrichtungssignal von
einem Sinus/Kosinus-Wellengenerator erhalten, wird eine
Abweichung, die durch den Vergleich des Drehmomentstromsollwertes
von der Drehzahlsteuerung mit dem Drehmomentstromrückkopplungswert
erhalten wird, der Drehmomentstromsteuerung
eingegeben, wird eine Abweichung, die durch
einen Vergleich des Erregungsstromwertes von der Magnetflußsteuerung
mit dem Erregungsstromrückkopplungswert
erhalten wird, der Erregungsstromsteuerung eingegeben,
werden die Ausgangssignale der beiden Stromsteuerungen
unter Verwendung des sekundären Magnetflußrichtungssignals
in Wechselspannungssollwerte umgewandelt, werden der
Drehmomentstromsollwert und der Erregungsstromsollwert in
Wechselstromsollwerte unter Verwendung des sekundären
Magnetflußrichtungssignals umgewandelt und ist eine Torsteuerung
so vorgesehen, daß ein positiver Gruppenumrichter
oder ein negativer Gruppenumrichter des Dreiphasensteuerumrichters
abwechselnd durch den Wechselstromsollwert
betrieben wird.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein
besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in einem Blockschaltbild ein Beispiel des
Schaltungsaufbaus einer bekannten Steuereinheit
für einen Steuerumrichter mit nicht geschlossenem
Stromkreis,
Fig. 2 in einem Blockschaltbild die Torsteuerschaltung
für eine Phase im in Fig. 1 dargestellten
Steuerumrichter,
Fig. 3 in einem Wellenformendiagramm den Fehler zwischen
dem Stromsollwert von der Steuerung des
Steuerumrichters in Fig. 1 und dem tatsächlichen
Stromwert,
Fig. 4 in einem Blockschaltbild den Schaltungsaufbau
eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Steuereinheit für einen Steuerumrichter mit
nicht geschlossenem Stromkreis,
Fig. 5 in einem Blockschaltbild die Torsteuerschaltung
für eine Phase des in Fig. 4 dargestellten
Steuerumrichtes und
Fig. 6 in einem Wellenformendiagramm die Wellenform der
Spannung und des Stromes einer Phase in der
Torsteuerschaltung in Fig. 5 sowie den Arbeitsbereich
der positiven und negativen Gruppenumrichter.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen in Blockschaltbildern und in einem
Wellenformendiagramm ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die in Fig. 4 bis 6 gezeigten
Bauteile, die mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1
bis 3 versehen sind, sind gleiche oder äquivalente
Bauteile, die nicht nochmals beschrieben werden sollen.
Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, umfaßt die Steuerschaltung
30 des Steuerumrichters 13 die folgenden Bauteile. Es
sind eine Drehmomentstromsteuerung 31, die beispielsweise
ein Proportionalintegralverstärker sein kann und eine
Drehmomentstromsteuereinrichtung vorgesehen, wobei die
Abweichung ε q zwischen dem Drehmomentstromsollwert i q *
von der Drehzahlsteuerung 2 und dem Drehmomentstromrückkopplungsstromwert
i q - an der Drehmomentstromsteuerung 31
liegt. Eine Erregungsstromsteuerung 32, die beispielsweise
ein Proportionalintegralverstärker sein kann und eine
Erregungsstromeinstelleinrichtung sind, an der Ausgangsseite
der Magnetflußsteuerung 4 vorgesehen, wobei die
Abweichung ε d zwischen dem Erregungsstromsollwert i d * als
Ausgangswert der Magnetflußsteuerung 4 und dem
Erregungsstromrückkopplungswert i d - der Stromsteuerung 32 eingegeben
wird. Ein Drehmelder 25 nimmt die Rotorgeschwindigkeit
ω r und die Rotorphase R r des Induktionsmotors 14 als
Wechselstrommotor auf und eine Rotorgeschwindigkeits/Phasendetektorschaltung
33 ist mit dem Drehmelder 25 verbunden.
Ein Integrator 35 integriert die Schlupffrequenz ω s
als festes Übertragungsglied 34 und ein Sinus/Kosinuswellengenerator
36 erzeugt Sinus/Kosinuswellen auf der
Grundlage einer sekundären Magnetflußphase R o als Abweichung
zwischen zwei Phasen, d. h. der Rotorphase R r , die
von der Detektorschaltung 13 wahrgenommen wird, und der
Schlupfphase R s , die durch die Integration im Integrator
35 erhalten wird. Eine Dreiphasen/Zweiphasenumrichterschaltung
37 wandelt die Dreiphasenwechselströme i R , i S
und i T , die vom Steuerumrichter 13 dem Motor 14 geliefert
werden, im Zweiphasenwechselströme i α , i β um und die
Dreiphasen/Zweiphasenumrichterschaltung 37 und der
Sinus/Kosinuswellengenerator 36 sind mit einer Vektordreheinrichtung
38 verbunden. Der Erregungsrückkopplungsstrom
i d -, der von der Vektordreheinrichtung 38 ausgegeben wird,
liegt über einem primären Verzögerungsoperator 39 an einem
festen Übertragungsglied 40 und der Rückkopplungsstromwert
i q - wird durch einen Teiler 41 geteilt und dann dem festen
Übertragungsglied 34 ausgegeben.
Die Schlupffrequenz ω s als Ausgangssignal des festen
Übertragungsgliedes 34 und die Rotorgeschwindigkeit l r
als ein Ausgangssignal des Detektors 33 werden zu dem
Ausgangssignal ω o addiert, das den Multiplikatoren 42, 43
und 44 ausgegeben wird. Das Ausgangssignal eines festen
Übertragungsgliedes 45, an dem das Ausgangssignal des
Multiplikators 42 liegt und das Ausgangssignal des
Multiplikators 43 werden zum Ausgangssignal V q *der
Drehmomentstromsteuerung 31 addiert, um den Sollausgangswert
v q * zu erzeugen. Der Sollausgangswert v q *und
der Abweichungsausgangswert v d * zwischen dem
Ausgangssignal V d * der Magnetflußstromsteuerung 32 und dem
Ausgangssignal des Multiplikators 44 werden einer Vektordreheinrichtung
45 zugeführt und an der Ausgangsseite der
Vektordreheinrichtung 45 ist eine Zweiphasen/Dreiphasenumrichterschaltung
46 vorgesehen.
Der Drehmomentstromsollwert i q * als Ausgangswert der
Drehzahlsteuerung 2 und der Magnetflußstromsollwert i d *
als Ausgangswert der Magnetflußsteuerung 4 liegen gleichfalls
an der Vektordreheinrichtung 47 und an der Ausgangsseite
der Vektordreheinrichtung 47 ist eine Zweiphasen/
Dreiphasenumrichterschaltung 48 vorgesehen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der oben beschriebenen
Schaltung erläutert.
Zunächst weden die sekundären Magnetflußrichtungssignale
sin R o , cos R o bestimmt. Die Rotorphase R r des Induktionsmotors
14 wird durch den Drehmelder 25 und die Rotorgeschwindigkeits/
Phasendetektorschaltung 33 ermittelt und
die Rotorphase R r wird der Schlupfphase R s zuaddiert, die
dadurch erhalten wird, daß die Schlupffrequenz ω s durch
den Integrator 35 integriert wird, um dadurch die
sekundäre Magnetflußphase R o zu erhalten. Die sekundäre
Magnetflußphase R o liegt am Sinus/Kosinuswellengenerator
36, wodurch sekundäre Magnetflußrichtungssignale sin R o ,
cos R o erhalten werden.
Der Drehmomentstromrückkopplungswert i q - und der
Erregungsstromrückkopplungswert i d - werden dadurch bestimmt,
daß die Dreiphasenausgangsströme i R , i S , i T des Induktionsmotors
14 durch die Dreiphasen/Zweiphasenumrichterschaltung
37 in Zweiphasenwechselströme i α , i β
umgewandelt werden, die unter Verwendung der sekundären
Magnetflußrichtungssignale sin R o , cos R o als Parameter durch
die Vektordreheinrichtung 38 weiter in einen Wert im
sekundären Magnetflußdrehkoordinatensystem als Gleichstromwert
umgewandelt werden.
Der Drehmomentstromsollwert i q * kommt von der
Drehzahlsteuerung 2 und wird mit dem Drehmomentstromrückkopplungswert
i q - verglichen, wobei die Abweichung ε q
zwischen den beiden Werten i q * und i q - an der Drehmomentstromsteuerung
31 liegt. Der Erregungsstromsollwert i d *
kommt von der Magnetflußsteuerung 4 und wird mit dem
Erregungsstromrückkopplungswert i d - verglichen, wobei die
Abweichung ε d zwischen diesen beiden Werten i d * und i d -
an der Erregungsstromsteuerung 32 liegt. Der
Drehmomentspannungseinstellwert V q * als Ausgangswert der
Drehmomentstromsteuerung 31 und der Erregungsspannungseinstellwert
V d * als Ausgangswert der Erregungsstromsteuerung 32 werden
unter Verwendung der sekundären Magnetflußrichtungssignale
sin R o , cos R o als Parameter durch die
Vektordreheinrichtung 45 in Zweiphasenwechselspannungen v a *, v β * umgewandelt,
die weiter durch die Zweiphasen/Dreiphasenumrichtereinrichtung
46 in Dreiphasenwechselspannungssollwerte
v R *, v S *, v T *umgewandelt werden. Der Drehmomentstromsollwert
i q * und der Erregungsstromsollwert i d *die beide an
der Vektordreheinrichtung 47 liegen, werden andererseits
beide unter Verwendung der sekundären Magnetflußrichtungssignale
sin R o , cos R o als Parameter in
Zweiphasenwechselströme i α *, i b * umgewandelt, die weiter durch
die Zweiphasen/Dreiphasenumrichterschaltung 48 in
Dreiphasenwechselstromsollwerte i R *, i S *,i T * umgewandelt
werden. Der Dreiphasensteuerumrichter 13 bildet ein
Steuersignal aus den Dreiphasenwechselstromsollwerten i R *,
i S *, i T * und den Dreiphasenwechselspannungssollwerten v R *,
v S *, v T *, die beide von der Steuerung 11 kommen und die
Ausgangsspannungen v R , v S , v T des
Dreiphasensteuerumrichters 13 werden über das Steuersignal so gesteuert, daß sie
mit den Dreiphasenwechselspannungssollwerten v R *, v S *, v T *
zusammenfallen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Steuerung 11
beschrieben. Fig. 5 zeigt den Aufbau der Steuerung 11 zum
Steuern einer Phase. Wie es in Fig. 5 dargestellt ist,
besteht die Steuerung 11 aus einem Komparator 51, an dem
der Wechselstromsollwert i R * liegt, einem
Steuerimpulsgenerator 52, an dem der Wechselspannungssollwert v R *liegt,
einem UND-Glied 53, das ein Ausgangssignal überträgt, wenn
die Ausgangssignale sowohl vom Komparator 51 als auch vom
Steuerimpulsgenerator 52 positiv sind, einem Inverter 54
als NICHT-Glied, an dem das Ausgangssignal des Komparators
51 liegt, einem UND-Glied 55, an dem die Ausgangssignale
des Inverters 54 und des Steuerimpulsgenerators 52 liegen,
einer Verstärkerschaltung 56, die das Umschalten der
Gatter des positiven Gruppenumrichters 13 A des
Dreiphasensteuerumrichters 13 auf der Grundlage eines Ausgangssignals
des UND-Glieds 53 durchführt und einer Verstärkerschaltung
57, die das Umschalten der Gatter des negativen
Gruppenumrichters 13 B des Dreiphasensteuerumrichters 13
auf der Grundlage des Ausgangssignals des UND-Glieds 55
durchführt. Die Steuerung 11 wird mit dem Wechselstromsollwert
i R * und dem Wechselspannungssollwert v R *einer
Phase versorgt und der Steuerimpulsgenerator 52 liefert
Steuerimpulse mit vorgeschriebener Periode den UND-Gliedern
53, 55. Wenn bei diesem Aufbau der Wechselstromsollwert
i R * positiv ist, kommt das Ausgangssignal des
Komparators 51 auf einen hohen Pegel H und wird auf der
Grundlage dieses Ausgangssignals mit hohem Pegel des
Komparators 51 und des Steuerimpulses vom Steuerimpulsgenerator
52 die UND-Schaltung 53 ein nach der logischen
UND-Funktion verknüpftes Ausgangssignal der Verstärkerschaltung
56 übertragen, die das Gatter des positiven
Gruppenumrichters 13 A des Dreiphasensteuerungsrichters 13
öffnet. Wenn der Wechselstromsollwert i R * negativ ist,
dann hat das Ausgangssignal des Komparators 51 einen
niedrigen Pegel L und wird auf der Grundlage des durch den
Inverter 54 umgekehrten Ausgangssignals, das am UND-Glied
55 liegt, und des Steuerimpulses das UND-Glied ein
Ausgangssignal auf den Verstärker 57 übertragen, der das
Gatter des negativen Gruppenumrichters 13 B des
Dreiphasensteuerumrichters 13 öffnet. Um vom Gatter des positiven
Gruppenumrichters 13 A auf das des negativen Gruppenumrichters
13 B umzuschalten, ist natürlich eine Sperrzeit
vorgegeben, wenn der Stromwert, der dem Dreiphasensteuerumrichter
13 geliefert wird, gleich Null wird. Fig. 6
zeigt in einer Charakteristik, daß sowohl der positive als
auch der negative Umrichter 13 A, 13 B vor und nach der
Sperrzeit umgeschaltet werden. Wie es in Fig. 6 dargestellt
ist, haben die Spannung v und der Strom i einer
Phase des Dreiphasensteuerumrichters 13 eine Sinuswellenform
mit definierter Periode.
Da bei einer Schlupffrequenzsteuerung vom Typ einer
Zweiachsenstromsteuerung in sekundären Magnetflußkoordinaten
die gesamte Stromsteuerung ein Gleichstromwert ist,
ist die Stromsteuerung als Proportionalintegralverstärker
ausgebildet, so daß dadurch der Sollwert vollständig mit
dem Rückkopplungswert zusammenfällt.
Da bei der erfindungsgemäßen Steuereinheit, wie sie oben
beschrieben wurde, bei der Schlupffrequenzsteuerung vom
Typ einer Zweiachsengleichstromsteuerung, bei der der
Drehmomentstrom und der Erregungsstrom auf der sekundären
Magnetflußkoordinatendrehachse des Motors separat als
Gleichstromwerte gesteuert werden, der Wechselstromsollwert
künstlich aus dem Drehmomentstromsollwert und dem Erregungsstromsollwert
unter Verwendung der sekundären
Magnetflußrichtungssignale zusammengesetzt wird, ergibt
sich eine Steuereinheit für einen Steuerumrichter mit
nicht geschlossenem Stromkreis, die so ausgebildet ist,
daß der Amplitudenfehler und der Phasenfehler zwischen der
Last, wie beispielsweise einem Wechselstrommotor, und dem
Wechselstromsollwert für die Steuerung sehr klein gemacht
werden können.
Claims (9)
1. Steuereinheit für einen Steuerumrichter mit nicht
geschlossenem Stromkreis, mit einer Drehzahleinstelleinrichtung
zum Einstellen der Drehzahl eines Motors,
der die Last bildet, einer Magnetflußeinstelleinrichtung
zum Steuern des Magnetflusses, der in einer
Erregungseinrichtung des Motors erzeugt wird, und einer
Steuereinrichtung zum Steuern des Umschaltens des
Gatters einer Kommutiereinrichtung des Steuerumrichters
mit nicht geschlossenem Stromkreis, gekennzeichnet
durch:
eine Sinus/Kosinus-Wellengeneratoreinrichtung (36), die Sinus/Kosinuswellen als sekundäre Magnetflußrichtungssignale auf der Grundlage einer sekundären Magnetflußphase ausgibt, die das Additionsergebnis zwischen der Schlupfphase, die durch eine Integration der Schlupffrequenz berechnet auf der Grundlage der Frequenz des Ausgangsstromes des Steuerumrichters (13) zum Antreiben des Motors (14) erhalten wird, und der Rotorphase des Motors (14) ist, eine Drehmoment-Stromsteuereinrichtung (31), an der die Abweichung zwischen dem Drehmomentstromsollwert von der Drehzahleinstelleinrichtung (2) und dem Drehmomentstromrückkopplungswert liegt, der aus dem Ausgangsstrom erhalten wird, und die einen bestimmten Drehmomentspannungseinstellwert auf der Grundlage dieser Abweichung ausgibt,
eine Erregungsstromsteuereinrichtung (32), an der die Abweichung zwischen dem Erregungsstromsollwert, der von der Magnetflußeinstelleinrichtung (4) kommt, und dem Erregungsstromrückkopplungswert liegt, der aus dem Ausgangsstrom erhalten wird, und die einen bestimmten Erregungsspannungseinstellwert auf der Grundlage dieser Abweichung ausgibt,
eine Stromsollwertumwandlungseinrichtung (47, 48), die den eingegebenen Drehmomentstromsollwert und den Erregungsstromsollwert unter Verwendung des sekundären Magnetflußrichtungssignals in einen Wechselstromsollwert umwandelt und den Wechselstromsollwert der Steuereinrichtung (11) ausgibt und
eine Spannungssollwertumwandlungseinrichtung (45, 46), die den anliegenden Drehmomentstromabweichungswert und den Erregungsstromabweichungswert unter Verwendung des sekundären Magnetflußrichtungssignals in einen Wechselspannungssollwert umwandelt und den Wechselspannungssollwert der Steuereinrichtung (11) ausgibt.
eine Sinus/Kosinus-Wellengeneratoreinrichtung (36), die Sinus/Kosinuswellen als sekundäre Magnetflußrichtungssignale auf der Grundlage einer sekundären Magnetflußphase ausgibt, die das Additionsergebnis zwischen der Schlupfphase, die durch eine Integration der Schlupffrequenz berechnet auf der Grundlage der Frequenz des Ausgangsstromes des Steuerumrichters (13) zum Antreiben des Motors (14) erhalten wird, und der Rotorphase des Motors (14) ist, eine Drehmoment-Stromsteuereinrichtung (31), an der die Abweichung zwischen dem Drehmomentstromsollwert von der Drehzahleinstelleinrichtung (2) und dem Drehmomentstromrückkopplungswert liegt, der aus dem Ausgangsstrom erhalten wird, und die einen bestimmten Drehmomentspannungseinstellwert auf der Grundlage dieser Abweichung ausgibt,
eine Erregungsstromsteuereinrichtung (32), an der die Abweichung zwischen dem Erregungsstromsollwert, der von der Magnetflußeinstelleinrichtung (4) kommt, und dem Erregungsstromrückkopplungswert liegt, der aus dem Ausgangsstrom erhalten wird, und die einen bestimmten Erregungsspannungseinstellwert auf der Grundlage dieser Abweichung ausgibt,
eine Stromsollwertumwandlungseinrichtung (47, 48), die den eingegebenen Drehmomentstromsollwert und den Erregungsstromsollwert unter Verwendung des sekundären Magnetflußrichtungssignals in einen Wechselstromsollwert umwandelt und den Wechselstromsollwert der Steuereinrichtung (11) ausgibt und
eine Spannungssollwertumwandlungseinrichtung (45, 46), die den anliegenden Drehmomentstromabweichungswert und den Erregungsstromabweichungswert unter Verwendung des sekundären Magnetflußrichtungssignals in einen Wechselspannungssollwert umwandelt und den Wechselspannungssollwert der Steuereinrichtung (11) ausgibt.
2. Steuereinheit für einen Steuerumrichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Rotorgeschwindigkeits-
Phasendetektorschaltung (33) mit einem Drehmelder
(25) als Detektorelement, das am Motor (14) angebracht
ist, als Rotorphasendetektoreinrichtung vorgesehen ist,
die das addierende Element der Schlupfphase bildet, die
addiert und der Sinus/Kosinus-
Wellengeneratoreinrichtung (36) eingegeben wird.
3. Steuereinheit für einen Steuerumrichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromrückkopplungswertumwandlungseinrichtung
(37, 38) vorgesehen ist, an
der der tatsächliche Ausgangsstrom des Steuerumrichters
(13) zum Antreiben des Motors (14) liegt und die den
Ausgangsstrom in den Drehmomentstromrückkopplungswert
und den Erregungsstromrückkopplungswert umwandelt.
4. Steuereinheit für einen Steuerumrichter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stromrückkopplungswertumwandlungseinrichtung
(37, 38) eine Dreiphasen/
Zweiphasenumrichterschaltung (37), die den Ausgangsstrom
des Steuerumrichters (13) vom einem Dreiphasenwechselstrom
in einen Zweiphasenwechselstrom
umwandelt, und eine Vektordreheinrichtung (38) umfaßt,
die den umgewandelten Zweiphasenwechselstrom durch die
Sinus/Kosinuswellen als sekundäres Magnetflußrichtungssignal
in den Drehmomentstrom und den
Erregungsstrom umwandelt.
5. Steuereinheit für einen Steuerumrichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentstromsteuereinrichtung
(31) aus einer Drehmomentstromsteuerung
in Form eines Proportionalintegralverstärkers
besteht.
6. Steuereinheit für einen Steuerumrichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungsstromsteuereinrichtung
(32) aus einer Erregungsstromsteuerung
in Form eines Proportionalintegralverstärkers
besteht.
7. Steuereinheit für einen Steuerumrichter nach Anspruch 1
oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregungsstromabweichungswert,
der an der Erregungsstromsteuerung
(32) liegt, die Abweichung zwischen dem Erregungsstromsollwert,
der durch eine Verarbeitung der Abweichung
zwischen dem Magnetflußwert und dem Magnetflußsollwert
unter Verwendung der Magnetflußsteuerung (4)
erhalten wird, und dem Erregungsstromrückkopplungswert
ist, wobei der Magnetflußwert dadurch erhalten wird,
daß der Erregungsstromrückkopplungswert, der über einen
primären Verzögerungsoperator (39) und ein festes
Übertragungsglied (40) kommt, mit dem Drehmomentstromrückkopplungswert
zusammengesetzt wird, der über einen
Teiler (41) kommt, und der Magnetflußsollwert dadurch
erhalten wird, daß die tatsächliche Rotorgeschwindigkeit,
die vom Motor (14) abgenommen wird, unter
Verwendung eines Magnetflußbefehlsoperators (3) verarbeitet
wird.
8. Steuereinheit für einen Steuerumrichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stromsollwertumwandlungseinrichtung
(47, 48) eine Vektordreheinrichtung
(47), an der sowohl der Drehmomentstromsollwert, der
von der Drehzahleinstelleinrichtung (2) ausgegeben
wird, als auch der Erregungsstromsollwert liegen, der
von der Magnetflußsteuereinrichtung (4) ausgegeben
wird, und die diese beiden Werte in Zweiphasenwechselströme
unter Verwendung der Sinus/Kosinuswellen als
sekundäre Magnetflußrichtungssignale, die von der
Sinus/Kosinuswellengeneratoreinrichtung (36) ausgegeben
werden, als Parameter umwandelt, und eine Zweiphasen/
Dreiphasenumrichterschaltung (48) umfaßt, die die
Zweiphasenwechselströme, die von der Vektordreheinrichtung
(47) ausgegeben werden, in Dreiphasenwechselstromsollwerte
umwandelt, die auf die Steuereinrichtung (11)
übertragen werden können.
9. Steuereinheit für einen Steuerumrichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungssollwertumwandlungseinrichtung
(45, 46) eine Vektordreheinrichtung
(45), an der sowohl der Drehmomentstromeinstellwert
von der Drehmomentstromsteuereinrichtung (31) als
auch der Erregungsstromeinstellwert von der Erregungsstromsteuereinrichtung
(32) liegen und die beide
Eingangswerte in Zweiphasenwechselspannungen unter
Verwendung der Sinus/Kosinuswellen als sekundäre Magnetflußrichtungssignale,
die von der Sinus/Kosinuswellengeneratoreinrichtung
(36) ausgegeben werden, als
Parameter umwandelt, und eine Zweiphasen/Dreiphasenumrichterschaltung
(46) umfaßt, die die Zweiphasenwechselspannungen,
die von der Vektordreheinrichtung (45)
ausgegeben werden, in Dreiphasenwechselspannungssollwerte
umwandelt, die auf die Steuereinrichtung (11)
übertragen werden können.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61108252A JPH0828972B2 (ja) | 1986-05-12 | 1986-05-12 | 非循環電流方式サイクロコンバ−タの制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3715830A1 true DE3715830A1 (de) | 1987-11-19 |
DE3715830C2 DE3715830C2 (de) | 1989-06-15 |
Family
ID=14479944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873715830 Granted DE3715830A1 (de) | 1986-05-12 | 1987-05-12 | Steuereinheit fuer einen steuerumrichter |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4792741A (de) |
JP (1) | JPH0828972B2 (de) |
DE (1) | DE3715830A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4310772A1 (de) * | 1993-04-02 | 1994-10-06 | Fritz A Seidel Elektro Automat | Reluktanzmotor als Servoantrieb |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI81467C (fi) * | 1987-08-07 | 1990-10-10 | Abb Stroemberg Drives Oy | Foerfarande foer styrning av vridmomentet hos en av en frekvensomvandlare matad synkronmaskin. |
JP2780263B2 (ja) * | 1988-02-23 | 1998-07-30 | 株式会社明電舎 | 誘導電動機のベクトル制御方法と装置 |
US5027048A (en) * | 1988-10-05 | 1991-06-25 | Ford Motor Company | Field oriented motor controller for electrically powered active suspension for a vehicle |
US5296794A (en) * | 1988-10-28 | 1994-03-22 | Massachusetts Institute Of Technology | State observer for the permanent-magnet synchronous motor |
JP2845911B2 (ja) * | 1988-12-24 | 1999-01-13 | ファナック株式会社 | 誘導電動機のすべり周波数制御方法 |
JPH0832178B2 (ja) * | 1989-01-24 | 1996-03-27 | 三菱電機株式会社 | 非循環電流式サイクロコンバータ |
US4958117A (en) * | 1989-09-29 | 1990-09-18 | Allen-Bradley Company, Inc. | Frequency control based on sensing voltage fed to an induction motor |
JPH03169291A (ja) * | 1989-11-25 | 1991-07-22 | Hitachi Ltd | 誘導電動機の制御装置 |
EP0437669B1 (de) * | 1990-01-18 | 1994-01-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Schaltungsanordnung zur direkten Regelung von Ausgangsströmen eines Wechselrichters, der eine vorbestimmte Anzahl von Drehfeldmaschinen speist |
JP2503712B2 (ja) * | 1990-03-08 | 1996-06-05 | 三菱電機株式会社 | エレベ―タ―の速度制御装置 |
US5006774A (en) * | 1990-03-13 | 1991-04-09 | Sundstrand Corporation | Torque angle control system for controlling the torque angle of a permanent magnet synchronous motor |
JP2755011B2 (ja) * | 1992-02-13 | 1998-05-20 | 三菱電機株式会社 | モータ駆動制御装置 |
JP3064671B2 (ja) * | 1992-04-27 | 2000-07-12 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置の制御回路 |
US5760359A (en) * | 1995-07-31 | 1998-06-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Motor control apparatus equipped with a controller for controlling rotational position of motor |
ATE162019T1 (de) * | 1995-10-26 | 1998-01-15 | Siemens Ag | Verfahren und vorrichtung zur feldorientierten regelung einer drehfeldmaschine |
DE19612920A1 (de) * | 1996-04-01 | 1997-10-02 | Asea Brown Boveri | Verfahren und Vorrichtung zur direkten Drehmomentregelung einer Drehfeldmaschine |
CN1190004C (zh) * | 1999-08-20 | 2005-02-16 | 三菱电机株式会社 | 同步电动机控制装置和同步电动机控制方法 |
US7187149B1 (en) * | 2005-08-11 | 2007-03-06 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Commutation technique for an AC-to-AC converter based on state machine control |
US8199545B2 (en) * | 2009-05-05 | 2012-06-12 | Hamilton Sundstrand Corporation | Power-conversion control system including sliding mode controller and cycloconverter |
US20110006720A1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Innosave Ltd. | Method and apparatus for ac motor control |
US8207699B2 (en) * | 2009-07-08 | 2012-06-26 | Innosave Ltd. | Method and apparatus for AC motor control |
CN102612801B (zh) * | 2009-11-10 | 2014-12-24 | Abb研究有限公司 | 用于在电机中产生电磁转矩的设备和方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0034808A2 (de) * | 1980-02-20 | 1981-09-02 | Fuji Electric Co. Ltd. | Schaltungsanordnung zur Kompensation einer Phasendifferenz |
EP0119583A1 (de) * | 1983-03-16 | 1984-09-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Drehstromsteuersystem |
DE3023135C2 (de) * | 1979-06-20 | 1989-11-23 | Hitachi, Ltd., Tokyo | Anordnung zur Steuerung des Drehmomentes eines von einem Umrichter gespeisten Asynchronmotors |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH541250A (de) * | 1971-06-29 | 1973-08-31 | Siemens Ag | Verfahren und Einrichtung zur Steuerung oder Regelung einer umrichtergespeisten, selbstgesteuerten Synchronmaschine |
JPS5910156B2 (ja) * | 1976-03-17 | 1984-03-07 | 株式会社日立製作所 | サイリスタモ−タの制御装置 |
JPS5396423A (en) * | 1977-02-01 | 1978-08-23 | Mitsubishi Electric Corp | Control system for induction motor |
JPS5674090A (en) * | 1979-11-19 | 1981-06-19 | Hitachi Ltd | Control device for induction motor |
DE3034252A1 (de) * | 1980-09-11 | 1982-04-15 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Vorrichtung zum feldorientierten betrieb einer umrichtergespeisten asynchronmaschine |
IN158551B (de) * | 1981-08-12 | 1986-12-06 | Gen Electric Co Plc | |
JPS5967870A (ja) * | 1982-10-07 | 1984-04-17 | Fuji Electric Co Ltd | サイクロコンバ−タの運転制御方式 |
JPS6146189A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-06 | Fuji Electric Co Ltd | 誘導電動機の制御装置 |
-
1986
- 1986-05-12 JP JP61108252A patent/JPH0828972B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-05-11 US US07/047,475 patent/US4792741A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-05-12 DE DE19873715830 patent/DE3715830A1/de active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3023135C2 (de) * | 1979-06-20 | 1989-11-23 | Hitachi, Ltd., Tokyo | Anordnung zur Steuerung des Drehmomentes eines von einem Umrichter gespeisten Asynchronmotors |
EP0034808A2 (de) * | 1980-02-20 | 1981-09-02 | Fuji Electric Co. Ltd. | Schaltungsanordnung zur Kompensation einer Phasendifferenz |
EP0119583A1 (de) * | 1983-03-16 | 1984-09-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Drehstromsteuersystem |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
KATZSMIRKOSKI, KÖPPKE: "Vergleich dynamischer Eigenschaften verschiedener Steuer- und Regel- verfahren für umrichtergespeiste Asynchronmaschi- nen" in: ETZ-Archiv Bd.4 (1982) H.5, S.269-277 * |
SALZMANN: "Direktumrichter und Regelkonzept für getriebelosen Antrieb von Rohrmühlen" in: Siemens-Zeitschrift, Bd.51 (1977) H.5, S.416-422 * |
SEIFERT: "Stromregelung der Asynchronmaschine" in:ETZ-Archiv, Bd.8 (1986) H.5, S.151-156 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4310772A1 (de) * | 1993-04-02 | 1994-10-06 | Fritz A Seidel Elektro Automat | Reluktanzmotor als Servoantrieb |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4792741A (en) | 1988-12-20 |
JPH0828972B2 (ja) | 1996-03-21 |
DE3715830C2 (de) | 1989-06-15 |
JPS62268363A (ja) | 1987-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3715830A1 (de) | Steuereinheit fuer einen steuerumrichter | |
DE69012416T2 (de) | Brückenwechselrichter und Steuerung dafür. | |
DE3882733T2 (de) | Regelgerät für Induktionsmotor. | |
DE2629927C2 (de) | Anordnung zur Drehzahlregelung eines Synchronmotors | |
DE19946428A1 (de) | Einrichtung und Verfahren zum Erzeugen von Bremsdrehmomenten in einem Wechselstromantrieb | |
DE3688342T2 (de) | Kreuzgekoppelter Stromregler. | |
DE3310898A1 (de) | Rueckspeisungsgleichrichter | |
DE2709749A1 (de) | Anordnung zur steuerung einer elektrische energie wechselrichtenden festkoerper-umformereinrichtung | |
DE3105792A1 (de) | Steuervorrichtung fuer wechselrichter | |
DE2900735C2 (de) | Anordnung zur Speisung eines Asynchronmotors | |
DE4227176A1 (de) | Verfahren zum regulieren der schlupfwinkelgeschwindigkeit eines induktionsmotors | |
DE2857215A1 (de) | Schaltung und verfahren zum messen der pulsierenden komponente des elektromagnetischen drehmoments in einem elektromotor | |
DE3708261A1 (de) | Einrichtung zum steuern eines dreiphasen-wechselrichters zur versorgung des wechselstrommotors einer aufzugsanlage | |
DE2752600A1 (de) | Verfahren und schaltungsanordnung zur steuerung eines umrichtergespeisten asynchronmotors | |
DE1809521A1 (de) | Antriebsordnung fuer Kraene u.dgl. | |
DE3855386T2 (de) | Regelsystem zur Geschwindigkeitsregelung eines elektrischen Motors | |
EP0508110B1 (de) | Verfahren zur Steuerung elektrischer Ventile eines Stromrichters | |
CH665514A5 (de) | Motorregelanordnung. | |
DE3525421C2 (de) | ||
DE10234175B4 (de) | Gleichstrommotor-Matrixumrichter mit Erreger- und Ankerschaltungen | |
DE3021864C2 (de) | ||
DE1613512A1 (de) | Regel-und steuerbare Wechsel- oder Umrichteranordnung zur Speisung von Wechselstrommotoren | |
DE1814400C3 (de) | Verfahren zur Steuerung der Drehzahl einer Stromrichter-Synchronmaschine | |
DE3708246C2 (de) | ||
DE2459965A1 (de) | Schaltungsanordnung fuer eine induktionsmaschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: STREHL, P., DIPL.-ING. DIPL.-WIRTSCH.-ING. SCHUEBEL-HOPF, U., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. GROENING, H.,DIPL.-ING., PAT.-ANWAELTE, 8000 MUENCHEN |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |