DE4110225A1 - Steuerverfahren und steueranordnung fuer einen wechselrichter - Google Patents
Steuerverfahren und steueranordnung fuer einen wechselrichterInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren und
eine Steueranordnung für einen Wechselrichter gemäß dem
Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7 und kann vorzugsweise
bei nach dem DSR-Verfahren gemäß EP-B1-01 79 356 betrie
benen Wechselrichtern verwendet werden.
Bei Spannungszwischenkreis-Wechselrichtern mit direkter
oder indirekter Regelung (Steuerung) von Drehmoment und
Fluß einer am Wechselrichter betriebenen Asynchronma
schine ist das Konstant-Leistungs-Verhalten des An
triebssystems (Drehmomentregelung bei konstanter Dreh
zahl) umso ausgeprägter, je besser die Drehmomentrege
lung ist:
P = ω · M = 3 · U · I · cos ϕ
(P=Wirkleistung, ω=Kreisfrequenz, M=Drehmoment,
U=effektive Spannung, I=effektive Stromstärke,
cos ϕ=Leistungsfaktor, ϕ=Phasenwinkel).
Dieser Sachverhalt führt bei einem relativ "weichen"
Gleichspannungszwischenkreis, d. h. einem Gleichspan
nungszwischenkreis mit relativ geringer Kapazität des
Zwischenkreiskondensators, zu Leistungspendelungen und
zu einer welligen Zwischenkreisspannung, da dem Zwi
schenkreis infolge der Pulsung des Wechselrichters kein
konstanter Strom entnommen wird.
Bei einer kurzzeitigen Störung der Einspeisung, d. h.
einer kurzzeitigen Verringerung der Zwischenkreisspan
nung, die normalerweise kein Abschalten des Systems er
fordern würde, führt ein Konstant-Leistungs-Verhalten
des Antriebssystems über eine sinkende Zwischenkreis
spannung zu einem höheren Eingangsstrom des Wechselrich
ters und hierdurch zu einem verschärften Einbruch der
Zwischenkreisspannung, der zu einem unerwünschten Ab
schalten des Systems führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerver
fahren für einen Wechselrichter anzugeben, durch das ein
Konstant-Leistungs-Verhalten eines Antriebssystems ver
ringert wird. Ferner soll eine Steueranordnung hierzu
angegeben werden.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Steuerverfahrens in
Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfin
dungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 an
gegebenen Merkmale gelöst.
Diese Aufgabe wird bezüglich der Steueranordnung in Ver
bindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungs
gemäß durch im Kennzeichen des Anspruchs 7 angegebenen
Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbe
sondere darin, daß durch die Aufschaltung der Spannungs
welligkeit des Zwischenkreises auf die drehmomentbilden
de Sollwertkomponente das Konstant-Leistungs-Verhalten
des Antriebssystems gebrochen wird, d. h. der Zwischen
kreis wird bedämpft und die Eingangsadmittanz (Verhält
nis von Eingangsstrom zu Eingangsspannung des Wechsel
richters) des Wechselrichters wird positiv beeinflußt.
Dabei kann eine lineare oder eine quadratische Aufschal
tung auf die drehmomentbildende Sollwertkomponente er
folgen. Eine lineare Aufschaltung erzeugt ein Konstant
Strom-Verhalten des Antriebssystems und eine quadrati
sche Aufschaltung bewirkt ein ohmsches Verhalten des
Antriebssystems.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der einzi
gen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
In der Figur ist ein Wechselrichter 1 (Pulswechselrich
ter) zu erkennen, der über seine beiden Gleichspannungs
anschlüsse mit dem positiven Pol 2 und dem negativen Pol
3 eines Gleichspannungszwischenkreises verbunden ist.
Die Wechselspannungsanschlüsse 4, 5, 6 des Wechselrich
ters sind mit einer Induktionsmaschine 7 (Asynchronma
schine) verbunden. Zur Einstellung der Schaltzustände
der Halbleiterschalter des Wechselrichters 1 ist eine
Steuer- und Regeleinrichtung 8 vorgesehen, der eingangs
seitig Signale von Stromwandlern 9, 10, 11 sowie Span
nungswandlern 12, 13, 14 zugeführt werden. Die Strom
wandler 9, 10, 11 sind in den Verbindungen zwischen den
Wechselspannungsanschlüssen 4, 5, 6 und der Induktions
maschine 7 angeordnet. Die Spannungswandler 12, 13, 14
erfassen die zwischen den Wechselspannungsanschlüssen 4,
5, 6 anstehenden, verketteten Spannungen.
Zur Ermittlung des zwischen den Polen 2, 3 anstehenden
Augenblickwerts der Gleichspannungszwischenkreisspannung
Ud(t) (Zwischenkreisspannung) ist eine Gleichspannungs
erfassungseinrichtung 15 vorgesehen, die diesen Meßwert
Ud(t) an einen Mittelwertbildner 16 und an den ersten
Eingang eines Dividierers 17 abgibt. Das Ausgangssignal
des Mittelwertbildners 16 stellt den zeitlichen Mittel
wert der Gleichspannungszwischenkreisspannung UdM(t) dar
und wird dem zweiten Eingang des Dividierers 17 zugelei
tet.
Der Dividierer 17 bildet den Quotienten A aus dem Divi
dend Ud(t) und dem Divisor UdM(t) und gibt diesen Quoti
enten A an den Eingang x eines Rechenwerks 18 ab. Durch
den Quotienten A wird die Spannungswelligkeit der Zwi
schenkreisspannung erfaßt:
A = Ud(t)/UdM(t).
Dem Eingang y des Rechenwerks 18 liegt die drehmoment
bildende Sollwertkomponente Msoll (Drehmoment-Sollwert)
an. Das Rechenwerk 18 gibt über seinen Ausgang Z die
korrigierte drehmomentbildende Sollwertkomponente Msoll′
an die Steuer- und Regeleinrichtung 8 ab.
Dabei kann die Aufschaltung der Zwischenkreisspannungs
welligkeit auf die drehmomentbildende Sollwertkomponente
linear oder quadratisch erfolgen. Eine lineare Aufschal
tung bewirkt ein Konstant-Strom-Verhalten des Antriebs
systems.
Eine quadratische Aufschaltung bewirkt ein ohmsches Ver
halten des Antriebssystems
(|Z| = Betrag des Scheinwiderstandes)
Msoll′ = A² · Msoll.
Die vorstehenden Ausführungen gelten für einen motori
schen Betrieb der Induktionsmaschine 7. Bei generatori
schem Betrieb der Induktionsmaschine gilt für die linea
re Aufschaltung
Msoll′ = (1/A) · Msoll
Bei generatorischem Betrieb der Induktionsmaschine gilt
für die quadratische Aufschaltung
Msoll′ = (1/A²) · Msoll.
Claims (11)
1. Steuerverfahren für einen Wechselrichter, der
gleichspannungsseitig mit einem Gleichspannungszwischen
kreis und wechselspannungsseitig mit einer Induktionsma
schine verbunden ist und dessen Schaltzustand von einer
Steuer- und Regeleinrichtung einstellbar ist, der eine
drehmomentbildende Sollwertkomponente vorgebbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die drehmomentbildende Soll
wertkomponente (Msoll) in Abhängigkeit der Spannungswel
ligkeit der Gleichspannungszwischenkreisspannung (Ud(t))
verändert wird.
2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Ermittlung der Spannungswelligkeit der
Gleichspannungszwischenkreisspannung (Ud(t)) ein Quo
tient (A) auf dem Augenblickswert (Ud(t)) und dem zeit
lichen Mittelwert (UdM(t)) der Gleichspannungszwischen
kreisspannung gebildet wird.
3. Steuerverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die drehmomentbildende Sollwertkomponente
(Msoll) bei motorischem Betrieb der Induktionsmaschine
mit dem die Spannungswelligkeit ausdrückenden Quotienten
(A) multipliziert wird.
4. Steuerverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die drehmomentbildende Sollwertkomponente
(Msoll) bei motorischem Betrieb der Induktionsmaschine
(7) mit dem Quadratwert des die Spannungswelligkeit aus
drückenden Quotienten (A) multipliziert wird.
5. Steuerverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die drehmomentbildende Sollwertkomponente
(Msoll) bei generatorischem Betrieb der Induktionsma
schine (7) durch den die Spannungswelligkeit ausdrücken
den Quotienten (A) dividert wird.
6. Steuerverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die drehmomentbildende Sollwertkomponente
(Msoll) bei generatorischem Betrieb der Induktionsma
schine durch den Quadratwert des die Spannungswelligkeit
ausdrückenden Quoitenten (A) dividiert wird.
7. Steueranordnung für einen Wechselrichter, der
gleichspannungsseitig mit einem Gleichspannungszwischen
kreis und wechselspannungsseitig mit einer Induktionsma
schine verbunden ist und dessen Schaltzustand von einer
Steuer- und Regeleinrichtung einstellbar ist, der eine
drehmomentbildende Sollwertkomponente vorgebbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der mittels einer Gleich
spannungserfassungseinrichtung (15) ermittelte Augen
blickswert (Ud(t)) der Gleichspannungszwischenkreisspan
nung einem Mittelwertbildner (16) und einem Dividierer
(17) als Dividend zugeleitet wird, daß der dem Mittel
wertbildner (16) entnehmbare zeitliche Mittelwert
(UdM(t)) der Gleichspannungszwischenkreisspannung dem
Dividierer (17) als Divisor zugeführt wird und daß der
dem Dividierer (17) entnehmbare Quotient (A) einem Re
chenwerk (18) zugeleitet wird, dem als weitere Eingangs
größe die drehmomentbildende Sollwertkomponente (Msoll)
anliegt und das eine in Abhängigkeit des Quotienten kor
rigierte drehmomentbildende Sollwertkomponente (Msoll′)
an die Steuer- und Regeleinrichtung (8) abgibt.
8. Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Rechenwerk (18) das Produkt aus der
drehmomentbildenden Sollwertkomponente (Msoll) und dem
Quotienten (A) bildet.
9. Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Rechenwerk (18) das Produkt aus der
drehmomentbildenden Sollwertkomponente (Msoll) und dem
Quadratwert (A2) des Quotienten bildet.
10. Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Rechenwerk (18) das Produkt aus
dem Reziprokwert (1/A) des Quotienten (A) und der dreh
momentbildende Sollwertkomponente (Msoll) bildet.
11. Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Rechenwerk (18) das Produkt aus
dem quadratischen Reziprokwert (1/A2) des Quotienten (A)
und der drehmomentbildenden Sollwertkomponente (Msoll)
bildet.
Priority Applications (1)
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DE4110225A DE4110225C2 (de) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | Steuerverfahren und Steueranordnung für einen Wechselrichter |
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ID=6428411
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