DE69704410T2

DE69704410T2 - Steuerungsvorrichtung für bürstenlosen Synchrongenerator

Info

Publication number: DE69704410T2
Application number: DE69704410T
Authority: DE
Inventors: Francois Czajkowski
Original assignee: Leroy Somer SA
Current assignee: Nidec Leroy Somer Holding SA
Priority date: 1996-10-18
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 2001-10-04
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: DE69704410D1; FR2754956B1; FR2754956A1; US6025700A; EP0837555B1; EP0837555A1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung eines synchronen Wechselstromgenerators ohne Schleifkontakt, umfassend einen Rotationserreger mit festem Erregerinduktor, für die Einstellung mehrerer Parameter, insbesondere des Erregerstroms, der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators, der offenen Spannung, des Kurzschlussstroms, des Leistungsfaktors und der statischen Aufladung des Wechselstromgenerators.
Einstellvorrichtungen für Wechselstromgeneratoren mit einer an den Wechselstromgenerator angeschlossenen Leistungsstufe und einem an die Leistungsstufe angeschlossenen Einstellstromkreis für die Einstellung der besagten Parameter sind bekannt.
Gemäss einer ersten bekannten Ausführungsform, beispielsweise aus der Unterlage EP-A-0 233 425, ist der Einstellstromkreis ein analoger Stromkreis, der einerseits die Grundspannung und andererseits die Spannung der dritten Oberwelle des Wechselstromgenerators benutzt, um die Einstellung durchzuführen.
Dieser analoge Einstellstromkreis weist den Vorteil auf, hohe Leistungen zu ertragen und beständig gegen mechanische Vibrationen zu sein, so dass er auf dem Gehäuse des Wechselstromgenerators angeordnet werden kann.
Die analogen Stromkreise weisen in der Regel jedoch den Nachteil auf, begrenzte Funktionen zu liefern, in diesem Fall für die Einstellung einiger Parameter.
Nach einer anderen bekannten Ausführungsform, beispielsweise aus der Unterlage US-5 294 879, ist der Einstellstromkreis ein digitaler Stromkreis, der nicht auf dem Gehäuse des Wechselstromgenerators angeordnet ist.
Denn obgleich der digitale Stromkreis den Vorteil aufweist, eine beträchtliche Anzahl von Funktionen zu erhalten, hat er den Nachteil, besonders empfindlich gegen mechanische oder magnetische Vibrationen zu sein und somit nicht auf dem Gehäuse des Wechselstromgenerators angeordnet werden kann.
Demzufolge ist es notwendig, Verbindungen zwischen dem eigentlichen Wechselstromgenerator und dem Einstellstromkreis vorzusehen, was Beschädigungsrisiken dieser Verbindungen mit sich bringt.
Die Erfindung soll die vorgenannten Nachteile beseitigen.
Zu diesem Zweck ist das Ziel der Erfindung eine Einstellvorrichtung eines Wechselstromgenerators, der ermöglicht, die erhaltenen Leistungen anhand eines analogen Stromkreises unter gleichzeitiger Verwendung der anhand eines digitalen Stromkreises erhaltenen Leistungen zu verbessern.
Anders ausgedrückt ist das Ziel der Erfindung, die ursprüngliche Zuverlässigkeit des analogen Stromkreises in einer Unterstützungsposition zu behalten und dabei gleichzeitig möglichst die Leistungen eines digitalen Stromkreises benutzen zu können.
Zu diesem Zweck stellt die Erfindung eine Einstellvorrichtung eines synchronen Wechselstromgenerators ohne Schleifkontakt mit einem Rotationserreger mit festem Erregerinduktor vor, die kombiniert umfasst:
- eine mit dem Wechselstromgenerator verbundene Leistungsstufe;
- einen analogen Einstellstromkreis, der geeignet ist, mit der Leistungsstufe verbunden zu werden, für die Einstellung mehrerer Parameter, insbesondere des Erregerstroms, der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators, der offenen Spannung, des Kurzschlussstroms, des Leistungsfaktors und der statischen Aufladung des Wechselstromgenerators;
- einen digitalen Einstellstromkreis, der geeignet ist, mit der Leistungsstufe verbunden zu werden, für die Einstellung mehrerer Parameter, insbesondere der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators, der offenen Spannung, des Kurzschlussstroms und der statischen Aufladung des Wechselstromgenerators; und
- einen Steuerstromkreis, der dazu bestimmt ist, die Funktionsweise der Einstellvorrichtung gemäss zwei Modi zu erlauben, nämlich einem normalen Modus, in dem die Einstellfunktion durch den digitalen Einstellstromkreis realisiert wird, und einem sogenannten "abgestuften" Modus, in dem die Einstellfunktion durch den analogen Einstellstromkreis realisiert wird,
wobei der digitale Einstellstromkreis insbesondere mechanisch und/oder magnetisch vom Wechselstromgenerator isoliert und mit dem Steuerstromkreis durch isolierte elektrische Verbindungen verbunden ist.
Im übrigen kann der digitale Einstellstromkreis im normalen Modus die Leistungsstufe steuern.
Wie bereits zuvor erwähnt, um die Zuverlässigkeit der Vorrichtung zu verbessern, ist der digitale Einstellstromkreis in einem vom Wechselstromgenerator verschiedenen Gehäuse untergebracht und der analoge Einstellstromkreis auf dem Gehäuse des Wechselstromgenerators montiert.
Nach einer Ausführungsform umfasst der Steuerstromkreis:
- eine analoge/digitale Steuervorrichtung, die dazu bestimmt ist, Informationen aus den analogen und digitalen Einstellstromkreisen zu empfangen, und
- einen durch die Steuervorrichtung derart gesteuerten Schalter, dass die Einstellvorrichtung im normalen Modus oder im abgestuften Modus in Abhängigkeit von den empfangenen Informationen positioniert wird.
Der Schalter kann ebenfalls auf dem Wechselstromgenerator angeordnet werden, während die Steuervorrichtung insbesondere mechanisch und/oder magnetisch vom Wechselstromgenerator isoliert ist.
Nach einer anderen Ausführungsform ist der digitale Einstellstromkreis geeignet, die Einstellung Parameter pro Parameter durchzuführen.
Im übrigen kann er Mittel zur Verwaltung der Vorrangigkeit umfassen, die geeignet sind, eine Parameteränderung im Hinblick auf diese Prioritäten zu steuern, sowie Mittel zur Verwaltung der Schutzschwelle auf mehreren Ebenen mit hierarchisiertem Zugang.
Wenn der Schalter auf dem Wechselstromgenerator angeordnet ist, kann er vom analogen Typ für schwache Signale sein.
Nach einer anderen Ausführungsform kann die Steuervorrichtung Prüfmittel umfassen, die das Feststellen einer Störung des digitalen Einstellstromkreises erlauben, wobei der Steuerstromkreis bei Feststellung die Einstellvorrichtung vom normalen Modus in den abgestuften Modus übergehen lässt.
Im übrigen kann die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung Mittel zur Statusanzeige umfassen wie zum Beispiel insbesondere des Funktionsmodus und/oder der Programmierparameter.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von unbegrenzenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, auf denen:
- Fig. 1 eine sehr schematische Darstellung in Form eines Bausteins einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung ist;
- Fig. 2 eine ausführlichere Darstellung in Form eines Bausteins einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung ist; und
- Figur. 3 eine schematische Darstellung eines digitalen Bausteins einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung ist. Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung eines NCgesteuerten Multifunktions-Wechselstromgenerators 1, der insbesondere für die Ausrüstung von
Niedrigspannungsmaschinen mit einem Erregersystem vorgesehen ist, wie beispielsweise im Patent EP-A-0 233 425 beschrieben.
Die Einstellvorrichtung umfasst einen Leistungsbaustein 2 und einen Steuer- bzw. digitalen Baustein 3.
Diese beiden Bausteine 2 und 3 sind über isolierte elektrische Leitungen L, L1 bis L3 miteinander verbunden, wobei diese Leitungen insbesondere analoge elektrische Informationen mit niedriger Spannung und/oder niedriger Frequenz weiterleiten.
Die Einstellvorrichtung soll gemäss zwei Modi funktionieren, nämlich einem normalen Modus, in dem die Einstellfunktion durch den digitalen Baustein 3 realisiert wird, und einem sogenannten abgestuften Modus, in dem die Einstellfunktion durch den Leistungsbaustein 2 realisiert wird.
Denn der Leistungsbaustein 2 soll bei einem Ausfall oder einem Fehlen des digitalen Bausteins oder bei einer Unterbrechung der Leitungen L, L1 bis L3 zum digitalen Baustein 3 im abgestuften Modus einen autonomen analogen Betrieb ermöglichen.
Demzufolge kann der Leistungsbaustein 2 am Wechselstromgenerator 1, beispielsweise im Klemmenkasten, angeordnet und von den analogischen Reglern definierten Umweltbelastungen ausgesetzt werden.
Zu diesem Zweck umfasst der Leistungsbaustein 2 eine Leistungsstufe 4, die in bekannter Weise mit dem festen Erregerinduktor des Wechselstromgenerators verbunden ist. Diese Leistungsstufe 4 ist des weiteren mit einem analogen Einstellstromkreis 5 verbunden, der für die Einstellung mehrerer Parameter bestimmt ist, wie beispielsweise des Erregerstroms des Wechselstromgenerators, der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators, der offenen Spannung, des Kurzschlussstroms, des Leistungsfaktors oder der statischen Aufladung des Wechselstromgenerators.
Dieser analoge Einstellstromkreis 5 kann insbesondere des im europäischen Patentantrag EP-A-0 233 425 beschriebenen Typs sein.
Er funktioniert nur im abgestuften Modus.
Demgegenüber kann der digitale Baustein 3 keinen von den analogischen Reglern definierten Umweltbelastungen ausgesetzt werden.
Daher wird er in ein vom Wechselstromgenerator getrenntes Gehäuse eingebaut.
Um den Betrieb im normalen Modus zu ermöglichen, umfasst der digitale Baustein 3 einen digitalen Einstellstromkreis 6, der in bekannter Weise mit dem festen Erregerinduktor des Wechselstromgenerators verbunden ist, für die Einstellung mehrerer Parameter wie beispielsweise des Ausgangs des Wechselstromgenerators, der offenen Spannung, des Kurzschlussstroms und der statischen Aufladung des Wechselstromgenerators, wobei dieser Stromkreis 6 im normalen Modus über eine erste isolierte Leitung L1 an die Leistungsstufe 4 angeschlossen werden kann.
Der digitale Baustein 3 umfasst im übrigen einen Steuerkreis 7, der einerseits mit dem digitalen Einstellstromkreis 6 und andererseits über eine zweite isolierte Leitung L2 mit dem analogen Einstellstromkreis 5 verbunden ist.
Dieser Steuerkreis 7 soll die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung aus dem normalen Modus auf den abgestuften Modus und umgekehrt umschalten, entsprechend den einerseits vom digitalen Einstellstromkreis 6 und andererseits vom analogen Einstellstromkreis 5 empfangenen Informationen.
Zu diesem Zweck umfasst der Steuerkreis 7 eine analoge/digitale Steuervorrichtung 8, die einerseits über die isolierte Leitung L2 mit dem analogen Einstellstromkreis 5 und andererseits über die Leitungen C1, C2 mit dem digitalen Einstellstromkreis 6 verbunden ist.
Der Steuerkreis 7 umfasst des weiteren einen Schalter 9, der einerseits mit der Steuervorrichtung 8 und andererseits mit dem analogen 5 und dem digitalen 6 Einstellstromkreis verbunden ist.
Dieser Schalter 9 wird so von der Steuervorrichtung 8 gesteuert, dass er die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung je nach den empfangenen Informationen in den normalen oder den abgestuften Modus schaltet.
Nach einer Ausführungsform ist der Schalter 9 vom analogen Typ für schwache Signale.
So kann er auf dem Wechselstromgenerator 1 angeordnet sein, während die Steuervorrichtung insbesondere mechanisch und/oder magnetisch vom Wechselstromgenerator 1 getrennt ist.
Zu diesem Zweck ist die Steuervorrichtung 8 über eine isolierte Leitung L3 mit dem Schalter 9 verbunden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Schalter 9 im Leistungsbaustein 2 enthalten ist.
Um 'dann auf den abgestuften Modus umzuschalten, braucht nur mindestens eine der Leitungen L1 bis L3 zwischen dem digitalen Baustein 3 und dem Leistungsbaustein 2 unterbrochen zu sein, wobei die Einstellung des Wechselstromgenerators dann über den analogen Einstellstromkreis 5 erfolgt.
Demgegenüber steuert der digitale Einstellstromkreis 6 im normalen Modus über die isolierte Leitung L1 und den Schalter 9 die Leistungsstufe 4.
Nach einer Ausführungsform kann der digitale Einstellstromkreis 6 die Einstellung Parameter pro Parameter durchführen.
Zu diesem Zweck umfasst er Mittel 10 zur Verwaltung der Vorrangigkeit, die eine Parameteränderung entsprechend vorgegebener Prioritäten steuern können.
Diese Verwaltungsmittel 10 sind über ein Interface 11 mit einem Parameterspeicher 12 verbunden, wobei das Interface 11 für einen externen Anschluss an eine Serienleitung 13 angeschlossen werden kann, beispielsweise des Typs R5232. Im übrigen umfasst der digitale Einstellstromkreis 6 Mittel zur Verwaltung der Schutzschwelle auf mehreren Ebenen mit hierarchisiertem Zugang.
Um andererseits die Umschaltung aus dem normalen Modus auf den abgestuften Modus zu ermöglichen, umfasst die Steuervorrichtung 8 Prüfmittel, die das Feststellen einer Störung des digitalen Einstellstromkreises 6 erlauben, wobei bei einer Feststellung die Umschaltung aus den normalen Modus auf den abgestuften Modus erfolgt.
Und schließlich kann die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung Mittel 14 zur Statusanzeige umfassen, wie zum Beispiel insbesondere des Funktionsmodus und/oder der Programmierparameter.
Die anderen Stromkreise des digitalen Bausteins 3, die auf Fig. 3 dargestellt sind, werden nicht ausführlicher beschrieben, da sie üblicherweise in den nach dem Stand der Technik bekannten digitalen Reglern vorhanden sind.
Dabei handelt es sich beispielsweise um die Prüf- und Schutzkreise, die Interfaces, die Digital-/Analog-Wandler, usw.

Claims

1. Einstellvorrichtung eines synchronen Wechselstromgenerators ohne Schleifkontakt, umfassend einen i Rotationserreger mit festem Erregerinduktor, dadurch gekennzeichnet, daß sie kombiniert umfaßt:

- eine mit dem Wechselstromgenerator verbundene Leistungsstufe;

- einen analogen Einstellstromkreis, der geeignet ist, mit der Leistungsstufe verbunden zu werden, für die Einstellung mehrerer Parameter, insbesondere des Erregerstroms, der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators, der offenen Spannung, des Kurzschlußstroms, des Leistungsfaktors und der statischen Aufladung des Wechselstromgenerators;

- einen digitalen Einstellstromkreis, der geeignet ist, mit der Leistungsstufe verbunden zu werden, für die Einstellung mehrerer Parameter, insbesondere der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators, der offenen Spannung, des Kurzschlußstroms und der statischen Aufladung des Wechselstromgenerators; und

- einen Steuerstromkreis, der dazu bestimmt ist, die Funktionsweise der Einstellvorrichtung gemäß zwei Modi zu erlauben, nämlich einem normalen Modus, in dem die Einstellfunktion durch den digitalen Einstellstromkreis realisiert wird, und einem sogenannten "abgestuften" Modus, in dem die Einstellfunktion durch den analogen Einstellstromkreis realisiert wird,

wobei der digitale Einstellstromkreis insbesondere mechanisch und / oder magnetisch vom Wechselstromgenerator isoliert ist und mit dem Steuerstromkreis durch isolierte elektrische Verbindungen verbunden ist.

2. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Einstellstromkreis im normalen Modus die Leistungsstufe steuert.

3. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Einstellstromkreis in einem vom Wechselstromgenerator verschiedenen Gehäuse untergebracht ist und der analoge Einstellstromkreis im Wechselstromgenerator eingebaut ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstromkreis umfaßt:

- eine analoge / digitale Steuervorrichtung, die dazu bestimmt ist, Informationen aus den analogen und digitalen Einstellstromkreisen zu empfangen, und

- einen durch die Steuervorrichtung derart gesteuerten Schalter, daß die Einstellvorrichtung im normalen Modus oder im abgestuften Modus in Abhängigkeit von den empfangenen Informationen positioniert wird.

5. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter im Wechselstromgenerator eingebaut ist, während die Steuervorrichtung insbesondere mechanisch und / oder magnetisch vom Wechselstromgenerator isoliert ist.

6. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Einstellstromkreis geeignet ist, die Einstellung Parameter pro Parameter durchzuführen.

7. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Einstellstromkreis Mittel zur Verwaltung der Vorrangigkeit umfaßt, die geeignet sind, eine Parameteränderung im Hinblick dieser Prioritäten zu steuern.

3. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Einstellstromkreis außerdem Mittel zur Verwaltung der Schutzschwelle auf mehreren Ebenen mit hierarchisiertem Zugang umfaßt.

9. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter vom analogen Typ für schwache Signale ist.

10. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung Prüfmittel umfaßt, die das Feststellen einer Störung des digitalen Einstellstromkreises erlauben, wobei der Steuerstromkreis bei Feststellung die Einstellvorrichtung vom normalen Modus in den abgestuften Modus übergehen läßt.

11. Einstellvorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur Statusanzeige umfaßt, wie zum Beispiel insbesondere des Funktionsmodus und / oder der Programmierparameter.