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Schaltung und Verfahren zum Regeln einer Gleichstrommaschine
Es ist bekannt, dass Gleichstrom-Umkehrantriebe, die über Gleichrichter gespeist werden, zwei
Gleichrichtergruppen in Kreuz-oder Antiparallelschaltung benötigen, um beide Stromrichtungen fuhren zu können. Die Gleichstrommaschine soll dabei ein dem Leonardantrieb ähnliches Verhalten zeigen, bei dem derSteuergenerator eine bestimmte Spannung liefert und der Motor je nach dem von ihm verlangten Drehmoment Strom der einen oder andern Richtung aufnimmt. In Anlehnung an diese Vorstellung werden die beiden Gefässgruppen dauernd auf etwa dieselbe Spannung geregelt, was für die eine Gefässgruppe Gleichrichterbetrieb, für die andere Wechselrichterbetrieb bedeutet.
Allerdings dürfen die beiden Spannungen nicht genau gleich gross sein, weil sonst die Gefahr besteht, dass der Gleichrichter unmittelbar in den Wechselrichter kurzschlussartig Strom liefert. Die Wechselrichterspannung muss um den soge- nannten "Respektabstand" grösser sein als die Gleichrichterspannung. Trotz des Respektabstandes fliesst ein von den Oberwellen der beiden Spannungen getriebener Kreisstrom, der umso grösser ist, je kleiner der Respektabstand ist. Man hat deshalb auch Drosseln in den Achterkreis und eigene Regler für den Respektabstand eingesetzt.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass diese aus der Analogie mit dem Leonardantrieb entstandene Reglungsart zu umständlich ist und der Eigenart der Stromrichter nicht gerecht wird.
Die beiden Gefässgruppen sind nicht Drehnchtungen des Motors sondern seiner Drehmomentrichtung zugeordnet. Die eine Gruppe lässt Strom der einen Richtung fliessen und erzeugt ein Drehmoment der einen Richtung. Dabei ist die Gleichstrommaschine Motor der einen Drehrichtung (Gleichrichterbetrieb) oder Generator der andern Drehrichtung (Wechselrichterbetrieb). Die andere Gefässgruppe hat dabei nichts zu tun und kann völlig gesperrt oder auf grösster Wechselrichterspannung bleiben. Bei der andern Drehmomentrichtung der Gleichstrommaschine sind die Rollen der beiden Gefässgruppen miteinander vertauscht. Welche Drehmomentrichtung die Maschine benötigt, ist eindeutig aus der Richtung der Soll-Istwertdifferenz der Drehzahl zu entnehmen, während die Grösse dieser Differenz ein Mass für die Grösse des benötigten Drehmomentes ist.
Daraus folgt, dass die Soll-Istwertdifferenz der Drehzahl an dem ihrer Polarität zugeordneten Stromrichter nicht eine Spannung sondern einen Strom einzuregeln hat, der ihrer Grösse proportional ist.
Dass Stromrichter in Kreuz-oder Antiparallelschaltung auch ohne Kreisstrom betrieben werden können, ist an sich schon bekannt. Dabei hat jede Gefässgruppe einen von Hand einzustellenden Drehregler für die Gittersteuerung und beide Drehregler sind mechanisch so gekuppelt, dass immer nur eine Stromrichtergruppe durch die Gitterimpulse geöffnet wird. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, bei einer solchen kreisstromlosen Anlage eine Verriegelungseinrichtung vorzusehen, die sicherstellt, dass immer nur ein System Strom führt.
Die Erfindung lost nun die Aufgabe, den Motor auf eine vorgegebene Drehzahl unabhängig von der Richtung und Grösse des Drehmomentes und ohne Auftreten eines Kreisstromes zu regeln auf Grund der oben dargelegten Erwägungen in besonders einfacher und den physikalischen Zusammenhängen entsprechender Weise, wobei die Regelung selbsttätig erfolgt und auch eine eigene Verriegelung erspart wird.
Erfindungsgemäss wird eine Schaltung zum Regeln einer Gleichstrommaschine, die über gesteuerte Stromrichter in Kreuz-oder Antiparallelschaltung mit dem Netz verbunden ist und wobei jede der beiden Gruppen von Entladungsstrecken eine eigene Steuereinrichtung besitzt und beide Steuereinrichtungen so betätigt werden, dass immer nur eine der Gefässgruppen Strom führt, so aufgebaut und so betrieben, dass
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jede der beiden Steuereinrichtungen als selbsttätiger, von der Drehzahl-Soll-Istwertdifferenz beeinflusster einsinnig wirkender Regler ausgebildet ist, in dessen Eingang die Soll-Istwertdifferenz der Drehzahl
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Gefässgruppenung zu verschiebt, wobei die Soll-Istwertdifferenzspannung so gepolt ist, dass sie über den zugehörigen
Regler jene Gefässgruppe zur Stromführung freigibt,
deren Hauptstrom in der Maschine ein die Soll-Ist- wertdifferenz verminderndes Drehmoment erzeugt, während der andere Regler keine Ausgangsgrösse liefert, so dass seine Gefäss gruppe völlig gesperrt oder auf voller Wechselrichteraussteuerung bleibt, wo- bei die Soll-Istwertdifferenz der Drehzahl in dem ihrer Polarität zugeordneten Regler als Sollwert für den
Hauptstrom dient, so dass also der Regler die Gitterimpulse immer so weit in Richtung auf Gleichrichter- betrieb verschiebt, dass der Hauptstrom (mit einem Proportionalitätsfaktor) der Soll-Istwertdifferenz gleich wird.
Jeder der beiden Regler besteht aus einem Verstärker und einem Gittersteuersatz, der die Impulse er- zeugt. Wenn dem Verstärker keine Eingangsgrösse oder eine verkehrte, Polarität zugeführt wird, soll sein
Ausgang den Gittersteuersatz so beeinflussen, dass er Gitterimpulse für volle Wechselrichteraussteuerung der zugehörigen Gefässgruppe erzeugt. Noch besser aber ist es, wenn die Gitterimpulse in diesem Falle völlig unterdrückt und die Gitter mit einer negativen Sperrspannung beaufschlagt werden. Es kann dann niemals eine Gefässgruppe in die andere Strom liefern (auch keinen Oberwellenstrom) und die Begrenzerdrossel für den Oberwellenstrom, die bei der bekannten Regelungsart notwendig ist, kann völlig weggelassen werden.
Zur Verwirklichung der Erfindung lassen sich mit Vorteil an sich bekannte Transistor-Gittersteuer- sätze verwenden, bei denen die Phasenlage der Gitterimpulse äusserst rasch verändert werden kann.