AT237126B - Anordnung zum Betrieb eines Asynchronmotors mit konstantem Moment und konstanter Schlupffrequenz bei beliebiger Drehzahl - Google Patents

Description

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   Anordnung zum Betrieb eines Asynchronmotors mit konstantem Moment und konstanter Schlupffrequenz bei beliebiger Drehzahl 
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Betrieb eines Asynchronmotors mit konstantem
Moment und konstanter Schlupffrequenz bei beliebiger Drehzahl, wobei der Asynchronmotor von einem im Schaltbetrieb arbeitenden Wechselrichter gespeist wird. Zum Beispiel bei einem Fahrzeugmotor ist es häufig erwünscht, dass der Motor ein vorgeschriebenes konstantes Moment abgibt und die Drehzahl sich entsprechend einstellt. Bei gegebener Frequenz und Grösse der Motorspannung kann jedoch das gleiche
Moment bei zwei verschiedenen Drehzahlen abgegeben werden, wobei die eine unterhalb und die andere oberhalb der zum Kippmoment gehörenden Drehzahl liegt.

   Mit Rücksicht auf die Verluste ist jedoch ein
Arbeiten des Motors auf dem Teil der Kennlinie zwischen Kippdrehzahl und synchroner Drehschaltung er- wünscht. Ausserdem hat bei gegebener Frequenz auch die Grösse der speisenden Spannung einen Einfluss auf den Schlupf, der bei dem vorgeschriebenen Moment herrscht. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, die bei Speisung eines
Motors über einen frequenzvariablen Wechselrichter die Abgabe eines konstanten Momentes bei konstanter
Schlupffrequenz unabhängig von der gerade herrschenden Drehzahl erzwingt. Ausserdem soll die Ausnutzung des Motoreisens, d. h. der Sättigungsgrad des Eisens unabhängig von der eingestellten Drehzahl bzw. Speisefrequenz konstant sein. 



   Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mit dem Motor über ein Differential, über das eine bestimmte Schlupfdrehzahl eingeschleust wird, eine   Drehstromtachometermaschine   5 gekuppelt ist, deren Ausgangsspannung mit ihren Augenblickswerten als Sollwert für die Frequenz und Grösse der den Motor speisenden Spannung dient, indem sie mit den Augenblickswerten der Speisespannung des Motors verglichen wird und die Differenzwerte das Breitenverhältnis der positiven und negativen Rechteckhalbwelle der Ausgangsspannung des mit sehr hoher Frequenz arbeitenden Wechselrichters steuern, der über Siebmittel an die Motorwicklungen angeschlossen ist. 



   In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Jede Ständerphase des Asynchronmotors 2 wird von einem Wechselrichter la-le gespeist. Die Wechselrichter beziehen ihre Energie aus einer Gleichspannungsquelle 3. Über ein Differential ist eine Wechselstromtachometermaschine 5 mit dem Motor gekuppelt. Die Ausgangsspannung der Tachometermaschine ist über Widerstände 6a - 6c zum Stern zusammengeschlossen. Über das Differential 4 wird eine gewünschte Schlupfdrehzahl eingeschleust, so dass die Drehzahl der Tachometermaschine 5 gleich der Summe der Motordrehzahl und der Schlupfdrehzahl ist. Die an den Widerständen 6a - 6c abgegriffene Wechselspannung dient als Sollwert für die Ausgangsspannung der Wechselrichter la-le.

   Die Augenblickswerte dieser Wechselspannung werden in den Vergleichsgliedern   7a - 7c   mit den Augenblickswerten der am Motor liegenden Spannung verglichen. 



  Die Messung der letzteren geschieht an den symbolisch angedeuteten Stellen   8a - 8c.   



   Die Wechselrichter la-le sind in einer bereits vorgeschlagenen, jedoch nicht zum Stande der Technik gehörenden Art aufgebaut. Das Kennzeichen dieser Wechselrichter besteht darin, dass sie als Schaltwechselrichter ausgeführt sind, die mit einer Frequenz arbeiten, die sehr gross ist gegenüber der für die Speisung des Motors erforderlichen Frequenz. Das Breitenverhältnis der positiven und negativen Rechteckhalbwelle dieser hochfrequenten Wechselrichterausgangsspannung ist steuerbar. Dadurch überlagert sich der 

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 hochfrequenten Wechselspannung ein von Null verschiedener Mittelwert. 



   Erfolgt nun die Steuerung des Breitenverhältnisses der positiven und negativen Rechteckhalbwelle periodisch,   d. h.   wird eine periodische Impulsbreitenmodulation angewendet, so entsteht ein von Null verschiedener periodischer Mittelwert, dessen Frequenz durch Variation der Periode der Impulsbreitenmodulation und dessen Amplitude durch Variation der Intensität der periodischen Impulsbreitenschwankungen einstellbar ist. 



   Dieser periodische Steuervorgang könnte   z. B.   in der Weise erfolgen, dass das Breitenverhältnis    t/t2 der   positiven und negativen Rechteckhalbwelle von   einer sinusförmigen Wechselspannung   gesteuert wird. Ist der Augenblickswert dieser Wechselspannung gerade Null, so hat das Verhältnis   t/t   den Wert eins. Durch Änderung der Frequenz dieser   Steuerwechselspannung wird   die Frequenz der Mittelwert- spannung verändert und durch Änderung der Amplitude dieser Steuerwechselspannung, welche Amplitude   die Grösse der Änderung des Verhältnisses t/t bestimmt, wird die Amplitude der Mittelwertspannung ver- ändert. Die Amplitude der hochfrequenten Ausgangsspannung des Wechselrichters bleibt natürlich dabei   stets gleich. 



   In den Fig. 2 und 3 sind diese Verhältnisse dargestellt. Fig. 2 zeigt die hochfrequente Ausgangswechselspannung des Wechselrichters. Die positive und negative Rechteckhalbwelle sind gleich breit, d. h. das Breitenverhältnis tl/t2 hat den Wert eins. Der Mittelwert UM ist Null. In   Fig. ! 3   ist die Ausgangsspannung
Ua für verschiedene Werte von   11/   dargestellt. Man erkennt, dass sich ein von Null verschiedener Mittelwert UM ergibt. Die zwischen den Wechselrichter und den Motor geschalteten Siebmittel halten die hochfrequente Spannung vom Motor fern, so dass als Speisespannung nur die Mittelwertspannung UM auf den Motor wirkt. 



   Dadurch, dass die Ausgangsspannung der Tachometermaschine 5 drehzahlproportional ist, ist das Ver-   hältnis   von Grösse zur Frequenz dieser Tachomaschinenspannung konstant. Das bedeutet, dass auch für die den Motor speisende Spannung dieses Verhältnis konstant ist und damit auch die im Maschineneisen herrschende Induktion. Die Ausnutzung des Maschineneisens ist also von der Drehzahl unabhängig und kann auf den günstigsten Wert eingestellt werden (Versteller 9).

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Anordnung zum Betrieb eines-Asynchronmotors mit konstantem Moment und konstanter Schlupffrequenz bei beliebiger Drehzahl, der von einem im Schaltbetrieb arbeitenden Wechselrichter gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Motor (2) über ein Differential (4), überdas einebestimmte Schlupfdrehzahl (fs) eingeschleust wird, eine Drehstromtachometermaschine (5) gekuppelt ist, deren Ausgangsspannung mit ihren Augenblickswerten als Sollwert für die Frequenz der periodischen Steuerung des Breitenverhältnisses der Impulswellen und somit indirekt für die Frequenz der Motorspeisespannung dient, indem sie mit den Augenblickswerten der Speisespannung des Motors verglichen wird (7a - 7c)

   und die Differenzwerte das Breitenverhältnis der positiven und negativen Rechteckhalbwelle der Ausgangsspannung des mit sehr hoher Schaltfrequenz arbeitenden Wechselrichters (1) steuern, der über Siebmittel an die Motorwicklungen angeschlossen ist.