CH665514A5

CH665514A5 - ENGINE CONTROL ARRANGEMENT.

Info

Publication number: CH665514A5
Application number: CH75682A
Authority: CH
Inventors: Allan Barr Plunkett
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1982-02-03
Filing date: 1982-02-08
Publication date: 1988-05-13
Also published as: FR2522901B1; GB2114780A; GB2114780B; SE8200936L; DE3203974A1; FR2522901A1; DE3203974C2; SE456060B; JPS58141699A

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung bezieht sich auf eine Motorregelanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. The invention relates to an engine control arrangement of the type specified in the preamble of claim 1.

Wenn bei Wechselstromantrieben die Maschinendrehzahl und das Maschinendrehmoment einstellbar sein sollen, werden stromrichtergespeiste Antriebe verwendet. Üblicherweise enthält ein stromrichtergespeister Antrieb einen Wechselrichter mit veränderbarer Frequenz, der aus einer Gleichstromquelle gespeist wird und Strom veränderbarer Frequenz an eine Wechselstrommaschine abgibt, bei der es sich entweder um eine Synchronoder um eine Induktionsmaschine handelt. Solche Wechselrichter werden gewöhnlich aus mehreren Paaren von Schaltvorrichtungen aufgebaut, wobei die Schaltvorrichtungen jedes Paares gleichsinnig in Reihe geschaltet und die Paare von in Reihe geschalteten Schaltvorrichtungen jeweils an eine Gleichstromquelle angeschlossen werden. Mit dem Verbindungspunkt jeweils zwischen den in Reihe geschalteten Schaltvorrichtungen ist eine Maschinenphase verbunden. Wenn die Schaltvorrichtungen jedes Paares der Reihe nach abwechselnd leitend gemacht werden, wird durch den Wechselrichter an die Maschine Wechselstromleistung abgegeben. If the machine speed and the machine torque are to be adjustable for AC drives, converter-fed drives are used. Typically, a converter powered drive includes a variable frequency inverter that is powered from a DC source and delivers variable frequency current to an AC machine that is either a synchronous or an induction machine. Such inverters are usually constructed from a plurality of pairs of switching devices, the switching devices of each pair being connected in series in the same direction and the pairs of switching devices connected in series each being connected to a direct current source. A machine phase is connected to the connection point between the switching devices connected in series. When the switching devices of each pair are alternately made conductive, the inverter delivers AC power to the machine.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine vereinfachte Regelanordnung für einen solchen Antrieb zu schaffen, die in Fällen benutzt werden kann, in denen eine Drehzahlregelung erforderlich ist und in denen eine genaue Drehmomenteinstellung nicht benötigt wird. The object of the invention is to provide a simplified control arrangement for such a drive, which can be used in cases in which a speed control is required and in which an exact torque setting is not required.

Weiter soll die Regelanordnung bei zyklisch wechselnder Belastung einen stabileren Betrieb des Motors ergeben als er für den rückführungslosen Steuerbetrieb mit einem spannungsgesteuerten Wechselrichter typisch ist. Furthermore, the control arrangement should result in a more stable operation of the motor when the load changes cyclically than is typical for feedback-free control operation with a voltage-controlled inverter.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des ersten Patentanspruches gelöst. This object is achieved according to the features in the characterizing part of the first claim.

Eine Ausführungsform ist im Anspruch 2 umschrieben. An embodiment is described in claim 2.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt: An embodiment of the invention is described below with reference to the drawings. It shows:

Fig. 1 ein Schaltbild der Regelanordnung nach der Erfindung, 1 is a circuit diagram of the control arrangement according to the invention,

Fig. 2 ein Zeigerdiagramm, das die Beziehung zwischen den Sternspannungen und dem Luftspaltfluss in dem Motor zeigt, und Fig. 2 is a vector diagram showing the relationship between the star voltages and the air gap flow in the engine, and

Fig. 3 Kurvendiagramme der Eingangs- und Ausgangssignale eines Synchrongleichrichters in Fig. 1. 3 shows curve diagrams of the input and output signals of a synchronous rectifier in FIG. 1.

Fig. 1 zeigt eine Wechselstrommotorregelanordnung. Ein pulsbreitenmodulierter, stromgesteuerter Wechselrichter 8 enthält einen Wellengenerator 10, der drei Stromregler 12, 14 und 16 jeweils mit einem von drei sinusförmigen Bezugssignalen versorgt, die jeweils in einer Dreiphasenbeziehung zueinander stehen. Die Amplitude und die Frequenz von jedem der drei Sinussignale, die durch den Wellengenerator 10 erzeugt werden, verändern sich gemäss einem Frequenz- und einem Amplitudenbefehlssignal (Führungsgrössen), die an den Wellengenerator angelegt werden. Die Stromregler 12, 14 und 16 empfangen ausser den Eingangssignalen aus dem Wellengenerator 10 jeweils ein Eingangssignal aus Stromfühlern 18, 20 und 22, die mit dem Ausgang des Wechselrichters 24 verbunden sind. Die Stromregler geben pulsbreitenmodulierte Signale an den Wechselrichter 24 ab. Strom wird dem Wechselrichter durch eine Gleichstromquelle 26 geliefert. Der Ausgang des Wechselrichters, der aus drei Leitungen A, B und C besteht, ist mit den Ständerwicklungen des Motors 28 verbunden. 1 shows an AC motor control arrangement. A pulse-width-modulated, current-controlled inverter 8 contains a wave generator 10 which supplies three current regulators 12, 14 and 16 each with one of three sinusoidal reference signals, which are each in a three-phase relationship to one another. The amplitude and frequency of each of the three sinusoidal signals generated by the wave generator 10 change according to a frequency and an amplitude command signal (command values) which are applied to the wave generator. In addition to the input signals from the wave generator 10, the current regulators 12, 14 and 16 each receive an input signal from current sensors 18, 20 and 22 which are connected to the output of the inverter 24. The current regulators emit pulse-width-modulated signals to the inverter 24. Power is supplied to the inverter by a DC power source 26. The output of the inverter, which consists of three lines A, B and C, is connected to the stator windings of the motor 28.

Ein erster Regelkreis 30 enthält einen Differenzverstärker 32, der einen mit der negativen Eingangsklemme eines Verstärkers 36 verbundenen Widerstand 34 und einen mit der positiven Eingangsklemme des Verstärkers 36 verbundenen Widerstand 38 aufweist. An dem Widerstand 34 liegt die Leitung-A-Span-nung und an dem Widerstand 38 die Leitung-B-Spannung an. Ein Widerstand 40 ist zwischen die positive Klemme des Verstärkers 36 und Masse geschaltet. Ein Rückkopplungswiderstand 41 ist zwischen den Ausgang des Verstärkers 36 und den negativen Eingang des Verstärkers 36 geschaltet. A first control circuit 30 contains a differential amplifier 32, which has a resistor 34 connected to the negative input terminal of an amplifier 36 and a resistor 38 connected to the positive input terminal of the amplifier 36. The line A voltage is present at the resistor 34 and the line B voltage is present at the resistor 38. A resistor 40 is connected between the positive terminal of the amplifier 36 and ground. A feedback resistor 41 is connected between the output of amplifier 36 and the negative input of amplifier 36.

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers, das die Differenz zwischen den Leitungsspannungen A und B darstellt, wird an einen Integrator 42 angelegt. Der Integrator 42 enthält einen Widerstand 44, an den das Eingangssignal angelegt wird. Die andere Seite des Widerstands 44 ist mit einem Verstärker 46 verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand 48 und ein Rückkopplungskondensator 50 liegen jeweils zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Verstärkers 46. Das Ausgangssignal des Integrators wird über einen Gleichrichter und Filter 52 an eine negative Eingangsklemme eines Summierpunktes 54 abgegeben. An der positiven Eingangsklemme des Summierpunktes 54 liegt ein Flussbefehlssignal (Flussführungsgrösse) \|/* an. Die Ausgangsklemme des Summierpunktes 54 ist mit einem Flussregler 56 verbunden. Der Ausgang des Flussreglers ist mit dem Ampli-tudensteuereingang des Wellengenerators 10 verbunden. The output signal of the differential amplifier, which represents the difference between the line voltages A and B, is applied to an integrator 42. The integrator 42 contains a resistor 44 to which the input signal is applied. The other side of resistor 44 is connected to an amplifier 46. A feedback resistor 48 and a feedback capacitor 50 are each between the input and the output of the amplifier 46. The output signal of the integrator is output via a rectifier and filter 52 to a negative input terminal of a summing point 54. A flow command signal (flow control variable) \ | / * is present at the positive input terminal of summing point 54. The output terminal of the summing point 54 is connected to a flow controller 56. The output of the flow regulator is connected to the amplitude control input of the wave generator 10.

Ein zweiter Regelkreis 58 empfängt den Leitungsstrom C an einem Eingang eines einpoligen Umschalters 62. An dem anderen Eingang des Umschalters liegt der invertierte Leitungsstrom A second control circuit 58 receives the line current C at an input of a single-pole switch 62. The inverted line current is at the other input of the switch

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C aus einem Signalinverter 64 an. Das Ausgangssignal des Integrators 42 liegt an dem positiven Eingang eines Vergleichers 66 an, dessen negative Eingangsklemme an Masse liegt. Das Ausgangssignal des Vergleichers 66 steuert die Stellung des Schalters 62. Das synchron gleichgerichtete Ausgangssignal des Schalters 62 wird über ein Tiefpassglättungsfilter 68 geleitet, das seinerseits mit einer Schaltung 70 verbunden ist, die eine Übergangsfunktion von cos/(s -l- co) hat und bewirkt, dass der~ stationäre Wert des Glättungsfilterausgangssignals entfernt wird und nur die transienten Änderungen durchgelassen werden. Ein Verstärker 70 mit der Verstärkung 1 hat einen Widerstand 72, der einen Widerstandswert R aufweist und mit dem Eingang eines Verstärkers 73 verbunden ist. Zwischen den Eingang und den Ausgang des Verstärkers 73 ist ein Widerstand 74 geschaltet, der ebenfalls einen Widerstandswert R hat. In Reihe mit dem Eingang des Verstärkers 70 ist ein Kondensator 71 geschaltet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 70 wird an den negativen Eingang eines Summierpunktes 76 angelegt. Eine weitere Implementierung der Übergangsfunktion könnte ein Reihenkondensator sein, der mit einem Widerstand verbunden ist, welcher zur Masse führt. Das Ausgangssignal wurde zwischen dem Widerstand und dem Kondensator abgenommen. Der positive Eingang des Summierpunktes 76 empfängt eine durch eine Bedienungsperson eingestellte Frequenz (Führungsgrösse) F*. Das Fehlersignal wird an den Frequenzbefehlseingang des Wellengenerators 10 angelegt. C from a signal inverter 64. The output signal of the integrator 42 is present at the positive input of a comparator 66, the negative input terminal of which is connected to ground. The output signal of the comparator 66 controls the position of the switch 62. The synchronously rectified output signal of the switch 62 is passed through a low-pass smoothing filter 68, which in turn is connected to a circuit 70 which has a transition function of cos / (s -l-co) and causes the ~ steady-state value of the smoothing filter output signal to be removed and only the transient changes to pass through. An amplifier 70 with gain 1 has a resistor 72, which has a resistance value R and is connected to the input of an amplifier 73. A resistor 74 is connected between the input and the output of the amplifier 73, which also has a resistance value R. A capacitor 71 is connected in series with the input of the amplifier 70. The output signal of amplifier 70 is applied to the negative input of a summing point 76. Another implementation of the transition function could be a series capacitor connected to a resistor that leads to ground. The output signal was taken between the resistor and the capacitor. The positive input of the summing point 76 receives a frequency (command variable) F * set by an operator. The error signal is applied to the frequency command input of the wave generator 10.

Es wird nun die Arbeitsweise der Regelanordnung von Fig. 1 beschrieben. Der Wellengenerator 10 gibt ein Sinusbezugssignal an jeden Stromregler 12, 14, 16 ab. Die Sinussignale stehen miteinander in einer Dreiphasenbeziehung. Das Bezugssignal, das an jeden Stromregler angelegt wird, wird mit einem entsprechenden Motorleitungsstromsignal verglichen, um ein Fehlersignal zu erzeugen. Das Fehlersignal wird dann an einen Vergleicher (nicht dargestellt) angelegt, der in dem Stromregler vorgesehen ist, und, wenn das Fehlersignal in einer Richtung ausserhalb eines vorbestimmten Hysteresebereiches liegt, wird ein Impuls mit dem Signalwert «1» erzeugt, und, wenn das Fehlersignal den Hysteresebereich in der anderen Richtung überschreitet, wird ein Impuls mit dem Signalwert «-1» erzeugt. Die Reihe von «-1»- und «1 »-Impulsen aus jedem Stromregler bildet das pulsbreitenmodulierte Schaltsignal für eine Phase des Wechselrichters. Die Wechselrichterschaltsignale werden an eine Steuerschaltung angelegt, die die Schalterpaare in dem Wechselrichter, von denen jedes einer Phase des Motors zugeordnet ist, steuert. Beispielsweise bewirkt ein Signal mit dem Signalwert «1», das einem Schalterpaar in dem Wechselrichter zugeordnet ist, dass der obere Schalter einschaltet und der untere Schalter ausschaltet, und verbindet die Gleichstromquelle 26 mit einer entsprechenden Phase des Motors. Ein Signal mit dem Signalwert «-1» aus demselben Stromregler bewirkt, dass der untere Schalter des Paares einschaltet und der obere Schalter ausschaltet, wodurch die Gleichstromquelle mit entgegengesetzter Polarität an die Motorphase angeschlossen wird. Das wiederholte Schalten der drei Paare von Wechselrichterschaltern bewirkt, dass dem Motor Dreiphasenleistung zugeführt wird, wobei der in jeder Phase gelieferte Strom innerhalb des entsprechenden vorbestimmten Hysteresebereiches bleibt. Eine ausführlichere Erläuterung des Wechselrichterbetriebes findet sich in der US-PS Nr. 4 320 331 der Anmelderin. The operation of the control arrangement of Fig. 1 will now be described. The wave generator 10 outputs a sine reference signal to each current regulator 12, 14, 16. The sinusoidal signals are in a three-phase relationship. The reference signal applied to each current regulator is compared to a corresponding motor line current signal to produce an error signal. The error signal is then applied to a comparator (not shown), which is provided in the current controller, and if the error signal is in a direction outside a predetermined hysteresis range, a pulse with the signal value "1" is generated, and if the error signal exceeds the hysteresis range in the other direction, a pulse with the signal value «-1» is generated. The series of “-1” and “1” pulses from each current controller form the pulse-width-modulated switching signal for one phase of the inverter. The inverter switching signals are applied to a control circuit that controls the switch pairs in the inverter, each of which is associated with a phase of the motor. For example, a signal with signal value "1" associated with a pair of switches in the inverter causes the upper switch to turn on and the lower switch to turn off, and connects the DC power source 26 to a corresponding phase of the motor. A signal with the signal value "-1" from the same current regulator causes the lower switch of the pair to switch on and the upper switch to switch off, connecting the DC source with opposite polarity to the motor phase. Repeated switching of the three pairs of inverter switches causes three-phase power to be supplied to the motor, with the current supplied in each phase remaining within the corresponding predetermined hysteresis range. A more detailed explanation of the inverter operation can be found in the applicant's US Pat. No. 4,320,331.

Der erste Regelkreis 30 überwacht die Motorspannung der Leitungen A und B. Der Differenzverstärker 32 bildet die Differenz aus B und A, und der Integrator 42 integriert die Differenz, um den Fluss von A-B zu bilden. Darüber hinaus beseitigt der Integrator 42 die Zerhackungswelligkeit und den grössten Teil des in der Schaltung vorhandenen Rauschens. Das veränderliche Flusssignal A-B wird gleichgerichtet und gefiltert und dann mit einem Flussbefehlssignal \|/* verglichen. Das sich ergebende Fehlersignal wird an einen Flussregler angelegt, der einen The first control loop 30 monitors the motor voltage of lines A and B. Differential amplifier 32 forms the difference between B and A, and integrator 42 integrates the difference to form the flow of A-B. In addition, the integrator 42 eliminates the chopping ripple and most of the noise in the circuit. The variable flow signal A-B is rectified and filtered and then compared with a flow command signal \ | / *. The resulting error signal is applied to a flow controller, the one

Minimal- und einen Maximalausgangsamplitudenwert mit Verstärkung zwischen den beiden Grenzwerten liefert. Der Minimalwert verhindert den Betrieb, wenn der Fluss null ist (falls ein Induktionsmotor benutzt wird), und der maximale Grenzwert ist erforderlich, um einen Überstrom in dem Wechselrichterausgangssignal zu vermeiden. Das Ausgangssignal des Flussreglers wird benutzt, um das Amplitudeneingangssignal des Wellengenerators zu steuern, das seinerseits den Wechselrichterstrom steuert. Wenn das Flussbefehlssignal V|/* konstant ist, dann kann ein Betrieb stattfinden, bei dem das Verhältnis von Spannung zu Frequenz eine Konstanz erster Ordnung hat. Provides minimum and a maximum output amplitude value with gain between the two limit values. The minimum value prevents operation when the flux is zero (if an induction motor is used) and the maximum limit is required to avoid overcurrent in the inverter output signal. The output of the flux regulator is used to control the amplitude input of the wave generator, which in turn controls the inverter current. If the flow command signal V | / * is constant, then an operation can take place in which the ratio of voltage to frequency has a first order constancy.

Wenn die Last an dem Motor steigt und dem Motor ein konstanter Strom zugeführt wird, wird die Motorspannung sinken. Die gesunkene Motorspannung wird durch den ersten Regelkreis erkannt, der die Motorstromamplitude vergrössern wird, um die Spannungsabsenkung zu kompensieren und die Spannung wieder auf ihren vorherigen Wert zu bringen. Ausserdem, wenn sich die Frequenz ändert, kompensiert der Integrator in dem Regelkreis selbsttätig Frequenzänderungen, da die Spannung linear mit der Drehzahl ansteigen sollte. Der Betrieb des Wechselrichters mit dem ersten Regelkreis ergibt Kennlinien, die denen eines rückführungslosen Spannungswandlersystems gleichen, während trotzdem die besonderen Merkmale eines stromgesteuerten, pulsbreitenmodulierten Systems erhalten bleiben, nämlich das Verändern der Impulsbreite mit den Wechselrichterschaltimpulsen, um denWelligkeitsstrom niedrig und dadurch die Motorverluste gering zu halten. Mit der Regelanordnung kann jeder Dreiphasenmotor betrieben werden, indem einfach der Ausgang des Wechselrichters mit den Motorständerklemmen verbunden wird. Der pulsbreitenmodulierte Wechselrichter mit dem ersten Regelkreis kann ausserdem als eine dreiphasige Konstantspannungsquelle benutzt werden. Wenn er als Stromquelle benutzt wird, würde der Flussregler die Verstärkung 1 haben, und die Integratorzeitkonstante des Integrators 42 würde relativ grösser sein als die Zeitkonstante, die bei der Verwendung als Regelanordnung benutzt wird. If the load on the motor increases and a constant current is supplied to the motor, the motor voltage will decrease. The lower motor voltage is recognized by the first control circuit, which will increase the motor current amplitude in order to compensate for the voltage drop and to bring the voltage back to its previous value. In addition, when the frequency changes, the integrator in the control loop automatically compensates for frequency changes, since the voltage should increase linearly with the speed. The operation of the inverter with the first control loop produces characteristic curves that are similar to those of a feedback-free voltage converter system, while still maintaining the special features of a current-controlled, pulse-width-modulated system, namely changing the pulse width with the inverter switching pulses in order to keep the ripple current low and thereby keep the motor losses low . With the control arrangement, every three-phase motor can be operated by simply connecting the output of the inverter to the motor stand terminals. The pulse width modulated inverter with the first control loop can also be used as a three-phase constant voltage source. If used as a current source, the flow controller would have gain 1 and the integrator time constant of integrator 42 would be relatively larger than the time constant used when used as a control arrangement.

Der zweite Regelkreis 58 sorgt für eine Stabilität gegen Läuferschwingungen oder -pendelung. Läuferschwingungen ergeben sich aus Harmonischen, die in dem Wechselrichteraus-gangssignal vorhanden sind und ein schwingendes Drehmoment erzeugen, was insbesondere bei niedrigen Drehzahlen ein Problem darstellt. Beispielsweise bei einem 60-Hz-Motor sind die Läuferdrehzahlpulsationen bei 10-20 Hz der Eingangsfrequenz am vorherrschendsten. Der zweite Regelkreis 58 bestimmt die Wirkkomponente des Motorständerstroms durch Zufuhr des Gesamtständerstroms der Leitung C zu einer der beiden Klemmen eines einpoligen Umschalters 62 und durch Zufuhr des invertierten Stroms von der Leitung C zu der anderen Eingangsklemme. Die Stellung des Schalters 62 wird durch den Vergleicher 66 festgelegt, der die Nulldurchgänge des Flusses von B-A überwacht, welcher mit dem Leitungsstrom in Phase ist. The second control loop 58 ensures stability against rotor vibrations or oscillation. Rotor vibrations result from harmonics that are present in the inverter output signal and generate an oscillating torque, which is a problem particularly at low speeds. For example, in a 60 Hz motor, the rotor speed pulsations are most prevalent at 10-20 Hz of the input frequency. The second control circuit 58 determines the active component of the motor stator current by supplying the total stator current of line C to one of the two terminals of a single-pole switch 62 and by supplying the inverted current from line C to the other input terminal. The position of switch 62 is determined by comparator 66 which monitors the zero crossings of the flow of B-A which is in phase with the line current.

Für das richtige Arbeiten des Synchroninverters 62 ist es notwendig, ein Signal zu haben, das mit der Leitungsspannung C des Motors in Phase ist. Gemäss Fig. 2, die die Phasenbeziehung zwischen den Spannungen und den Luftspaltflüssen in dem Motor zeigt, ergibt die Differenz zwischen der Sternspannung (Leiter- Sternpunktspannung) A und der Sternspannung B eine Leitungsspannung von A-B. Die Spannung von B-A eilt der Spannung C um 90° nach. Der Fluss aufgrund der Spannung von A-B ist in Phase mit der Spannung der Phase C und in Phase mit der Wirk- oder Leistungserzeugungskomponente des Leitungsstroms in der Phase C. For the synchronous inverter 62 to work properly, it is necessary to have a signal that is in phase with the line voltage C of the motor. 2, which shows the phase relationship between the voltages and the air gap flows in the motor, the difference between the star voltage (phase-star point voltage) A and the star voltage B results in a line voltage of A-B. The tension of B-A lags the tension C by 90 °. The flux due to the voltage of A-B is in phase with the voltage of phase C and in phase with the active or power generation component of the line current in phase C.

Der Fluss von A-B wird durch das Ausgangssignal des Integrators 42 in dem ersten Regelkreis bestimmt. Wenn der Fluss von A-B positiv ist, lässt der Schalter 62 den Leitungsstrom durch, wenn der Fluss negativ ist, lässt der Schalter 62 den negativen Leitungsstrom aus dem Signalinverter 64 durch. Fig. 3 The flow of A-B is determined by the output of integrator 42 in the first control loop. If the flow from A-B is positive, switch 62 passes the line current; if the flow is negative, switch 62 passes the negative line current from signal inverter 64. Fig. 3

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zeigt die Schwingungen, die an der Synchrongleichrichtung beteiligt sind. Fig. 3A zeigt das Flussdiagramm aus dem Vergleicher. Fig. 3B zeigt einen Strom, der mit der Spannung in Phase ist. (Bei einem Induktionsmotor würde der Strom gegenüber der Spannung bei voller Last um 30° phasenverschoben sein.) Ein Strom, der mit der Spannung in Phase ist, bedeutet, dass der gesamte Strom ein Wirkstrom ist und Leistung erzeugt. Fig. 3C zeigt das Ausgangssignal des Schalters, der als Synchrongleichrichter wirkt, wenn die Bedingungen von Fig. 3B vorherrschen. Fig. 3D zeigt die Stromkurve für einen Zustand mit der Belastung null, bei dem der Strom gegenüber der Spannung um 90° phasenverschoben ist. Der Strom in Fig. 3D hat keine Wirkkomponente. Fig. 3E zeigt das Ausgangssignal des Schalters, der als Synchrongleichrichter wirkt, wenn die Bedingungen von Fig. 3D vorherrschen. shows the vibrations involved in synchronous rectification. 3A shows the flow diagram from the comparator. 3B shows a current that is in phase with the voltage. (For an induction motor, the current would be 30 ° out of phase with the voltage at full load.) A current that is in phase with the voltage means that all of the current is an active current and generates power. Figure 3C shows the output of the switch which acts as a synchronous rectifier when the conditions of Figure 3B prevail. Figure 3D shows the current curve for a zero load condition where the current is 90 ° out of phase with the voltage. The current in Fig. 3D has no active component. FIG. 3E shows the output of the switch, which acts as a synchronous rectifier when the conditions of FIG. 3D prevail.

Im tatsächlichen Betrieb ist der Strom keine reine Sinusschwingung, sondern enthält Harmonische, die die Genauigkeit der Wirkstrombestimmungen reduzieren. Die Wirkstromkomponente, die auf diese Weise gemessen wird, ist jedoch für Stabilisierungszwecke ausreichend genau. Das Ausgangssignal des Schalters 62 wird über das Glättungsfilter 68 geschickt. Die Schwingung in Fig. 3B ergibt ein viel grösseres Signal an dem Ausgang des Glättungsfilters als die Schwingung von Fig. 3E. In actual operation, the current is not a pure sine wave, but contains harmonics that reduce the accuracy of the active current determinations. However, the active current component that is measured in this way is sufficiently precise for stabilization purposes. The output signal of the switch 62 is sent through the smoothing filter 68. The oscillation in Fig. 3B gives a much larger signal at the output of the smoothing filter than the oscillation in Fig. 3E.

Der Wirkstrom wird dann über den Verstärker 70 geschickt, der die Verstärkung 1 und eine Übergangsfunktion von cos/(s + co) hat, worin s eine komplexe Variable der Laplace-Transformation und a eine Funktion der Frequenz der an den 5 Verstärker angelegten Schwingung ist. Die Kennlinien der Übergangsfunktion sind so, dass die Gleichstromkomponente beseitigt wird und dass Zunahmen in der Wirkstromkomponente, die in die Übergangsfunktion eingehen, zu vorübergehenden abrupten Änderungen in dem Ausgangssignal der Schaltung 70 io führen. Das Ausgangssignal der Schaltung 70 wird so angelegt, dass es als eine Gegenkopplung für das Frequenzbefehlssignal wirkt. Wenn aufgrund der Wirkung des ersten Regelkreises der Strom zunimmt, weil die Last zunimmt, wird der zweite Regelkreis den Anstieg der Wirkkomponente des Stroms erkennen 15 und einen kurzen Impuls abgeben, der vorübergehend das Frequenzbefehlssignal an dem Wellengenerator unterdrückt. Das Unterdrücken des Frequenzeingangssignals an dem Funktionsgenerator bewirkt, dass der Läufer kurz ein wenig langsamer wird, wenn die Last zunimmt, was den Motor daran hindert, 20 das Drehmoment sofort aufzunehmen. Kurzes Unterdrücken der Frequenz während Zuständen zunehmender Last bewirkt eine Gegenkopplung und stabilisiert den Läufer gegen Pendelschwingungen. The active current is then sent through amplifier 70, which has gain 1 and a transition function of cos / (s + co), where s is a complex variable of the Laplace transform and a is a function of the frequency of the oscillation applied to the 5 amplifiers . The characteristics of the transition function are such that the direct current component is eliminated and that increases in the active current component that enter the transition function lead to temporary abrupt changes in the output signal of the circuit 70 io. The output of circuit 70 is applied to act as a negative feedback for the frequency command signal. If, due to the action of the first control loop, the current increases because the load increases, the second control loop will detect the increase in the active component of the current 15 and emit a short pulse which temporarily suppresses the frequency command signal at the wave generator. Suppressing the frequency input signal on the function generator causes the rotor to briefly slow down a little as the load increases, preventing the motor from immediately 20 absorbing the torque. Briefly suppressing the frequency during states of increasing load causes negative feedback and stabilizes the rotor against pendulum vibrations.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

665 514 2 PATENT CLAIMS

1. Motor control arrangement between an electrical energy source (26) and the stator of a multi-phase AC motor (28) for delivering a variable frequency and currents and voltages to the motor for controlling the speed, characterized in that it has:

a) a current-controlled inverter (24) with a wave generator (10) for emitting multi-phase current reference signals, the frequency and amplitude of which can be changed as a function of a frequency or amplitude command signal supplied to the wave generator (10),

b) a first control circuit (30), including an integrator (42) which responds to the motor line voltage and emits a signal which is proportional to the motor flow, a device (52) with the integrator (42) for rectifying the signal proportional to the motor flow connected is,

c) a first summing device responsive to a predetermined flow command signal and connected to the output of the rectifier (52) to produce the value of the predetermined flow command signal around the output value of the rectifier (52), and the output of the summing device to the wave generator (10) is connected to output the wave generator amplitude command signal,

d) a second control circuit (58) for stabilizing the motor speed, including a control circuit (62, 66) which responds to the motor line current and is coupled to the output of the integrator (42) for determining the active component of the motor current, a pulse generator (70 ) is coupled to the control circuit (62, 66) for delivering a short pulse output signal as a function of an increase in the active component of the motor current, and e) a second summing device (76) which responds to an operating command frequency (F *) and to the pulse generator ( 62) for reducing the value of the operating command frequency signal by the value of the short pulse output signal as a function of an increase in the load supplied to the motor, the second summing device output being coupled to the wave generator (10) for outputting the frequency command signal to this generator (10) is.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the pulse generator (62) includes a unit operational amplifier (73) with a capacitor (71) in series with an input terminal of the amplifier.