CH670733A5

CH670733A5 -

Info

Publication number: CH670733A5
Application number: CH5139/85A
Authority: CH
Inventors: Helmut Niehage
Original assignee: Licentia Gmbh
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1985-12-03
Publication date: 1989-06-30
Also published as: ATA367485A; ZA859229B; DE3447570C1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist in der DE-OS 2 919 530 beschrieben. DESCRIPTION The invention relates to a method according to the preamble of claim 1. Such a method is described in DE-OS 2 919 530.

Gemäss dem bekannten Verfahren arbeitet die unsymme-trisch-zweigpaar-halbgesteuerte Halbleiter-Gleichrichterbrük-kenschaltung bei der Widerstandsbremsung mit zwei sich abwechselnden Teil-Choppern. Jeweils einer der schaltbaren Halbleiter und der ihm parallelgeschaltete Löschthyristor bilden einen dieser Teile, wobei der Löschkondensator für beide Teil-Chopper gemeinsam zum Tragen kommt. Für den Übergang aus dem motorischen Betrieb der Asynchronmaschine in den generatorischen Betrieb mit der netzunabhängigen Widestands-bremsung im Chopper-Betrieb ist es notwendig, den sich einstellenden Stromfluss derart zu steuern, dass der Chopper-Betrieb ungestört aufgenommen werden kann. According to the known method, the asymmetrical two-pair semi-controlled semiconductor rectifier bridge circuit works with two alternating partial choppers in resistance braking. One of the switchable semiconductors and the quench thyristor connected in parallel form one of these parts, the quenching capacitor being used jointly for both part choppers. For the transition from the motor operation of the asynchronous machine to the generator operation with the mains-independent resistance braking in chopper operation, it is necessary to control the current flow that occurs in such a way that the chopper operation can be started undisturbed.

Der Erfindung liegt in diesem Zusammenhang für das eingangs angegebene Verfahren die Aufgabe zugrunde, die Kommutierungsbedingungen für einen ungestörten Chopper-Betrieb sicherzustellen und gleichzeitig vor Aufnahme dieses Betriebes die Löschung eines Thyristors zu ermöglichen, der dadurch als zweiter Schalter den Bremswiderstand in den Bremskreis legt. In this context, the invention is based on the object for the method specified at the outset, to ensure the commutation conditions for an undisturbed chopper operation and, at the same time, to enable the extinction of a thyristor before starting this operation, which thereby puts the braking resistor in the brake circuit as a second switch.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. This object is achieved according to the invention by the features characterized in claim 1.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ist im Anspruch 2 gekennzeichnet. An advantageous embodiment of the method is characterized in claim 2.

Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung für ein Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen The method according to the invention is explained below with reference to the drawing for an embodiment. Show it

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur netzunabhängigen Widerstandsbremsung einer Asynchronmaschine, 1 is a schematic representation of an arrangement for network-independent resistance braking of an asynchronous machine,

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Signalspannungen für einzelne entsprechend dem Verfahren nach der Erfindung gesteuerte Schaltelemente der Fig. 1 und Fig. 2 shows the time course of the signal voltages for individual switching elements of the Fig. 1 and controlled according to the method of the invention

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild zur Erstellung der Zünd- und Löschimpulse für die in Fig. 1 verwendete Brückenschaltung. Fig. 3 is a schematic diagram for creating the ignition and erase pulses for the bridge circuit used in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine löschbare, unsymmetrisch-zweigpaar-halb-gesteuerte Halbleiter-Gleichrichter-Brückenschaltung gezeigt, die aus ungesteuerten Halbleitern (Dioden) 1, 2 und schaltbaren Halbleitern (Thyristoren) 3, 4 aufgebaut ist. Wechselstromseitig ist diese Brückenschaltung über einen ersten Schalter und einen Transformator 8 an ein speisendes Netz UN angeschlossen. 1 shows an erasable, unbalanced, two-pair, semi-controlled semiconductor rectifier bridge circuit which is constructed from uncontrolled semiconductors (diodes) 1, 2 and switchable semiconductors (thyristors) 3, 4. On the AC side, this bridge circuit is connected via a first switch and a transformer 8 to a feeding network UN.

Die schaltbaren Halbleiter 3, 4 sind über ihnen jeweils parallelgeschaltete Löschthyristoren 5, 6 sowie einen an ihren gemeinsamen Netzanschluss angeschlossenen Löschkondensator 7 löschbar. The switchable semiconductors 3, 4 can be erased above them, in each case parallel quenching thyristors 5, 6 and an quenching capacitor 7 connected to their common mains connection.

Die Brückenschaltung ist gleichstromseitig über eine Drosselspule 10 mit einer an Anschlüsse 20, 21 angeschlossenen (nicht gezeigten) Asynchronmaschine verbunden. The bridge circuit is connected on the DC side via a choke coil 10 to an asynchronous machine (not shown) connected to connections 20, 21.

Für die netzunabhängige Widerstandsbremsung der (nicht gezeigten) Asynchronmaschine ist das speisende Netz UN durch Öffnen des ersten Schalters 9 von der Gleichrichterbrückenschaltung abgetrennt. Durch Löschen eines Thyristors 12 der als zweiter Schalter wirkt, wird ein Bremswiderstand 19 in den Motorstromkreis gelegt, der über die abwechselnd gezündeten und gelöschten schaltbaren Halbleiter 3, 4 im Chopper-Betrieb in der aus der DE-OS 2 919 530 bekannten Weise geschaltet wird. For the network-independent resistance braking of the asynchronous machine (not shown), the supply network UN is separated from the rectifier bridge circuit by opening the first switch 9. By deleting a thyristor 12 which acts as a second switch, a braking resistor 19 is placed in the motor circuit which is switched via the alternately ignited and deleted switchable semiconductors 3, 4 in chopper mode in the manner known from DE-OS 2 919 530 .

Für den Übergang des motorischen Betriebes der (nicht gezeigten) Asynchronmaschine in den zuvor beschriebenen Betrieb der netzunabhängigen Widerstandsbremsung, bei dem die Asynchronmaschine in generatorischem Betrieb eine der Bremsstrom treibende Spannungsquelle darstellt, ist sicherzustellen, dass einerseits zum Einschalten des Bremswiderstands 19 in den Bremskreis der Thyristor 12 sicher gelöscht wird und gleichzeitig die für den nachfolgenden Chopper-Betrieb notwendigen Kommutierungsbedingungen gewährleistet sind. For the transition from motor operation of the asynchronous machine (not shown) to the previously described operation of the network-independent resistance braking, in which the asynchronous machine in generator mode is a voltage source driving the braking current, it must be ensured that, on the one hand, the thyristor is switched on to switch on the braking resistor 19 in the braking circuit 12 is safely deleted and at the same time the commutation conditions necessary for the subsequent chopper operation are guaranteed.

Dazu ist zunächst zu beachten, dass die Bremse nur aufgebaut werden kann, wenn die Asynchronmaschine, die über einen geeigneten Umrichter Strom in den Bremskreis speist, bei der Einleitung des Bremsbetriebes erregt ist. Die Erregung der Maschine wird nach Abschaltung des motorischen Betriebs dadurch aufrechterhalten, dass ein Stromerhaltungsbetrieb folgt. Während der Stromerhaltung fliesst ein Gleichstrom Id über die ungesteuerten Halbleiter 1, 2 und Thyristor 12. It should first be noted that the brake can only be set up if the asynchronous machine, which feeds current into the brake circuit via a suitable converter, is energized when braking operation is initiated. After the motor operation has been switched off, the excitation of the machine is maintained in that a current maintenance operation follows. During current maintenance, a direct current Id flows through the uncontrolled semiconductors 1, 2 and thyristor 12.

In Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf des Gleichstromes Id im Vergleich zu der sinusförmigen Sekundärspannung Ussek auf der Sekundärseite des Transformators 8 dargestellt, wobei der zuvor erläuterte Betrieb der Stromerhaltung der Zeit vor dem Zeitpunkt ti entspricht. 2 shows the time profile of the direct current Id in comparison to the sinusoidal secondary voltage Ussek on the secondary side of the transformer 8, the operation explained above corresponding to current conservation corresponding to the time before the time ti.

Für den Start des Chopper-Betriebes muss der Löschkondensator 7 auf eine für das Löschen des Stromes ausreichende Spannung geladen werden. To start chopper operation, the quenching capacitor 7 must be charged to a voltage sufficient to quench the current.

Das erfordert eine Unterbrechung des Stromflusses durch den Thyristor 12. This requires an interruption in the flow of current through the thyristor 12.

Zu diesem Zweck werden bei Beendigung des motorischen Betriebes der Asynchronmaschine in der Gleichrichterbrückenschaltung die Zündimpulse für die schaltbaren Halbleiter 3 und 4 gesperrt. Gleichzeitig wird die Asynchronmaschine durch Än- For this purpose, the ignition pulses for the switchable semiconductors 3 and 4 are blocked when the motor operation of the asynchronous machine ends in the rectifier bridge circuit. At the same time, the asynchronous machine is

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10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

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3 3rd

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derung des Schlupfes in den generatorischen Betrieb umgesteuert. In diesem Betriebszustand ist der Gleichstrom Id die Regel-grösse für den Schlupf. change of slip in generator mode. In this operating state, the direct current Id is the control variable for the slip.

Durch einmaliges Zünden eines der Löschthyristoren 5 oder 6 (in Fig. 2 der Impuls 5) im Zeitpunkt ti wird zu einem definierten Zeitpunkt der Netzperiode (entsprechend Ussek) eine Aufladung des Löschkondensators 7 eingeleitet. Die Spannung U7 des Löschkondensators 7 steigt damit — wie in Fig. 2 dargestellt — an. Der Zeitpunkt ti wird bestimmt aus der Höhe des vom Löschkondensator 7 zu löschenden Stromes und der Höhe der sekundären Transformatorspannung U8Sek. Der Strom Id im Gleichstromkreis steigt durch das Laden des Löschkondensators 7 kurzzeitig an. By firing one of the quenching thyristors 5 or 6 once (in FIG. 2 the pulse 5) at the point in time ti, a charging of the quenching capacitor 7 is initiated at a defined point in time of the network period (corresponding to Ussek). The voltage U7 of the quenching capacitor 7 thus rises - as shown in FIG. 2. The time ti is determined from the level of the current to be quenched by the quenching capacitor 7 and the level of the secondary transformer voltage U8sec. The current Id in the DC circuit rises briefly due to the charging of the quenching capacitor 7.

Bei einer schlupfgeregelten Asynchronmaschine wird die Führungsgrösse Wid, wie aus Fig. 2 zu erkennen, während des Ladevorgangs des Löschkondensators 7 angehoben. Mit dieser Massnahme wird die Stabilität des Schlupfregelkreises wesentlich verbessert. In the case of a slip-controlled asynchronous machine, the reference variable Wid, as can be seen in FIG. 2, is raised during the charging process of the quenching capacitor 7. With this measure, the stability of the slip control loop is significantly improved.

Erreicht die Spannung U7 des Löschkondensators 7 infolge der Aufladung einen Wert, der sicherstellt, dass der im Gleichstromkreis fliesseride Strom Id plus ein voreinstellbarer Stromanteil im nachfolgenden Chopper-Betrieb gelöscht werden kann, wird zum Zeitpunkt t2 der Thyristor 12 (durch Impuls 12 gemäss Fig. 2) erneut gezündet. Damit ist für den von der Asynchronmaschine getriebenen Strom Id der vorherige Pfad über die ungesteuerten Halbleiter 1, 2 und den Thyristor 12 wieder hergestellt. Der zeitliche Verlauf des Stromes I12 durch den Thyristor 12 ist ebenfalls in Fig. 2 dargestellt. Zum Zeitpunkt t3 wird dann der erste Schalter 9 geöffnet, so dass die Brückenschaltung vom Netz Un getrennt ist. If the voltage U7 of the quenching capacitor 7 reaches a value as a result of the charging, which ensures that the current Id plus flowing in the DC circuit plus a presettable current component can be quenched in the subsequent chopper operation, the thyristor 12 (by pulse 12 according to FIG. 2) fired again. The previous path via the uncontrolled semiconductors 1, 2 and the thyristor 12 is thus restored for the current Id driven by the asynchronous machine. The time course of the current I12 through the thyristor 12 is also shown in FIG. 2. At time t3, the first switch 9 is then opened, so that the bridge circuit is disconnected from the network Un.

Im Zeitpunkt t4 werden entsprechend der Polarität des aufgeladenen Löschkondensators 7 gleichzeitig der schaltbare At the point in time t4, the switchable one becomes simultaneously switchable according to the polarity of the charged quenching capacitor 7

Halbleiter 3 und der dem anderen schaltbaren Halbleiter 4 zugeordnete Löschthyristor 6 gezündet (siehe Impulse 3 und 6 in Fig. 2). Bei umgekehrter Polarität des Löschkondensators 7, d.h. wenn er durch Zünden des Löschkondensators 6 aufgela-5 den worden wäre, würden jetzt der schaltbare Halbleiter 4 sowie der Löschthyristor 5 gezündet worden sein. Semiconductor 3 and the quenching thyristor 6 assigned to the other switchable semiconductor 4 are ignited (see pulses 3 and 6 in FIG. 2). With the polarity of the quenching capacitor 7 reversed, i.e. if it had been charged by firing the quench capacitor 6, the switchable semiconductor 4 and the quench thyristor 5 would have been fired.

Zum Zeitpunkt t4 wird der Strom im Kreis über die ungesteuerten Halbleiter 1 und 2 und den Thyristor 12 gelöscht. Der Löschkondensator 7 wird umgeladen. Anschliessend kann der 10 Chopper-Betrieb freigegeben werden, weil sichergestellt ist, dass die Kondensatorladung zur Löschung des durch die schaltbaren Halbleiter 3, 4 fliessenden Stromes ausreicht. Der Chopper-Be-trieb ist in Fig. 2 aus der abwechselnden Zündimpulsfolge für die schaltbaren Halbleiter 3, 4 und deren jeweils zugeordnete ls Löschthyristoren 5, 6 ablesbar. At time t4, the current in the circuit is erased via the uncontrolled semiconductors 1 and 2 and the thyristor 12. The quenching capacitor 7 is reloaded. The 10 chopper mode can then be enabled because it is ensured that the capacitor charge is sufficient to quench the current flowing through the switchable semiconductors 3, 4. The chopper mode can be read in FIG. 2 from the alternating firing pulse sequence for the switchable semiconductors 3, 4 and their respective associated quenching thyristors 5, 6.

Gemäss dem Prinzipschaltbild der Fig. 3 wird die ausreichende Aufladung des Löschkondensators 7 und dessen definierte Polarität für die Freigabe des Chopper-Betriebs derart überwacht, dass sowohl die Höhe der Spannung XJj. am Löschkon-20 densator 7 als auch dr Gleichstrom Id über Wändler 11, 13 er-fasst werden. Über Betragsbildner 14 und 15 wird die Höhe der Kondensatorspannung U7 und des Stromes Id festgestellt und über ein Glied 16 in Beziehung zueinander gesetzt. Erst wenn die Kondensatorspannung U7 einen Wert erreicht, der sicherstellt, 25 dass der gemessene Gleichstrom zusätzlich eines über einen Geber 17 voreingestellten festen Stromanteils vom Chopper gelöscht werden können, wird über das Glied 16 der Choppertakt der Zündelektronik 22 freigegeben. Neben der Höhe der Löschkondensatorspannung U7 wird auch deren Polarität über ein Glied 30 18 erfasst. Durch die Polaritätserfassung wird bestimmt, in welcher Reihenfolge die schaltbaren Halbleiter 3, 4 und Löschthyristoren 5, 6 von der Zündelektronik 22 anzusteuern sind. According to the basic circuit diagram of FIG. 3, the sufficient charging of the quenching capacitor 7 and its defined polarity for the release of the chopper operation are monitored such that both the level of the voltage XJj. on the quenching capacitor 7 and the direct current Id can be detected via traders 11, 13. The magnitude of the capacitor voltage U7 and the current Id is determined via magnitude formers 14 and 15 and is related to one another via a link 16. Only when the capacitor voltage U7 reaches a value that ensures 25 that the measured direct current can additionally be deleted by the chopper from a fixed current component preset via a transmitter 17, is the chopper clock of the ignition electronics 22 released via the element 16. In addition to the level of the quenching capacitor voltage U7, its polarity is also detected via a link 30 18. The polarity detection determines the sequence in which the switchable semiconductors 3, 4 and quenching thyristors 5, 6 are to be controlled by the ignition electronics 22.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

670 733 2 PATENT CLAIMS

1. A method for the network-independent resistance braking of an asynchronous machine fed via an asymmetrical two-pair semi-controlled semiconductor rectifier bridge circuit from a single-phase network, in which

the controllable semiconductors of the bridge circuit are extinguished via an extinguishing capacitor connected to their common mains connection and with an extinguishing thyristor connected in series therewith and in each case connected to a controllable semiconductor,

- Before braking, the network is disconnected from the bridge circuit via a first switch and

- In resistance braking, the braking resistor placed in the machine circuit by opening a second switch is switched via the controllable semiconductors in chopper operation, characterized in that

- The asynchronous machine is first switched to generator mode, with the ignition pulses being blocked for the switchable semiconductors of the bridge circuit, and the current which is produced is conducted via the uncontrolled semiconductors of the bridge circuit and the second switch designed as a thyristor,

- one of the two quenching thyristors is then ignited while blocking the firing pulses for the thyristor and in order to determine the charging of the quenching capacitor, its charging voltage according to magnitude and polarity and the current commutated via it are recorded,

- Thereafter, when the extinguishing capacitor is charged sufficiently for the chopper operation of the bridge circuit, the thyristor is re-ignited and the first switch is then opened and

- Finally, after one of the controlled semiconductors and the quenching thyristor assigned to the other controlled semiconductor of the bridge circuit have been simultaneously ignited in accordance with the polarity of the quench capacitor, the chopper operation of the bridge circuit is started.

2. The method according to claim 1 with a slip-controlled asynchronous machine, characterized in that the reference variable for the slip is raised during charging of the quenching capacitor to a voltage sufficient for chopper operation.