CH676070A5 - - Google Patents

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CH676070A5
CH676070A5 CH2208/88A CH220888A CH676070A5 CH 676070 A5 CH676070 A5 CH 676070A5 CH 2208/88 A CH2208/88 A CH 2208/88A CH 220888 A CH220888 A CH 220888A CH 676070 A5 CH676070 A5 CH 676070A5
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CH
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Application number
CH2208/88A
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Inventor
Erhard Lehle
Original Assignee
Dienes Apparatebau Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/22Controlling the speed digitally using a reference oscillator, a speed proportional pulse rate feedback and a digital comparator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

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Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur digitalen Drehzahlregelung eines über einen statischen Umrichter gespeisten Asynchronmotor. In Textilmaschinen ist vielfach eine sehr genaue Drehzahlregelung der Antriebsmotoren für Förder- und Heiz-galetten erforderlich, um eine gleichbleibende Garn-qualität sicherzustellen. Auch auf zahlreichen anderen Anwendungsgebieten von Elektromotoren stellt sich die gleiche Aufgabe. In solchen Fällen kommen sowohl Gleichstrommotoren als auch Synchronmotoren zum Einsatz. Beide sind jedoch teuer und einschliesslich der zugehörigen Regeleinrichtungen aufwendig. Wesentlich preisgünstiger sind Asynchronmotoren, die man über einen statischen Umrichter speist.
Aus US-PS 3 887 853 ist eine Drehzahlregelschaltung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, ±>ei dem der erste Eingang eines ersten Summierers an den Ausgang des D/A-Umsetzers und der zweite Eingang an den Ausgang eines mit den Drehzahl-Sollwertimpulsen beaufschlagten Frequenz/Spannungs-Umsetzers angeschlossen ist. Diesem ersten Summierer ist ein zweiter Summierer nachgeschaltet, der sein zweites Eingangssignal von einer besonderen Dämpfungsschaltung erhält. Diese erhält Drehzahl-Istwertimpuls von dem mit dem Motor gekoppelten Drehzahlmesser und wandelt diese in eine dem Drehzahl-Istwert proportionale Spannung um. Diese Spannung wird zusammen mit dem Ausgangssignal des zweiten Summierers den beiden Eingängen eines dritten Summierers zugeführt, dem eine Verzögerungsschaltung und ein Filternetzwerk nachgeschaltet sind. Der Ausgang des Filters ist mit dem zweiten Eingang des zweiten Summierers verbunden. Es ist auf diese Weise ein interner integrierender Gegenkopplungskreis gebildet, der Pendelschwingungen und Resonanzerscheinungen der Drehzahlregelschaltung und des Motors entgegenwirkt. Das Ausgangssignal des zweiten Summierers steuert den Umrichter.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regeleinrichtung zu schaffen, die dem Asynchronmotor praktisch das Verhalten eines Synchronmotors verleiht, also in erster Linie die Abhängigkeit der Drehzahl von der Last und der Speisespannung beseitigt. Während bei einer Asynchronmaschine der Schlupf, d.h. die auf die Drehfelddrehzahl bezogene Differenz von Drehfelddrehzahl und tatsächlicher Läuferdrehzahl, näherungsweise dem abgegebenen Drehmoment proportional ist, strebt die Erfindung eine solche Regelung eines Asynchronmotors an, dass diese Lastabhängigkeit der Drehzahl beseitigt ist. Darüber hinaus soll die Schaltungsanordnung mit herkömmlichen Halbleiterbausteinen realisierbar, leicht an unterschiedlichen Einsatzbedingungen anpassbar und mit geringem Platzbedarf sowie kostengünstig herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Sie führt zu einer phasenstarren Kopplung der dem Umrichter zugeführten Steuerimpulsfolge mit der dem Drehzahlsollwert entsprechenden Eingangsimpulsfolge derart,
dass ein definierter Polradwinkel auch bei Laständerungen aufrechterhalten wird.
Die aus US-PS 3 887 853 bekannte Schaltung vergleicht, wie erwähnt, nach D/A-Umsetzung die Drehzahlistwert-Impulsfolge mit der Drehzahlsoll-wert-Impulsfolge. Hierfür ist eine Mittelwertbildung aus einer Vielzahl von Impulsperioden unerlässlich. Dies bedeutet eine entsprechende Zeitverzögerung oder Zeitkonstante des Regelkreises. Um dies zu vermeiden und eine unverzügliche und damit phasenstarre Regelung zu erzielen, vergleicht die Erfindung nicht den Mittelwert der Impulsfrequenz der Istwertimpuls mit dem Sollwert, sondern zieht für diesen Vergleich den Reziprokwert der Frequenz, nämlich die Periodendauer der lstwert-lm-pulsfolge heran. Diese Periodendauer kann innerhalb einer einzigen Impulsperiode gemessen werden, bedarf also keine zeitverzögernden Mittelwertbildung über eine Vielzahl von Impulsen. Hierdurch wird das Regelverhalten- wesentlich verbessert, insbesondere verzögerungsfrei. Damit kann ein besonderer interner Gegenkopplungskreis zur Schwingungsunterdrückung entfallen.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Schaltungsanordnungen zur Messung der Frequenz eines elektrischen Signals sind an sich bekannt. So zeigt die CH-PS 521 591 eine solche Einrichtung, bei der in einer ersten Phase ein Integrator auf eine Spannung aufgeladen wird, die proportional der Periodendauer des Signals ist. In einer darauffolgenden Phase wird die am Ende der ersten Phase erreichte Integratorspannung gespeichert und diese gespeicherte Spannung mittels eines Rechners in eine zur Frequenz des Signals proportionale Spannung umgewandelt. Schliesslich wird in einer dritten Phase der Integrator entladen. Ein weiterer Frequenz/Spannungs-Umsetzer ist in GB-OS 2 008 874 beschrieben. Die in den betreffenden Unteransprüchen für diese Zwecke gekennzeichneten Schaltungen haben sich als besonders zuverlässig und kostengünstig erwiesen.
Günstig im Hinblick auf den Gesamtaufwand ist ferner, dass für die Drehzahlerfassung nur ein digitaler Drehzahlmesser erforderlich ist, und nicht für die Drehzahlfeinregelung ein zusätzlicher analoger Drehzahlmesser benötigt wird. Im Rahmen der Erfindung wird stattdessen die Dauer einer Periode der vom digitalen Drehzahlmesser gelieferten Ist-Impulsfolge laufend ausgemessen. Um auch bei sehr niedrigen Soll-Drehzahlen eine hinreichend dynamische Regelung zu erreichen, liefert die Periodendauer-Messschaltung ein auf die Soll-Drehzahl bezogenes Periodendauersignal. Damit bleibt die Ausgangsspannung des Periodendauer/Spannungs-Umsetzers konstant, solange Dreh-zahl-lstwert und Sollwert übereinstimmen. Bei einer Abweichung hiervon ergibt sich eine entsprechende relative, d.h. auf den Drehzahl-Sollwert bezogene Änderung der Ausgangsspannung des Umsetzers. Man erreicht im gesamten Drehzahlregelbereich eine Abhängigkeit des Regelsignals ausschliesslich vom Schlupf, d.h. von der Last, und damit die erstrebte Regelstabilität. Die erfindungs-gemässe Regeleinrichtung hat zusätzlich den Vor5
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teil, dass etwaige Drehpendelschwingungen des Läufers ohne eine besondere Gegenkopplungsund Filterschaltung einfach durch Verändern der Kreisverstärkung des Reglers wirksam unterdrückt werden können. Probleme mit einem etwaigen Aussertrittfallen aus der Synchrondrehzahl entfallen; der erfindungsgemäss geregelte Asynchronmotor läuft mit vollem Drehmoment in die Synchrondrehzahl ein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 das Blockschaltbild der Regeleinrichtung;
Fig. 2a das Schaltbild einer hierin verwendeten Schaltungsanordnung zur Messung der Periodendauer;
Fig. 2b den Signalverlauf an einigen Punkten dieser Schaltung;
Fig. 3a eine Schaltungsanordnung zum Verhindern von Überlappungen der dem Auf-/Abwärts-zähler zugeführten Impulsfolgen;
Fig. 3b den Signalverlauf an einigen Schaltungspunkten.
In Fig. 1 liefert ein die Umdrehungen der Motorwelle erfassender Impulsgeber 50 eine in ihrer Häufigkeit dem Istwert der Motordrehzahl proportionale Impulsfolge mit der Frequenz fi an den ersten Eingang 1 einer später noch zu erläuternden Schaltung 3 zum Verhindern von Impulsüberlappungen, die dem Auf-/Abwärtszähler 4 vorgeschaltet ist. Aufbau und Funktion der Überlappungssperre 3 werden später anhand von Fig. 3 beschrieben. Vorerst wird diese Schaltungsanordnung als nicht vorhanden angesehen, d.h. die Eingänge 1 und 2 werden als unmittelbar mit den Eingängen 5 und 6 verbunden betrachtet. Eine von einem Sollwertgeber 55 gelieferte, in ihrer Häufigkeit dem Drehzahl-Sollwert proportionale Impulsfolge mit der Frequenz fn gelangt an den zweiten Eingang 2 der Überlappungssperre 3. Der 8-Bit-Auf-/Abwärtszähler 4 liefert auf seinen acht Ausgangsleitungen 7 bei Übereinstimmung von fi und fn ein nur vom Drehmoment, d.h. von der Last abhängiges Digitalsignal an den Digital-Analog-Umsetzer 8. Bei fehlender Last entspricht dieses Signal dem mittleren Zählerstand 128. Weicht die Ist-Drehzahl und damit fi vom Sollwert fn ab, so ändert sich der Zählstand bei zu geringer Motordrehzahl in Richtung auf den Zählstand Null und bei zu hoher Ist-Drehzahl in Richtung auf den maximalen Zählstand 255. In beiden Richtungen ist der Zählstand begrenzt, d.h. ein Überlauf und eine hierdurch verursachte Rückstellung des Zählers verhindert. Entsprechend der Änderung des Zählstands ändert sich das digitale Ausgangssignal auf den Leitungen 7 und damit das analoge Ausgangssignal des Umsetzers 8 an dessen Ausgang 9. Es gelangt über einen als Potentiometer dargestellten Einsteller 10 an den ersten Eingang 11 eines Summierers 12. Dies ist also ein dem Intagral der Drehzahl-Re-gelabweichung proportionales Analogsignal. Bei Ubereinstimmung von Ist- und Sollwert liegt die Analogspannung z.B. bei +5V, während sie sich bei
Vorhandensein einer Regelabweichung zwischen OV und +1OV ändert.
Die dem Drehzahl-Sollwert entsprechende Frequenz fn wird über die Leitung 53 ferner einem Fre-quenz-/Spannungs-Umsetzer 13 zugeleitet, der von seinem Ausgang 54 ein dem Drehzahl-Sollwert entsprechendes Analogsignal einerseits an den ersten Eingang 14 eines Multiplizierers 15 und andererseits an den Bezugssignaleingang eines Perioden-dauer-/Spannungs-Umsetzers 17 liefert. Der Steuereingang 18 des Umsetzers erhält die Istwert-Impulsfolge fi vom Eingang 1. Aufbau und Wirkungsweise dieses Umsetzers 17 werden später anhand von Fig. 2 im einzelnen erläutert. Er gibt an seinem Ausgang 19 ein auf den Sollwert fn bezogenes, der Periodendauer Ti = 1/fi entsprechendes Signal an eine Differenzierschaltung 20 ab, deren Ausgang 21 über einen wiederum als Potentiometer dargestellten zweiten Einsteller 22 mit dem zweiten Eingang 23 des Summierers 12 in Verbindung steht. Dieser erhält also ein von der Periodendauer, d.h. vom zeitlichen Abstand der Drehzahl-Istwert-Impulse abhängiges und auf den Drehzahl-Sollwert bezogenes Signal. Die Zwischenschaltung eines Differenziergliedes 20 hat sich im Hinblick auf eine Verbesserung des Regelverhaltens (D-Anteil) als zweckmässig erwiesen. An sich könnte die Leitung 19 auch unmittelbar mit dem Eingang 23 des Summierers verbunden sein. Mit dem Einsteller 22 lässt sich der Einfluss des Ausgangssignals des Umsetzers 17 auf das im Summierer 12 gebildete Signal einstellen und an die Gegebenheiten des Motors und seiner Belastung anpassen.
Das Ausgangssignal des Summierers 12 gelangt über die Leitung 24 an den zweiten Eingang 25 des Multiplizierers 15. Seinem ersten Eingang wird, wie erwähnt, ein der Soll-Drehzahl entsprechendes Signal fn zugeführt. Damit entsteht an seinem Ausgang 26 eine Analogspannung, welche multiplikativ aus dem Drehzahl-Sollwert und der Drehzahl-Re-gelabweichung abgeleitet ist. Sie wird im Spannungs-/Frequenz-Umsetzer 27 in das digitale Ausgangssteuersignal des Reglers umgewandelt, welches über den Ausgang 28 als Steuersignal dem statischen Umrichter 51 zugeführt wird, der den in seiner Drehzahl zu regelnden Motor 52 speist.
An den Ausgang 9 des D/A-Umsetzers 8 ist ein elektronischer Schwellwertschalter 29 angeschlossen, der am Ausgang 30 ein das Aussertrittfallen der Motorregelung ankündigendes Alarmsignal liefert, sobald sich der Zählstand des Zählers 4 dem oberen oder dem unteren Grenzwert nähert.
In Fig. 2a ist ein Ausführungsbeispiel einer Peri-odendauer-Messschaltung 17 wiedergegeben. An ihrem Steuereingang 18 steht die Drehzahl-Istwert-Impulsfolge fi und am Bezugssignaleingang 16 eine dem Drehzahl-Sollwert proportionale Spannung Un, die einem steuerbaren Stromgenerator zugeführt wird. Solche Generatorschaltungen sind bekannt. Er erzeugt einen dem Drehzahl-Sollwert proportionalen Gleichstrom ln für das Aufladen des Kondensators C1. An den Steuereingang 18 sind in Hintereinanderschaltung ein erstes Monoflop 32 und ein zweites Monoflop 33 angeschlossen. Das Signal
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M32 auf der Verbindungsleitung 34 zwischen den beiden Monoflops steuert einen als Ruhestromschalter ausgebildeten elektronischen Schalter 35 im Ladestromkreis des Kondensators C1. Diesem ist ein elektronischer Arbeitsstromschalter 36 parallelgeschaltet, der vom Ausgangssignal M33 des zweiten Monoflops 33 gesteuert wird. Diese Steuerverbindungen sind in Fig. 2a durch punktierte Linien angedeutet. An den Verbindungspunkt 37 von erstem und zweitem Schalter 35, 36 und erstem Kondensator C1 ist der Eingang 38 eines ersten Verstärkers 39 angeschlossen, dem über einen dritten, als Arbeitsstromschalter ausgebildeten elektronischen Schalter 40 ein zweiter Verstärker 41 nachgeschaltet ist. Der dritte Schalter 40 wird ebenso wie der erste Schalter 35 vom Ausgangssignal M32 des ersten Monoflops 32 gesteuert. Zwischen den Eingang 42 des zweiten Verstärkers und Masse ist ein zweiter Kondensator C2 eingeschaltet. Auch der dem Verstärkereingang 38 abgewandte Verbindungspunkt von erstem Kondensator C1 und zweitem Schalter 36 liegt an Masse.
Diese Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Die der Ist-Drehzahl entsprechende Impulsfolge fi gelangt an den Steuereingang 18 (vgl. Fig. 2b, oberer Kurvenzug). Aus der ersten Anstiegsflanke leitet das Monoflop 32 einen kurzen Impuls M32 ab. Dieser öffnet den Schalter 35 und schliesst den Schalter 40. Die Aufladung des Kondensators C1 wird also unterbrochen und die Ladung des Kondensators C1 über den Verstärker 39 auf den Kondensator C2 übertragen. Am Ende des Impulses M32 schalten die beiden Schalter 35 und 40 wieder in ihre in der Zeichnung dargestellte Ausgangslage zurück. Damit wird der Kondensator C2 vom Ausgang des Verstärkers 39 getrennt. Zugleich wird durch den unmittelbar darauf folgenden Ausgangsimpuls M33 des zweiten Monoflops 33 der Schalter 36 kurzzeitig geschlossen und der Kondensator C1 entladen. Sobald der Schalter 36 wieder öffnet, beginnt erneut die Aufladung des Kondensators C1 aus dem Generator 31. Am Kondensator C1 ergibt sich demnach ein in Fig. 2b in der vierten Zeile wiedergegebener sägezahnförmiger Spannungsverlauf Uci, wobei die Steilheit des Anstiegs dem Strom des Generators 31 und damit dem Drehzahl-Sollwert proportional ist. Auf den Kondensator C2 wird jeweils der erreichte Spitzenwert der Spannung U0i übertragen, so dass sich dort die im untersten Kurvenverlauf der Fig. 2b gezeigte Gleichspannung Uc2 einstellt. Sie ist hinter dem Einheitsverstärker 41 am Ausgang 19 entnehmbar und ist der Periodendauer der Istwert-Impulsfolge bezogen auf die Soll-Drehzahl proportional.
Ein Vergleich der beiden links und rechts in Fig. 2b dargestellten Kurvenzüge zeigt, dass die Höhe der Ausgangsspannung UC2 unabhängig davon ist, ob der Motor mit hoher oder niedriger Drehzahl läuft, sofern nur die relative, d.h. auf den Sollwert bezogene Drehzahlabweichung ungefähr gleich ist. Im linken Teil (A) ist die Drehzahl niedrig, d.h. der zeitlich Abstand der Istwert-Impulse fj ziemlich gross. Damit ist zwar die zwischen zwei Impulsen zur Verfügung stehende Aufladezeit für den Kondensator C1 entsprechend lang. Gleichzeitig ist aber der vom Sollwert abgeleitete Ladestrom des Generators entsprechend niedrig. Betrachtet man nun die rechts unter (B) wiedergegebenen Verhältnisse, wo sowohl der Drehzahl-Istwert, d.h. die Frequenz fi, als auch der Sollwert etwa doppelt so gross ist wie links, so ergibt sich gleichwohl aufgrund des erhöhten Ladestroms, ersichtlich an der erhöhten Steilheit der Ladespannungskurve U01, der gleiche Maximalwert der Ladespannung am Kondensator C1 und damit auch die gleiche Ausgangsspannung Uc2.
Die zwischen die Eingänge 1 und 2 des Reglers und die Eingänge 5 und 6 des Auf-/Abwärtszählers 4 eingefügte Impulsüberlappungssperre 3 soll verhindern, dass dem Zähler gleichzeitig ein Istwert-Impuls und ein Sollwert-Impuls zugeführt werden und der Zähler folglich nicht entscheiden kann, in welche Richtung er fortschalten soll. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen als digitale Verzögerungsschaltung ausgebildeten Überlappungssperre zeigt Fig. 3a. Sie umfasst zwei D-Flipflops 43 und 44, einen Inverter 45 und einen Rechteckgenerator 46, dessen Frequenz um ein Vielfaches höher liegt als die maximal zu erwartende Impulsfolgefrequenz fn entsprechend dem maximalen Drehzahl-Sollwert. Die vom digitalen Drehzahlmesser erzeugten Istwert-Impulse fi gelangen über den Eingang 1 an den Dateneingang D1 des ersten Fiipflops 43. Der Rechteckgenerator 46 liefert seine Taktimpulsfolge CI1 einmal unmittelbar an den Takteingang CI1 des ersten Flipflops 43 und zum anderen über den Inverter 45 als invertierte Taktimpulsfolge CI2 an den ebenso bezeichneten Takteingang des zweiten Flipflops 44. Der Dateneingang D2 des zweiten Flipflops 44 ist über den Eingang 2 an den digitalen Sollwertgeber angeschlossen, der eine Impulsfolge mit der Folgefrequenz fn abgibt.
Die Arbeitsweise zeigt Fig. 3b. Jedes Flipflop schaltet dann sein Ausgangspotential Q1 bzw. Q2 von «0» auf «1» um, wenn die Anstregsflanke eines seinem Takteingang Cl zugeführten Generatorimpulses CI1 bzw. CI2 auf ein positives Signal «1 » des seinem Dateneingang zugeführten Eingangssignals D1 bzw. D2 trifft. Die Rückschaltung der Ausgangssignale Q von «1» auf «0» erfolgt, wenn eine Anstiegsflanke des Taktsignals auf ein Signal «0» am Dateneingang D des betreffenden Flipflops trifft. Der Ausgang Q1 ist über die Leitung 5 mit dem einen Eingang und der Ausgang Q2 über die Leitung 6 mit dem anderen Eingang des Auf-/Abwärtszäh!ers 4 verbunden. Betrachtet man zunächst den oberen Teil von Fig. 3b, so erfolgt die Umschaltung von Q1 von «0» auf «1 » zum Zeitpunkt t1 und die Rückschaltung zur Zeit t3. Im unteren Teil erkennt man, dass die positive Umschaltung von Q2 zur Zeit t2 und die Rückschaltung im Zeitpunkt t4 vor sich geht. Es liegt also keine Überlappung der Ausgangssignale Q1 und Q2 vor, zumal an keiner Stelle die Vorderoder Rückflanken der Eingangsimpulse D1 und D2 zeitlich zusammenfallen. Im Zeitpunkt t5 hingegen tritt gleichzeitig in beiden Eingangssignalen D1 und D2 eine Anstiegsflanke auf. Würde man beide Signale dem Zähler 4 unverändert zuführen, so bekä-
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me er in diesem Zeitpunkt gleichzeitig den Befehl, einen Schritt vorwärts und einen Schritt zurückzuzählen. Dies wird jedoch durch die Überlappungssperre verhindert. Die Umschaltung des Signais Q1 erfolgt nämlich erst zum Zeitpunkt t6 und die Umschaltung von Q2 zu Zeit t7. Es liegt also wiederum keine Überlappung mehr vor. An den Leitungen 5 und 6 werden dem Zähler 4 somit einwandfrei verarbeitbare Schaitbefehle zur Verfügung gestellt.
Der Drehzahlregler hat ID-Verhalten, wobei der I-Anteil durch die im Zähler 4 aufintegrierte Differenz von Istwert und Sollwert gebildet wird. Diese Differenz entspricht dem Polradwinkel einer Synchronmaschine. Je grösser die Last ist, umso grösser ist dieses Integral und umso grösser muss die Schlupffrequenznachstellung sein. Um diese von der gerade vorhandenen Drehzahl unabhängig zu machen, erzeugt jedes Fehlerintegral die gleiche relative Frequenzänderung der dem Umrichter zugeführten Steuerimpulse. Man erhält somit stets den gleichen Polradwinke!, also eine Art Phasenverriegelung. Mit dem Einsteller 10 lässt sich die Kreisverstärkung des Regelkreises ändern, um eine etwaige Schwingneigung zu beseitigen. Die bei Motorregelungen oftmals zu beobachtenden Pendelschwingungen des Läufers lassen sich also mit einfachen Mitteln unterdrücken.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Einrichtung zur digitalen Drehzahlregelung eines über einen statischen Umrichter gespeisten Asynchronmotors, bei der a) eine die Solldrehzahl vorgebende Impulsfolge (fn) und eine von einem mit dem Motor gekoppelten Drehzahlmesser gelieferte, in ihrer Frequenz (fi) der Istdrehzahl proportionale Impulsfolge den beiden Eingängen eines digitalen Auf/Abwärtszählers zugeführt sind, an dessen Ausgang bei übereinstimmenden Eingangsimpulsfolgefrequenzen ein um einen von der Last abhängigen Betrag vom mittleren Zählerstand abweichendes Digitalsignal steht, während bei Frequenzabweichung ein von diesem Zählstand nach oben oder unten abweichendes digitales Drehzahlfehlersignal auftritt;
    b) dem Zählerausgang ein Digital/Analog-Umset-zer nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal nach Vergleich mit einer der Solldrehzahl proportionalen Spannung über einen Span-nungs/Frequenz-Umsetzer das digitale Steuersignal für den Umrichter liefert, dadurch gekennzeichnet, dass c) der Ausgang (9) des D/A-Umsetzers (8) mit einem ersten Eingang (11) eines Summierers (12) in Verbindung steht;
    d) dem zweiten Eingang (23) des Summierers (12) eine vom Drehzahl-Sollwert (fn) und von der Periodendauer (1/fi) des Drehzahlmesser-Ausgangssignals (fi) abhängige Spannung zugeleitet wird;
    e) der Ausgang (24) des Summierers (12) an einen ersten Eingang (25) eines Multiplizierers (15) angeschlossen ist;
    f) einem Frequenz/Spannungs-Umsetzer (13) an seinem Eingang (53) die der Solldrehzahl entsprechende Impulsfolge (fn) zugeführt wird;
    g) der Ausgang (54) des Frequenz/Spannungs-Umsetzers (13) an den anderen Eingang (14) des Multiplizierers (15) angeschlossen ist und diesem eine der Solldrehzahl (fn) proportionale Spannung zuleitet;
    h) der Ausgang (26) des Multiplizierers (15) mit dem Spannungs/Frequenz-Umsetzer (27) verbunden ist.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein die sowohl vom Drehzahl-Sollwert (fn) als auch von der Periodendauer (1/fj) des Drehzahlmesser-Ausgangssignals (fi) abhängige Spannung liefernder Umsetzer (17) mit einem ersten Eingang (16) an den Ausgang (54) des Frequenz/Spannungs-Umsetzers (13) und mit einem zweiten Eingang (18) an den Drehzahlmesser (50) angeschlossen ist, während der Ausgang (19) dieses Umsetzers (17) mit dem zweiten Eingang (23) des Summierers (12) in Verbindung steht.
    3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Periodendauer-Messschaltung (17) umfasst:
    i) zwei in Reihe geschaltete Monoflops (32, 33), deren erstem (32) als Eingangssignal die der Istdrehzahl entsprechende Impulsfolge (fj) des Drehzahlmessers zugeleitet ist;
    j) einen Stromgenerator (31), der einen der Solldrehzahl entsprechenden Strom (ln) liefert;
    k) eine zwischen den Ausgang des Stromgenerators und Bezugspotential eingeschaltete Reihenschaltung, bestehend aus einem durch das Ausgangssignal des ersten Monoflops (32) gesteuerten ersten Schalter (35) und einem ersten Kondensator (C1);
    I) einen dem ersten Kondensator (C1) parallelgeschalteten, durch das Ausgangssignal des zweiten Monoflops (33) gesteuerten zweiten Schalter (36);
    m) einen eingangsseitig an den Verbindungspunkt
    (38) von erstem Schalter (35) und erstem Kondensator (C1) angeschlossenen ersten Verstärker
    (39), zwischen dessen Ausgang und dem Eingang (42) eines nachgeschalteten zweiten Verstärkers (41) ein durch das Ausgangssignal des ersten Monoflops (32) gesteuerter dritter Schalter
    (40) zwischengeschaltet ist;
    n) einen zwischen den Eingang (42) des zweiten Verstärkers (41) und Bezugspotential eingeschalteten zweiten Kondensator (C2),
    o) einen Ausgang (19) des zweiten Verstärkers zur Lieferung der auf den Drehzahlsollwert bezogenen, der Periodendauer der Drehzahlmesser-Ausgangsfrequenz proportionale Spannung.
    4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalter (35) als elektronischer Ruhekontaktschalter und der zweite (36) sowie der dritte (40) Schalter als elektronischer Arbeitskontaktschalter ausgebildet sind.
    5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromgenerator (31) mit seinem Steuereingang (16) an den mit dem anderen Eingang (14) des Multiplizierers (15) verbundenen
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    Ausgang (54) des Frequenz/Spannungs-Umset-zers (13) angeschlossen ist.
    6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Schaltung (17) zur Lieferung der auf den Drehzahlsollwert bezogenen, der Periodendauer der Drehzahlmesser-Ausgangsimpulsfolge proportionalen Spannung und den zweiten Eingang (13) des Summierers (12) ein Differenzierglied (20) eingeschaltet ist.
    7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die die Ist-drehzahl-lmpulsfolge (fi) und die Solldrehzahl-Im-pulsfolge (fn) liefernden Eingänge (1, 2) und den Auf/Abwärtszähler (4) eine Impulsüberlappungen verhindernde digitale Verzögerungsschaltung (3) eingeschaltet ist.
    8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass p) die Istdrehzahl-Impulsfolge (fi) dem Dateneingang (D1) eines ersten Flipflops (43) und die Solidrehzahl-Impulsfolge (fn) dem Dateneingang (D2) eines zweiten Fiipflops (44) zugeführt sind; q) der Ausgang eines Rechteckgenerators (46), der eine wesentlich höher als die maximale drehzahlabhängige Impulsfrequenz liegende Taktfrequenz liefert, an den Takteingang (CI1) des ersten Flipflops (43) und über einen Inverter (45) an den Takteingang (CI2) des zweiten Flipflops (44) angeschlossen ist; und r) die Signalausgänge (Q1, Q2) der beiden Flipflops (43, 44) an die den beiden Zählrichtungen zugeordneten Zählereingänge (5, 6) des Auf/ Abwärtszählers (4) angeschlossen sind.
    9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zählstand des Auf/Abwärtszählers (4) in beiden Richtungen begrenzt und ein Überlauf des Zählers verhindert ist.
    10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen an den Ausgang (9) des D/A-Umsetzers (8) angeschlossenen elektronischen Schwellwertschalter (29), der beim Erreichen eines vorgegebenen Schwellwerts ein Alarmsignal liefert.
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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19873719463 DE3719463A1 (de) 1987-06-11 1987-06-11 Einrichtung zur drehzahlregelung eines asynchronmotors

Publications (1)

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CH676070A5 true CH676070A5 (de) 1990-11-30

Family

ID=6329475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH2208/88A CH676070A5 (de) 1987-06-11 1988-06-09

Country Status (3)

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CH (1) CH676070A5 (de)
DE (1) DE3719463A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0497365B1 (de) * 1991-02-01 1997-12-03 Kabushiki Kaisha Sankyo Seiki Seisakusho Motorsteuerungseinrichtung
DE4212937C2 (de) * 1992-04-18 1994-04-14 Walter Stahl Mischer
AT406722B (de) * 1998-01-30 2000-08-25 Schroedl Manfred Dipl Ing Dr Verfahren zur feldorientierten regelung einer mechanisch drehgeberlosen drehstrommaschine
FR2842784B1 (fr) * 2002-07-25 2005-03-11 Alstom Gouverne de navire asservie en position angulaire par un moteur electrique
US7239257B1 (en) * 2005-10-03 2007-07-03 Zilker Labs, Inc. Hardware efficient digital control loop architecture for a power converter
US20100141307A1 (en) * 2008-12-08 2010-06-10 Ta-Yung Yang Frequency multiplier and method for frequency multiplying
US20180111259A1 (en) * 2015-04-27 2018-04-26 Hitachi Koki Co., Ltd. Power tool
JP6471718B2 (ja) * 2016-04-12 2019-02-20 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 モーター制御装置、画像形成装置、モーター制御方法、画像形成装置の制御方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1008874A (en) * 1962-04-10 1965-11-03 Midland Electric Mfg Co Ltd Electric circuit-breakers
CH521591A (de) * 1970-09-25 1972-04-15 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren und Einrichtung zur Messung der Frequenz eines elektrischen Signals
US3887853A (en) * 1973-12-14 1975-06-03 Eaton Corp Stabilizing system for an inverter-driven induction motor
JPS5928146B2 (ja) * 1978-11-04 1984-07-11 ファナック株式会社 誘導電動機の駆動制御方式
US4330741A (en) * 1979-06-20 1982-05-18 Hitachi, Ltd. Electric control apparatus of induction motor

Also Published As

Publication number Publication date
DE3719463C2 (de) 1990-02-01
US4908564A (en) 1990-03-13
DE3719463A1 (de) 1988-12-22

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