DD143132A1

DD143132A1 - Anlauf-und synchronisiereinrichtung fuer umrichtergespeiste motore

Info

Publication number: DD143132A1
Application number: DD21252379A
Authority: DD
Inventors: Reinhard Birenheide
Original assignee: Reinhard Birenheide
Priority date: 1979-04-26
Filing date: 1979-04-26
Publication date: 1980-07-30

Abstract

Anlauf- und Synchrcnisiereinrichtung für umrichtergespeiste Motore, bei der mehrere Betriebs- und Anfahrumrichter einen gleichen Zustand in bezug auf Spannung, Frequenz und Phase einzunehmen haben, wobei die Ausgangssignale einer Teilerschaltung, welche von einem Spannungs/Frequenzwandler beaufschlagt ist, die Funktion der Löschimpulse von Anfahrumrichtern übernehmen und auf einen Frequenz/Phasenvergleicher aufgeschaltet werden. Die Erfindung ist in einem Prinzipschaltbild dargestellt. - Figur -

Description

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Titel der Erfindung

Anlauf- und Synchronisiereinrichtung für umrichtergespeiete Motore

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anlauf- und Synchronisiereinrichtung für umrichtergespeiste Motore, bei der mehrere Betriebs- und Anfahrumrichter einen gleichen Zustand in Bezug auf Spannung, Frequenz und Phase einzunehmen haben. Derartige Einrichtungen finden inabesondere Anwendung in der Antriebstechnik, um einen stoßfreien oder nahezu stoßfreien übergang bei der Umschaltung mehrerer Motore, insbesondere bei durchlaufenden Betrieb zu gewährleisten·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In "chemiefasern/textil-industrie", November 1974, wurde von Krampe/Linden, Erlangen, über die "Synchronisierung von Simovert-Zwischenkreisumrichtern - ein Beitrag zur Vermeidung von Produktionsausfällen und MaschinenanlaufProblemen in der Chemiefaser-Industrie" berichtet.

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-In der o»g, Literaturstelle vorgestellten lösungen werden für den Spannungsabgleich die vom Starkstromkreis der Umrichter über Wandler entkoppelten Meß— signale zwei SpannungskomDaratoren mit vorzeichenbehafteter Hysterese zugeführt, die die zulässigen Amplitudenabweichungen bestimmen. Liegen die zu vergleichenden Spannungen innerhalb der Toleranzgrenzen, gibt die Spannungsgleichheitsabfrage einen Gleichheitszähler zum Zählen frei. Die Frequenzen der beiden zu synchronisierenden Umrichter kommen aus einer Ansteuerlogik und treffen gleichzeitig eine Aussage über die Phasenlage. Bei gleichzeitigem Auftreten beider Impulse in einer Toleranzzeit wird der Gleichheits7.ähler über ein Hand-Gatter gestartet. Bei Erreichen des Zählerendstandes erfolgt die Freigabe für eine lastseitige Umschaltung. Während der Umschaltzeit sind beide zu synchronisierenden Umrichter parallelgeschaltet. Bei Umrichtern mit analogen Frequenzgebern erfolgt die Frequenznachführung durch ein Motorpotentiometer· Die Phasenlagen für die beiden zu synchronisierenden Umrichter werden in Zähler eingezählt. Sobald einer der Zähler volläuft, gibt eine Zählstufe ein Signal ab, welches auf das Motorpotentiometer wirkt. Sind beide Zähler vollgezählt, so setzen sich die Zählstufen durch einen Speicher auf Null zurück und das Ansteuersignal für den Motorantrieb für das Motorpotentiometer erlischt. Erst bei gleichzeitigem Vollaufen der Zähler ergeben sich keine Ansteuerimpulse für den Verstellantrieb für das Motorpotentiometer mehr und die Frequenzgleichheit ist damit erreicht. Bei einer Ausrüstung eines Umrichters mit einem digitalem Frequenzgeber wird der Frequenzsollwert über mehrdekadische Zahlenschalter eingegeben. Als Vorbereitung für eine Synchronisierung bedarf es einer Einstellung derselben

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Zahlenkombination am leerlaufenden Umrichter, wie sie am Lastumrichter vorliegt. Beide Umrichter müssen digitale Taktgeber enthalten. Der Taktgeber des Reserveumrichters muß einen zeitproportionalen Hochlauf realisieren und läuft auf die gleiche Taktfrequenz hoch wie der Betriebsumrichter mit einem Fehler entsprechend dem quarzgesteuertem Muttergenerator. Da dann die Phasenlage der Umrichterausgang3spannungen noch nicht übereinstimmen wird, muß durch die Synchronisiereinrichtung die Frequenz des Reserveumrichtera um einen bestimmten Betrag verstimmt werden. Im Moment der Koinzidenz der Ausgangsspannungen, die durch Vergleich von zwei entsprechenden Ansteuerimpulsen der Umrichter überprüft wird, wird in der Synchronisiereinrichtung die Frequenzverstimmung zurückgenommen, so daß beide Umrichter mit gleicher Frequenz und Phasenlage arbeiten. Die Nachteile dieser bekannten Lösung sind insbesondere darin zu sehen, daß die Frequenz des Reserveumrichters manuell eingestellt werden muß, daß die Verwendung eines digitalen Taktgebers zur Erreichung eines zeitproportionalen Hochlaufs einen recht erheblichen Aufwand bei der schaltungstechnischen Realisierung dieses Taktgebers erfordert und daß die Zeit zur Erreichung einer Phasenkoinzidenz der Impulsfolgen für die Betriebs- und Anfahrumrichter unvertretbar lang werden kann, da keine Regelung erfolgt. Durch die Verwendung von zwei Taktgebern, die getrennt jeder für sich laufen, ist es unumgänglich, daß geringe Frequenzunterschiede auftreten, die nach einer gewissen Zeit zu einem Auseinanderlaufen der Impulsfolgen führen. Es ist außerdem bereits eine Anlauf- und Synchronisiereinrichtung vorgeschlagen worden, bei der das Anfahren und Direktzuschalten von Mo-toren aus dem Stillstand heraus bei einer relativ kurzen Hochlaufzeit ermöglicht

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wird. Die vorgeschlagene Einrichtung sieht einen Frequenz/Phasenvergleicher vor, der mit den Löschimpulsea der vorzugsweise über eine Auswahleinrichtung auswählbaren Betriebsumrichter und Anfahrumrichter beaufschlagt wird, wobei die Löschinipulse des ausgewählten Betriebsumrichters zusätzlich einer Steuereinheit gleichzeitig mit der Ausgangsgröße des Frequenz/Phasenvergleichers und der einen Ausgangsgröße eines Sollwertintegrators zugeführt werden, daß die Taktimpulse des Betriebsumrichter einer Und-Schaltung» die außerdem mit der einen Ausgangsgröße für den Hoch- und Runterlauf der Steuereinheit beaufschlagt ist und gleichzeitig einem Umschalter, der weiterhin mit einer zweiten Ausgangsgröße der Steuereinheit beaufschlagt ist zugeführt werden, bei der der Ausgang der Und-Schaltung über einen Frequenz/ Spannungswandler auf den Sollwertintegrator geschaltet ist, dessen zweite Ausgangsgröße an einem Summierpunkt gemeinsam mit der Ausgangsgröße eines dem Frequenz/ Phasenvergleicher nachgeschalteten \p-Reglers, der mittels eines zur An- und Abschaltung eines Phasenregelkreises vorgesehenen und von.der Steuereinheit beeinfltiSten elektronischen Schalters freigegeben wird soTsi-e einer die Frequenz %_m4_n bestimmenden Spannung angeschaltet ist und bei der an den Summierpunkt der Eingang eines Spannungs/Frequenzwandlers geführt ist, dessen Ausgang auf den Umschalter, welcher über einen Potentialtrenner/Verstärker die Taktimpulse der Anfahrumrichter freigibt, angeschaltet ist·

Die Nachteile dieser bereits vorgeschlagenen Lösung sind insbesondere in folgendem zu sehen· Wird von der Anlauf- und Synchronisiersinrichtung mit Hilfe der Steuereinheit die Koinzidenz der Löschimpulse der Anfahruiarichter und der Löschimpulse der Betriebs-

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umrichter festgestellt, dann werden auf den Ausgans der Anlauf- und Synchronisiereinrichtung statt der Ausgangsimpulse des Spannungs/Frequenzwandlers die Taktimpulse des Betriebsumrichters geschaltet. Der während des Synchronisiervorganges aus dem Phasen-Frequenzvergleieher, dem ^-Regler, dem Spannungs/ Frequenzwandler, dem Umschalter, dem Verstärker/ Potentialtrenner und den beiden außerhalb der Anlauf- und Synchronisiereinrichtung angeordneten Anfahr- und Betriebsumrichtern gebildete Phasenregelkreis existiert nach der Umschaltung nicht mehr, wodurch die Ausgangsfrequenz des Spannungs/Prequenzwandlers entsprechend der Drift des V*-Reglers von ihrem Wert zum Zeitpunkt der Umschaltung ebenfalls wegdriftet. Nachdem die Last vom Anfahrumrichter auf den Betriebsumrichter übergeben wurde, geht die Anlauf- und Synchronisiereinrichtung in den Betriebszustand "Runterlauf", d.h. der Umschalter wird wieder zurückgeschaltet, wodurch der Anfahrumrichter nun wieder die Impulse des Spannungs/Prequenzwandlers erhält, die aber durch die Drift des f -Reglers nun nicht mehr mit der Frequenz der Taktimpulse des Betriebsumrichters übereinstimmen. Der dabei entstehende Frequenzsprung wirkt sich auf den Umrichter nachteilig aus. Deshalb ist ein recht hoher Abgleichaufwand erforderlich und die Zeit zwischen Synchronisation und Runterlauf ist stark beschränkt.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Wachteile des Standes der Technik und die Schaffung einer Anlauf- und Synchronisiereinrichtung, welche bei der Rückschaltung vom Zustand der Synchronisation der

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"Anlauf- und Synchronisiereinrichtung auf den Zustand Runterlauf keine Frequenz- und Phasenaprünge am Eingang des Anfahrumrichters aufweist·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anfahr- und Synchronisiereinrichtung zu schaffen, welche unter Vermeidung der Verwendung eines digitalen Taktgebers für den Reaerve- bzw. Anfahrumrichter eine Synchronisation der Umrichter sowie einen Hochlauf bei der Direktzuschaltung von Motoren ermöglicht.

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in der Weise gelöst, daß die Löschimpulse der Anfahrumrichter über einen Umschalter, der von der Steuereinheit betätigt wird an den Prequenz/Phasenvergleicher angeschaltet sind und daß eine vom Ausgang des Spannungs/Frequenzwandlers beaufschlagte Teilerschaltung, deren Ausgangsimpulse nach Betätigung des Umschalters an Stelle von Löschimpulsen der Anfahr umrichter auf den Frequenz/Phasenvergleicher aufgeschaltet werden, vorgesehen ist· Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung iat die Teilerschaltung vorzugsweise mit einem Teilerverhältnis von 1 : 6 ausgestattet.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an Hand eines Blockschaltbildes in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Beim Beginn eines Hochlaufs schaltet der Umschalter 17, der durch die Steuereinheit betätigt wird, die Löachimpulse LI des AnfahrUmrichters AU auf den Frequenz/ Phasenvergleicher 1. Der erste Umschalter 4 schaltet den Ausgang des Spannungs/Frequenzwandlers 3 auf den Potentialtrenner/Verstärker 5, der die Impulse an den Anfahrumrichter AU weiterleitet. Der Phasenregelkreis ist mittels des elektronischen Schalters 15 abgeschaltet. Die Einrichtung zur Führung des Spannungs/ Frequenzwandlers 3 ist durch die Stellung des zweiten Umschalters 17 außer Betrieb· Überschreitet (nach dem Anlegen des Signals "Start") die Sollfrequenz die Frequenz der Taktimpulse TI der Betriebsumrichter BU, so gibt der Frequenz/Phasenvergleicher 1 ein Signal ab, das in der Steuereinheit ausgewertet wird und dann den Phasenregelkreis, gebildet aus dem extern angeordneten Betriebsumrichter BU, dem Frequenz/Phasenverglei.cher 1, dem y⁵ -Regler 2, dem Spannungs/Frequenzwandler 3_S dem Potentialtrenner/Verstärker 5» dem extern angeordneten Anfahrumrichter AU und dem zweiten Umschalter 17 mittels des elektronischen Schalters 15 eingeschaltet. Nach dem Abschluß des Regelvorganges und der Erreichung der Koinzidenz d_eh, Δ^ gegen Null, was durch die Steuereinheit 9 ermitteüt wird, so werden sowohl der erste Umschalter 4 als auch der zweite Umschalter 17 betätigt. Daraufhin erhält der Anfahrumrichter AU als Sollwert die Taktimpulse TI des Betriebsumrichters BU, so daß sich die Löschimpulse LI des Anfahrumrichters AU mit denen des Betriebsumrichters BU in Phase befinden. Der Phasen-

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regelkreis wird für die kurze Umschaltzeit unterbrochen und mittels der Teilerschaltung 16, die den Anfahrumrichter AU nachbildet, und dem zweiten Umschalter 17 wird der Phaaenregelkreis wieder geschlossen, wodurch nun die Frequenz und die Phase der Ausgangsimpulse des Spannungs/Frequenzwandlers 3 auf dem zum Zeitpunkt der Koinzidenz erkannten Wert gehalten werden. Beim Befehl "Stop" werden somit frequenz- und phasenrichtig die Ausgangsimpulse des Spannungs/ Frequenzwandlers 3 auf den Anfahrumrichter AU mittels des ersten Umschalters 4. geschaltet· Über den zweiten Umschalter ΐ7 erhält der Frequenz-Phasenvergleicher 1 wiederum die Löschimpulse LI des Anfahrumrichters AU, damit der Ausgang des *f -Reglers 2 auf seine positive Begrenzung gestellt wird·

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Anfahr- und Synchronisiereinrichtung sind insbesondere darin zu sehen, daß ein Driftabgleich des y»-Reglers nicht mehr erforderlich ist, daß die Zeit zwischen Synchronisation und Runterlauf ohne Nachteile für den Anfahrumrichter beliebig groß gewählt werden kann und daß bei der Rückachalt ung vom Zustand der Synchronisation der Anlauf- und Synchronisiereinrichtung auf den Zustand Runterlauf keine Frequenz- und Phasensprünge am Eingang des Anfahrumrichters auftreten·

Claims

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Erf indungsanspruch

Anlauf- und Synchronisiereinrichtung für umrichtergespeiste Motore, bei der mehrere Betriebsund Anfahrumrichter einen gleichen Zustand in Bezug auf Spannung, Frequenz und Phase einzunehmen haben, wobei ein Phasen-Frequenzvergleicher vorgesehen ist, der mit den Löschimpulsen der vorzugsweise über eine Auswahleinrichtung auswählbaren Betriebsumrichter und Anfahrumrichter beaufschlagt wird, die Löschimpulse der Betriebsumrichter zusätzlich einer Steuereinheit gleichzeitig mit der Ausgangsgröße des Frequenz/Phasenvergleichers und der einen Ausgangsgröße eines Sollwertintegrators zugeführt werden und die Taktimpulse der Betriebsumrichter einer Und-Schaltung, die außerdem mit der einen Ausgangsgröße für den Hoch- und Runterlauf der Steuereinheit beaufschlagt ist und gleichzeitig einem Umschalter, der weiterhin mit einer zweiten Ausgangsgröße der Steuereinheit beaufschlagt ist zugeführt werden, und bei der der Ausgang der Und-Schaltung über einen Frequenz/ Spannungswandler auf den Sollwertintegrator geschaltet ist, dessen zweite Ausgangsgröße an einen Summierpunkt gemeinsam mit der Ausgangsgröße eines dem Frequenz/Phasenvergleicher nachgeschalteten y -Reglers, der mittels eines zur An- und Abschal-

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tung einea Phasenregelkreises vorgesehenen und von der Steuereinheit beeinflußten elektronischen Schalters freigegeben wird sowie einer die Frequenz f_min bestimmenden Spannung angeschaltet ist und bei der an den Summierpunkt der Eingang eines Spannungs/Frequenzwandlers geführt ist, dessen Ausgang auf den Umschalter, welcher über einen Potentialtrenner/Verstärker die Taktimpulse der Anfahrumrichter freigibt angeschaltet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Löschimpulse (LI) der Anfahrumrichter (AU) über einen zweiten Umschalter (17), der von der Steuereinheit (9) gleichzeitig mit dem ersten Umschalter (4) betätigt wird an den Prequenz/Phasenvergleicher (1) angeschaltet sind und daß eine vom Ausgang des Spannungs/Frequenzwandler (3) beaufschlagte Teilerschaltung (16), deren Ausgangsimpulse nach Betätigung des zweiten Umschalters (17.) an Stelle der Löschimpulse (LI) der Anfahrumrichter (AU) auf den Prequenz/Phasenvergleicher (1) aufgeschaltet werden, vorgesehen ist«

Anfahr- und Synchronisiereinrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilerschaltung (16) mit einem Teilerverhältnis von vorzugsweise Ί t 6 ausgestattet ist·

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