DD225281A1 - METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR ANGLE FORMING FOR OUTPUT CHANGE OF FREQUENCY INVERTERS - Google Patents

METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR ANGLE FORMING FOR OUTPUT CHANGE OF FREQUENCY INVERTERS Download PDF

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DD225281A1 DD26291084A DD26291084A DD225281A1 DD 225281 A1 DD225281 A1 DD 225281A1 DD 26291084 A DD26291084 A DD 26291084A DD 26291084 A DD26291084 A DD 26291084A DD 225281 A1 DD225281 A1 DD 225281A1
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circuit arrangement
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angle
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Wilfried Hofmann
Hans Bergner
Matthias Kohls
Lothar Neumann
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Elektroprojekt Anlagenbau Veb
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Abstract

VERFAHREN UND SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR WINKELBILDUNG FUER DIE AUSGANGSWECHSELGROESSEN VON FREQUENZUMRICHTERN ZUR DISKRETEN BILDUNG VON ZEITLICH HOCHAUFGELOESTEN ELEKTRISCHEN WECHSEL-BZW. DREHSTROMGROESSEN. DIE ERFINDUNG IST INSBESONDERE FUER EINEN EINSATZ ZUR FELDORIENTIERTEN REGELUNG VON DREHSTROM-ASYNCHRONMOTOREN VORGESEHEN.METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR ANGLE FORMING FOR THE OUTPUT CHANGE SIZES OF FREQUENCY INVERTERS FOR DISCREET EDUCATION OF ELECTRIC CHANGE TEMPERATURES OF HIGH TEMPERATURE. DREHSTROMGROESSEN. The invention is particularly intended for use in the field-oriented control of three-phase asynchronous motors.

Description

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird an Hand eines Schaltbildes in einem Beispiel näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to a circuit diagram in an example.

Von einem digitalen Regler wird zu diskreten Abtastzeitpunkten der aktuelle Zählerstand ausgelesen, der durch Einzahlung von Impulsen aus dem inkrementalen Impulsgeber 13 in dem Abtastintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkten gewonnen wird. Aus diesem Zahlenwert und einer Reglerausgangsgröße wird mittels einer Arithmetik-Logik-Einheit 14 des digitalen Reglers 11 der Ständerwinkelsollwert Vs1R) und der Ständerfrequenzsollwert fs(R) ermittelt, die neben anderen Werten im Registersatz 15 hinterlegt werden und zu den Abtastzeitpunkten zur weiteren Verarbeitung an den Ansteuerautomaten 7 weitergeleitet werden. Die Übergabe der Daten erfolgt so, daß die Daten von der Arithmetik-Logik-Einheit 14 des digitalen Reglers 11 auf den Datenbus 16 gelegt werden und mittels Übernahmeimpulsen der Adreßsteuerung 17 in die betreffenden Zwischenregister 1; 3; 6 und 8 geladen werden. Zur Bildung der erforderlichen Ständerwinkelwertes V(S> für den Ansteuerautomaten 7 werden dazu über das erste Zwischenregister 1 mit dem Ständerwinkelsollwert v'S(R) der Zähler 2 voreingestellt sowie ein zweites Zwischenregister 3 mit dem Frequenzsollwert geladen, der die Teilung der Frequenz eines Taktgenerators 4, entsprechend dem gespeicherten Frequenzsollwert, in einem programmierbaren Teiler 5 bewirkt. Der Ausgang des programmierbaren Teilers 5 ist mit dem Zähleingang des Zählers 2 verbunden. Die Steuerung der Zählrichtung dieses Zählers erfolgt durch ein weiteres Zwischenregister 6. Der Ausgang der Zählers 2, dessen Zählerstand ein Maß für den für die Regelung erforderlichen Ständerwinkelwert Vs darstallt, ist mit einem Eingang des Ansteuerautomaten 7 verbunden. Am Zählerausgang liegt damit zu jedem Zeitpunkt ein hinreichend genauer Ständerwinkelwert Vs mit hoher Auflösung, (z. B. 12 Bit) vor. Die freien Ausgänge des Zwischenregisters 6 sind direkt mit den Eingängen des Ansteuerautomaten 7 verbunden und dienen zur Eingabe weiterer Steuersignale. Über das Zwischenregister 8 wird der Amplitudensollwert der Ausgangswechselspannung des Umrichters an den Ansteuerautomaten 7 weitergegeben. Über einen vom Ansteuerautomaten 7 gesteuerten Analogmultiplexer 9 und einen A/D-Wandler 10 werden bei der Realisierung von Transistorumrichtern die Istwerte der Motorströme dem Ansteuerautomaten zugeführt.From a digital controller is read at discrete sampling times of the current count, which is obtained by depositing pulses from the incremental pulse generator 13 in the sampling interval between two successive sampling times. From this numerical value and a controller output variable, the stator angle setpoint value Vs 1 R) and the stator frequency setpoint value fs (R) are determined by means of an arithmetic logic unit 14 of the digital controller 11, which are stored alongside other values in the register file 15 and at the sampling instants for further processing be forwarded to the Ansteuerautomaten 7. The transfer of the data is carried out so that the data from the arithmetic logic unit 14 of the digital controller 11 are placed on the data bus 16 and by means of transfer pulses of the address controller 17 in the respective intermediate register 1; 3; 6 and 8 are loaded. To form the required stator angle value V ( S > for the automatic control unit 7, the counter 2 is preset via the first intermediate register 1 with the stator angle setpoint value v'S (R) and a second intermediate register 3 is loaded with the frequency setpoint, which divides the frequency of a clock generator 4, in accordance with the stored frequency command value, in a programmable divider 5. The output of the programmable divider 5 is connected to the counting input of the counter 2. The counting direction of this counter is controlled by a further intermediate register 6. The output of the counter 2 whose count is a measure for the stator angle value Vs required for the control, is connected to an input of the automatic control unit 7. At the counter output there is thus at all times a sufficiently accurate stator angle value Vs with high resolution (eg 12 bits) 6 are directly with the E ings of the Ansteuautomaten 7 connected and are used to input other control signals. About the intermediate register 8, the amplitude setpoint of the AC output voltage of the inverter to the Ansteuerautomaten 7 is passed. Via an analog multiplexer 9 controlled by the automatic control unit 7 and an A / D converter 10, the actual values of the motor currents are supplied to the automatic control unit in the implementation of transistor converters.

Die Vorteile der Erfindung bestehen vor allem in der Möglichkeit einer durchgängigen digitalen Signalverarbeitung und in der Einsparung von Schaltungsaufwand gegenüber den bekannten Signalverarbeitungen bei dynamisch hochwertigen Regelverfahren mit ähnlich hoher Winkelauflösung. Weitere Vorteile sind die Schaffung der Möglichkeit, eine sprunghafte Winkelverstellung zu realisieren sowie die Schaffung der Möglichkeit, bei der Realisierung der Erfindung Mikrorechner zu verwenden. Vorteilhafterweise werden dabei der Ansteuerautomat gleichzeitig mit dem ersten Zähler von einem Mikrorechner und der digitale Regler von einem weiteren Mikrorechner realisiert.The advantages of the invention consist primarily in the possibility of a continuous digital signal processing and in the saving of circuit complexity compared to the known signal processing in dynamic high quality control method with a similar high angular resolution. Further advantages are the creation of the possibility to realize a sudden angular adjustment and the creation of the possibility of using microcomputers in the realization of the invention. Advantageously, the automatic control are simultaneously realized with the first counter of a microcomputer and the digital controller of another microcomputer.

Claims (3)

Erfindungsansprüche:Invention claims: 1. Verfahren zur digitalen Winkelbildung für die Steuerung und Regelung mittels Frequenzumrichter gespeister Drehstromasynchronmotor, bei dem der Ständerwinkelsollwert und der Ständerfrequenzsollwert für die Ausgangswechselgrößen des Umrichters innerhalb eines Abtastintervalls durch Auswertung der Impulszahl eines inkrementalen Drehzahlistwertgebers und einer Reglerausgangsgröße vom digitalen Regler ermittelt werden, unter Verwendung eines Ansteuerautomaten, gekennzeichnet dadurch, daß der für die Steuerung und Regelung des Umrichters erforderliche Ständerwinkelwert (Vs) zur Weiterverarbeitung durch den Ansteuerautomaten aus dem diskreten Ständerwinkelsollwert (Vs(R)) zu den bestimmten Abtastzeitpunkten und einem quasikontinuierlichen, aus dem Ständerfrequenzsollwert (fs(R)) abgeleiteten Anteil, der eine Interpolation zwischen den diskreten Winkelwerten im Abtastintervall vornimmt, zusammengesetzt wird.A method of digital averaging for AC-drive controlled three-phase induction motor in which the stator angle setpoint and stator frequency setpoint for the inverter output variables are determined within one sampling interval by evaluating the pulse count of an incremental speed encoder and a controller output from the digital controller using a digital controller Ansteuautomaten, characterized in that the required for the control and regulation of the inverter stator angle value (Vs) for further processing by the Ansteuautomaten from the discrete stator angle setpoint (Vs (R) ) at the certain sampling times and a quasi-continuous, from the stator frequency setpoint (fs (R) ), which interpolates between the discrete angles in the sampling interval. 2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Zähler (2), der zu bestimmten Abtastzeitpunkten über ein erstes Zwischenregister (1) mit dem Ständerwinkelsollwert (V'S(r)) voreingestellt wird, sowie ein durch einen Generator (4) getakteter, programmierbarer Teiler (5), der über ein zweites Zwischenregister (3) mit dem Ständerfrequenzsollwert (fs(R)) geladen wird, vorgesehen sind und daß der Ausgang des programmierbaren Teilers (5) mit dem Zähleingang des Zählers (2), dessen Zählrichtungssteuerung über ein drittes Zwischenregister (6) erfolgt, verbunden ist, und daß der Zählerausgang auf einen Eingang eines Ansteuerautomaten (7), dem zu den Abtastzeitpunkten von einem digitalen Regler über ein viertes Zwischenregister (8) der Amplitudenwert der Ausgangswechselgröße des Umrichters zugeführt wird, geschaltet ist.2. A circuit arrangement for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a counter (2) which is preset at certain sampling times via a first intermediate register (1) with the stator angle setpoint (V'S (r)), as well as by a generator ( 4) clocked, programmable divider (5), which is loaded via a second intermediate register (3) with the stator frequency setpoint (fs (R) ) are provided, and that the output of the programmable divider (5) with the count input of the counter (2) whose counting direction control is effected via a third intermediate register (6), and in that the counter output is fed to an input of an automatic control unit (7) at the sampling instants of a digital controller via a fourth intermediate register (8) the amplitude value of the output alternating variable of the converter is, is switched. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein Analogmultiplexer (9) und ein A/D-Wandler (10), über die dem Ansteuerautomat die Istwerte der Motorphasenströme bei der Realisierung von Transistorumrichtern zugeführt werden, vorgesehen sind.3. A circuit arrangement according to claim 2, characterized in that an analog multiplexer (9) and an A / D converter (10), via which the drive the actual values of the motor phase currents are supplied in the realization of transistor converters, are provided. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur diskreten Bildung von zeitlich hochaufgelösten elektrischen Wechsel- bzw. Drehstromgrößen zur Steuerung und Regelung von Drehfeldmaschinen über Frequenzumrichter. Die Erfindung ist insbesondere für eine Anwendung zur feldorientierten Regelung von Drehstrom-Asynchronmotoren auf dem Gebiete der Drehstrom-Antriebstechnik vorgesehen.The invention relates to a method and a circuit arrangement for the discrete formation of temporally high-resolution electrical alternating or three-phase current variables for controlling and regulating rotary field machines via frequency converters. The invention is particularly intended for an application for field-oriented control of three-phase asynchronous motors in the field of three-phase current drive technology. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Unter Verwendung einer analogen Signalverarbeitung werden in einem bekannten kontinuierlichen Verfahren Wechselgrößen in Form von Sinusfunktionen veränderlicher Amplitude, Frequenz und Phase bereitgestellt, die als Steuersignale zur Bildung von Ansteuerimpulsen eines Wechselrichters, basierend auf einer Pulsbreitenmodulation nach dem Unterschwingungsverfahren dienen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die zur Realisierung erforderliche analoge Informationselektronik, die einen sehr hohen schaltungstechnischen Aufwand notwendig macht. Die Auswahl der in einem digitalen Speicher hinterlegten Funktionswerte zur Bildung von Steuergrößen über diskrete Winkelwerte nach einem bekannten diskreten Verfahren wird in der Weise vorgenommen, indem deren Auflösung von der Wahl der Abtastzeiten der übergeordneten Signalverarbeitung abhängt. Zur Erreichung möglichst geringer Zykluszeiten des Reglers sind hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten erforderlich, deren Grenzen durch die Halbleitertechnologie vorgegeben werden. Bei den derzeit mit Mikrorechner-Mehrgrößenreglern erreichbaren Abtastzeiten von ca. 1 ms wird die erforderliche Winkelauflösung von 8 bis 12 Bit nur bei sehr niedrigen Frequenzen erreicht.Using analog signal processing, in a known continuous process, alternating quantities of sine functions of variable amplitude, frequency and phase are provided which serve as control signals for forming drive pulses of an inverter based on pulse width modulation after the undershoot process. A disadvantage of this method is the necessary for the realization of analog information electronics, which makes a very high circuit complexity necessary. The selection of the function values stored in a digital memory for the formation of control variables over discrete angle values according to a known discrete method is carried out in such a way that their resolution depends on the choice of the sampling times of the superordinate signal processing. To achieve the lowest possible cycle times of the controller high processing speeds are required, the limits of which are predetermined by the semiconductor technology. With the sampling times of approx. 1 ms currently achievable with microcomputer multivariable controllers, the required angular resolution of 8 to 12 bits is achieved only at very low frequencies. Ziel der ErfindungObject of the invention Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik im Hinblick auf eine Aufwandsreduzierung und Erhöhung der Gebrauchswerteigenschaften durch eine hohe Winkelauflösung.The invention aims at avoiding the disadvantages of the prior art in terms of a reduction in effort and increasing the utility value properties by a high angular resolution. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.The technical problem which is solved by the invention. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Bildung von Winkelwerten, die eine exakte zeitliche Darstellung und Erzeugung von Drehstromgrößen ermöglichen, unter Verwendung eines Ansteuerautomaten sowie Regler und Stellgliedansteuerung, zu schaffen.The invention is based on the object to provide a method and a circuit arrangement for the formation of angle values, which allow an exact time representation and generation of three-phase magnitudes, using a Ansteuautomaten and controller and actuator control to create. Merkmale der ErfindungFeatures of the invention Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Weise gelöst, daß der für die Steuerung und Regelung des Umrichters erforderliche Winkelwert zur Weiterverarbeitung durch den Ansteuerautomaten aus dem diskreten Winkelsollwert zu bestimmten Abtastzeitpunkten und einen quasikontinuierlichen, aus dem Frequenzsollwert abgeleiteten Anteil, der eine Interpolation zwischen den diskreten Winkelwerten im Abtastintervall vornimmt, zusammengesetzt wird. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß ein Zähler, der zu bestimmten Zeitpunkten über ein erstes Zwischenregister mit dem Winkelsollwert voreingestellt wird, sowie ein durch einen Generator getakteter, programmierbarer Teiler, der über ein zweites Zwischenregister mit dem Frequenzsollwert geladen wird, vorgesehen sind und daß der Ausgang des programmierbaren Teilers mit dem Zähleingang des Zählers, dessen Zählrichtungssteuerung über ein drittes Zwischenregister erfolgt, verbunden ist und daß der Zählerausgang auf einen Eingang des Ansteuerautomaten, dem zu den Abtastzeitpunkten von einem digitalen Regler über ein viertes Zwischenregister der Amplitudenwert der Ausgangswechselgröße zugeführt wird, geschaltet ist. Gemäß weiterer Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind ein Analogmultiplexer und ein.A/D-Wandler, über die dem Ansteuerautomaten die Istwerte der Motorphasenströme zugeführt werden, vorgesehen.The object underlying the invention is achieved with the method according to the invention in such a way that the required for the control and regulation of the inverter angle value for further processing by the Ansteuautomaten from the discrete setpoint angle at certain sampling times and a quasi-continuous, derived from the frequency reference component, the makes an interpolation between the discrete angle values in the sampling interval, is composed. The circuit arrangement according to the invention for carrying out the method according to the invention provides that a counter, which is preset at certain times via a first intermediate register with the angle setpoint, and a programmable divider clocked by a generator, which is loaded via a second intermediate register with the frequency setpoint, are provided and that the output of the programmable divider is connected to the count input of the counter, the counting direction control via a third intermediate register, and that the counter output to an input of the Ansteuautomaten, at the sampling times of a digital controller via a fourth intermediate register of the amplitude value of the Output change size is supplied, is connected. According to a further embodiment of the circuit arrangement according to the invention, an analog multiplexer and an analogue-to-digital converter, via which the actual values of the motor phase currents are supplied to the automatic control devices, are provided.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3536483A1 (en) * 1985-10-12 1987-06-25 Bosch Gmbh Robert Circuit arrangement for highly dynamic control of a multi-phase asynchronous machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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