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.