DD276374A1

DD276374A1 - Verfahren zum schalten der wendeschuetze von drehzahlgeregelten umkehrantrieben mit drehstrom-asynchronmaschinen mit schleifringlaeufer

Info

Publication number: DD276374A1
Application number: DD32093688A
Authority: DD
Inventors: Josef Sternkopf; Hans Schieke; Bernd Lange
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1990-02-21

Abstract

Das Verfahren, das sich fuer drehzahlgeregelte Umkehrantriebe mit Drehstrom-Asynchronmaschinen mit Schleifringlaeufer, die im Staender- bzw. Laeuferkreis ueber Drehstromsteller gespeist werden, eignet, ist insbesondere fuer die Anwendung bei Kranantrieben vorgesehen. Zur Verbesserung der dynamischen Eigenschaften der Drehzahlregelung bei Anfahr- und Umschaltvorgaengen wird bei einer Sperrung der Ansteuerimpulse fuer die Ventile des Drehstromstellers der P-Anteil eines zwischen dem Drehzahlregler und der Umschaltlogik angeordneten P-Verstaerkers auf Werte P1 erhoeht und gleichzeitig der PI-Drehzahlregler auf einen P-Regler umgeschaltet. Mit Freigabe der Ansteuerimpulse wird der P-Anteil des P-Verstaerkers auf den Wert P1 eingestellt und der Drehzahlregler wieder auf PI-Verhalten umgeschaltet.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten der Wendeschütze von d ahzahlgeregelten Umkehrantrieben mit Drehstrom-Asynchronmaschinen mit Schleifringläufer, die im Ständer- bzw. Läuferkrsis über Drehstromsteller gespeist werden. Sie ist insbesondere für Kranantriebe geeignet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Im Kranbau werden drehzahlgeregelte Umkehrantriebe für den 4-Guadranten-Betrieb mit Drehstrom-Asynchronmaschinen mit Schleifringläufer realisiert. Die Asynchronmaschinen werden dabei über Thyristor-Drehstromsteller gespeist. Die Drehzahlregelung, der im allgemeinen eine Stromregelung unterlagert ist, erfolgt über eine Anschnittsteuerung der Ständer- bzw. der Läuferspannungen der Asynchronmaschine. Der 4-Quadranten-Betrieb wird durch ständerseitig angeordnete Wendeschütze ermöglicht, die eine Umschaltung des Drehfeldes bewirken und die je nach Moment- und Drehrichtungsanforderung von einer Urnschalllogik gesteuert werden.

Ein bei 4-Quadranten-Antrieben bekanntes Prinzip ist, daß die Umschaltlogik die Polarität der Ausgangsspannung des Drehzahlreglers über einen sogenannten Stromsollwerttrigger auswertet, nach dem Nullwerden des Stromes das eingeschaltete Wendeschütz ab- und danach das erforderliche Wendeschütz einschalten. Zur Vermeidung von Fehlumschaltungen der Wendeschütze infolge der Welligkeit der Drehzahlreglerausgangsspannung weist der Stromsollwerttrigger eine Hysterese auf, so daß es nur bei einer eindeutigen Polaritätsänderung der Drehzahlreglerausgangsspannung zu einer Umschaltung der Wendeschütze kommt.

Der Drehzahlregler ist im allgemeinen ein proportional und integral wirkender PI-Regler. Beim Kranbau besteht ferner die Forderung, bei längerem Stillstand des Antriebes die Wendeschütze abzuschalten.

Bei dem bekannten Prinzip der Einschaltung der Wendeschütze über die Umschaltlogik ergibt sich als Nachteil, daß - ausgehend vom Stillstand des Antriebes - bei einem Anfahrvorgang mit dem Meisterschalter (Drehzahlsollwertgeber) zunächst ein Drehzahlsollwert vorgegeben werden muß, um den Drehzahlregler an seinem Ausgang auf den Ansprechwert des Stromsollwcrtkomparators der Umschaltlogik zu steuern. Da der Drehzahlregler ein PI-Regler ist, ist dio Zeit bis zum Erreichen des Ansprechwertes des Stromsollwertkomparators von der Höhe des vorgegebenen Drehzahlsollwertes und von der Beschattung des Drehzahlreglers (P-Anteil, I-Anteil) abhängig. Nach Erreichen des Ansprechwortes des Stromsollwertkomparators wird von der Umschaltlogik der Befehl zur Einschaltung des erforderlichen Wendeschützes gegeben. Während der Einschaltzeit des Wendeschützes, die bis zu etwa 50ms betragen kann, wird der Pl-Drehzahlregler durch den vorgegebenen Drehzahlsollwert weiter aufgesteuert. Erst wenn der Einschaltvorgang des Wendeschützes sicher beendet ist, können bei der Ständerregelung (Anschnitt der Ständerspannungen) die Ansteuerimpulse für die Ventile des Drehstromstellers

freigegeben werden. Bei der Läuferregolung (Anschnitt der Läuferspannungen) können die Ansteuerimpulse im allgemeinen erst nach einer weiteren Verzögerungszeit freigegeben werden, da die Synchronisierspannungen für die Ansteuereinrichtung erst nach dem Zuschalten des jeweiligen Wendeschüt.'.es anliegen und der Einschwingvorgang für die gefilterten Synchronisierspannungen abgewartet werden muß. Der beschriebene Ablauf führt dazu, daß zu dem Zeitpunkt der Freigabe der Ansteuerimpulse die Ausgangsspannung des Drehzahlreglers bereits einen großen Wert -u.U. sogar den Begrenzungswert erreicht hat.

Da die Drehzahlreglerausgangsspannung den Stromsollwert für die unterlagerte Stromregelung darstellt, fließt beim Anfahrvorgang ein großer Strom, der unzulässige Beschleunigungs- und Ruckwerte des Antriebes sowie stärkeren mechanischen Verschleiß von Getrieben und Rädern zur Folge hat. Der in diesem Fall zu hoch aufgeladene Rückführungskondensator des Pl-Drehzahlreglers führt ferner zu dem bekannten Überschwingen der Drehzahl bei Hochlauf des Antriebes auf den vorgegebenen Drehzahlsollwert. Ähnliche Machteile wie beim Anfahrvorgang ergeben sich bei jedem Umschaltvorgang der Wendeschütze bei drehender Maschine, z.B. beim Übergang von Treiben (Motorbetrieb) auf Bremsen (Gegenstrombremsbetrieb) und umgekehrt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, die bokannten Nachteile, die sich beim Schalten der Wendeschütze ergeben, zu vermeiden und die dynamischen Eigenschaften der Drehzahlregelung bei Anfahr- und Umschaltvorgängen zu verbessern.

Die technische Aufgabe, die durch d,^:e Erfindung gelöst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schalten dtr Wendeschütze von drehzahlgeregelten Umkehran'.rieben mit über Drehstromsteller gespeisten Drehstrom-Asynchronmaschinen mit Schleifringläufer zu schaffen, das bei Auslenkung des Drehzahlsollwertyebers aus der Nullstellung eine möglichst schnelle Einschaltung des erforderlichen Wendeschützes bewirkt und ein Aufsteuern des Drehzahlreglers in der Startphase sowie während des Umschaltvorganges der Wendeschütze mit den daraus resultierenden Nachteilen verhindert.

Merkmale der Erfindung Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß didurch gelöst, daß bei einer Sperrung d>'.r Ansteuerimpulse für die Ventile des Drehstromstellers der P-Anteil eines zwischen dem Drehzahlregler und der Unuchaltlogik angeordneten P-Verstärkers mit

steuerbarem Proportionalantnil auf Werte P > 1 erhöht wird, während bei einer Froigabe der Ansteuerimpulse der P-Anteil des

P-Verstärkers auf den Wert P = 1 eingestellt wird. Gleichzeitig mit der Erhöhung den P-Anteils des P-Verstärkers wird der Pl- Drehzahlregler auf einen Proportional-Regler umgeschaltet. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird mit der Nullstellung des Drehzah'sollwertgebers des Antriebes und bei Unterschreitung eines vorgegebenen Wertet für die Drehzahl des Antriebes die mechanische Bremse zum Einfallen gebracht. Bei Nullstellung des Drehzahlsollwertgebers und Rückmeldung über das Einfallen der mechanischen Bremse werden die Wondeschütze zeitverzögert abgeschaltet. Das Abschaltsignal für die Wendeschütze bewirkt ferner eine unverzögerte Sperrung

der Ansteuerimpulse für die Ventile des Dreh« tromstollers.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird gleichzeitig mit der Sperrung der Ansteuerimpulse für die Ventile des Drehstromstellers eine Herabsetzung der Strombegrenzung auf den Wert Null vorgenommen und nach Freigabe der Ansteuerimpulse die Strombegrenzung zeitverzögert nach einer e-Funktion auf den eingestellten Wert geführt. Ausführungsbelsplel Dio Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einer Figur, die die Anordnung eines drehzahlgeregelten Hubwerkantriebes mit einer Drehstrom-Asynchronmaschine mit Schleifringläufer und Spannungsanschnittsteuerung im Ständer darstellt, beschrieben.

Der Ständer des Drehstrom-Asynchronmotors 1 wird in bekannter Weise über einen Drehstromsteller 2 gespeist. Der Asynchronmotor 1 treibt über ein Getriebe 3 die Seiltrommel 4 eines Hubwerkes an. Zwischen dem Drehstromsteller 2 und dom Motor 1 befinden sich die Wendeschütze K1 und K 2. An die Schleifringe des Asynchronmotors 1 sind die Läuforzusatzwiderstände 5 angeschlossen. Die einzelnen Stufen der Läuferzusatzwiderstände werden über die Läuferschütze K 40, K41, K42 geschaltet. Die Ansteuereinrichtung 6 liefert die Ansteuerimpulse für die Thyristoren des Drehstromstellers 2. Eine Sperrung der Ansteuerinipulse erfolgt mit L-Pegel des Signals LSI, das im Logikblock 7 gebildet wird. Parallel zur Impulssperrung erfolgt im allgemeinen eine Zwangssteuerung des Stromreglers 8 in Richtung maximale Zündverzögerung. Die Regelung besteht aus dem unterlagerten Ständerstromregelkreis mit dem Stromregler 8, dem Strommeßglied 9 und den Stromwandlern 10 und au* dem überlagerten Drehzahlr^gelkreis mit dem Pl-Drehzahlregler 11, der Tachomaschine 12 zur Erfassung des Drehzahlistwertes n,„, dem Drehzahlsollwcrtgeber 13 und dem Drehzahlsollwertintegrator 14. Die Ausgangsspannung des Drehzahlreglers 11 stellt den Ständerstromsollwert dar. Die maximale positive und negative Ausgangsspannung dos Drehzahlreglers 11 werden durch das Begrenzungsglied 15, das einstellbar und stouerbar ist, begrenzt. Die Ausgangsspannung des Drehzahlreglers 11 wird entweder direkt über den Schalter 16 oder negiert über den Umkehrverstärker 18 und den Schalter 17 als Stromsollwert auf den Stromreglcr 8 geführt. Die Schalter 16 und 17 werden von einer Umschaltlogik 19 gesteuert, die auch über die Schalteinrichtung 20 die Einschaltsignale für die 'Wendeschutze K1, K2, fur die Läuferschütze K40, K41, K42 und für das Bremslüfterschütz K3 bereitstellt. Dio Umschaltlogik 19 schaltot in Abhängigkeit von der Polarität der Ausgangsspannung des Drehzahlreglers 11 das erforderliche Wendeschütz ein. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich zwischen dom Ausgang dos Drehzahlreglers 11 und der

Umschaltlogik 19 ein P-Verstärker 21, dessen Proportionalanteil in Abhängigkeit des Signals LSI zur Impulssperrung steuerbar ist. Durch dasselbe Signal ist auch der Rückführungskondensator Cr des Drehzahlreglers 11 kurzschließbar. Das Signal LSI wirkt dabei so, daß bei einer Sperrung der Impulse (LSI = L-Pegel) der P-Anteil des P-Verstärkers 21 aufwerte P > 1 erhöht wird, während bei einer Freigabe der Impulse (LSI = Η-Pegel) der P-Anteil des P-Verstärkers 21 auf P = 1 gestellt wird. In Verbindung mit der Erhöhung des P-Anteils des P-Verstärkers 21 wird der Rückführungskondensator Cr des Drehzahlreglers 11 kurzgeschlossen und der Drehzahlregler damit auf einen Proportional-Regler umgeschaltet. Bei stehendem Antrieb sind die Wendeschütze K1, K 2 abgeschaltet und die Ansteuerimpulse für die Thyristoren des Drehstromstellers 2 gesperrt. Der Drehzahlregler 11 ist damit ein Proportional-Regler, der P-Verstärker 21 besitzt für den P-Anteil den Wert P > 1, beispielsweise kann der Wert P ° 10 gewählt sein. Bei einer Auslenkung des Drehzahlsollwertgebers 13 aus der Nullage reicht - bedingt durch den hohen P-Anteil des P-Verstärkers 21 - bereits ein kleiner Drehzahlsollwert aus, um den Ansprechwert des Stromsollwertkomparators 19.1 der Umschaltlogik 19 zu erreichen. Die Ansprechempfindlichkeit kann durch Veränderung des P-Anteils des P-Verstärkers 21 beeinflußt werden. Mit dem Erreichen des Ansprechwertes des Stromsollwertkomparators 19.1 wird von der Umschaltlogik 19 der Befehl zur Einschaltung des erforderlichen Wendeschützes gegeben. Während der Einschaltzeit des Wendeschützes bleibt der Drehzahlregler 11 ein Proportional-Regler, d. h. ein Aufsteuern des Drehzahlreglers und eine Aufladung des Rückführkondensators C_R entfalten. Erst mit der Freigabe der Ansteuerimpulse nach dem sicheren Einschalten des betreffenden Wendeschützes und dem Ablauf einer bei der Läuferregelung notwendigen Verzögerungszeit erfolgt eine Umschaltung des Drehzahlreglers 11 zum PI-Regler und eine Herabsetzung des P-Anteils des P-Verstärkers 21 auf den Wert P = 1, so daß die bei dem Regelvorgang auf der Ausgangsspannung des Drehzahlreglers vorhandenen Oberwellen nicht zu Fehlumschaltungen führen können. In Ausgestaltung der Erfindung erfolgt bei der Sperrung der Ansteuerimpulse auch eine Harabsetr mg der Strombegrenzung auf den Wert Null. Nach der Freigabe der Ansteuerimpulse wird die Strombegrenzung zeitverzögert nach einer e-Funktion auf den eingestellten Wert geführt. Dadurch werden insbesondere beim Durchreißen des Drehzahl*ollwertgebere beim Anfahrvorgeng, Stromstöße und damit verbundene große Beschleunigungen vermieden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erlindung wird die mechanische Bremse zum Einfallen gebracht, wenn .sich der Drehzahlsollwertgeber 13 des Antriebes in Nullstellung befindet und die Drohzahl des Antriebes einen voi gegebenen Wert unterschreitet. Hierzu erhält die Umschaltlogik 19 die Informationen über r<ie Stellung des Drehzahlsollwertgsbers 13 und über den Drehzahlistwert n,„. Die Wendeschütze K1, K2 werden zeitverzögert abgeschaltet, wenn sich der Drehzahlsollwertgeber 13 in Nullstellung befindet und die Umschaltlogik 19 ein Rückmoldesignal über das Einfallen der mechanischen Bremse erhöht. Das Abschaltsignal für die Wendeschütze K1, K2 bewirkt über den Logikblock 7 eine unverzögerte Sperrung der Ansteuerimpulse für die Thyristoren des Drehstromstellers 2

Das erfindungsgomäße Verfahren hat folgende Vorteile:

- Bei Auslenkung des Drehzahlsollwertgebers aus der Nullstellung bewirkt bereits ein kleiner Drehzahlsollwert, daß der Befehl für die Einschaltung des angeforderten Wendeschützes unv>5rzögert erfolgt.

- Während des Einschaitvorganges des angeforderten Wendeschützes bei noch gesperrten Ansteuerimpulsen wird ein Aufsteuern des Drehzahlreglers vermieden. Dadurch können beim Anfahrvorgang unzulässige Beschleunigung- und Ruckwerte des Antriebes und daraus resultierender mechanischer Verschleiß von Getrieben und Rädern verhindert werden.

- Ein Aufsteuern des Drehzahlreglers und die damit verbundenen Nachteile werden auch während des Umschaltvorganges der Wendeschütze vermieden.

- Ein Durchreißen des Drehzahlsollwertgebers beim Anfahrvorgeng hat keine nachteiligen Auswirkungen auf den Stromanstieg und die Stromhöhe nach der Impulsfreigabe zur Folge.

- Es kann beim Stillsetzen des Antriebes kein Durchsacken der Last auftreten.

Claims

1. Verfahren zum Schalten der Wendeschütze von drehzahlgeregelten Umkehrantrieben mit Drehstrom-Asynchronmaschinen mit Schleifringläufer, die im Ständer- oder im Läuferkreis über Drehstromsteller gespeist werden, insbesondere für Kranantriebe, wobei der Drehzahlregelung eine Ständerstromregelung unterlagert ist und eine Umschaltlogik in Abhängigkeit von der Polarität der Ausgangsspannung des Pl-Drehzahlreglers die Wendeschütze schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Sperrung der Ansteuerimpulse für die steuerbaren Ventile des Drehstromstellers [2) der P-Anteil eines zwischen dem Drehzahlregler (11) und der Umschaltlogik (19) angeordneten P-Verstärkers (21) mit steuerbarem Proportionalanteil aufwerte P > 1 erhöht wird, während bei einer Freigabe der Ansteuerimpulse der P-Anteil des P-Verstärkers (21) auf den Wert P = 1 eingestellt wird, und daß gleichzeitig mit der Erhöhung des P-Anteils des P-Verstärkers (21) der Pl-Drehzahlregler (11) auf einen Proportional-Reglor umgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Nullstellung des Drehzahlsollwertgebers (13) des Antriebes und bei Unterschreitung eines vorgegebenen Wertes für die Drehzahl des Antriebes die mechanische Bremse zum Einfallen gebracht wird, daß mit der Nullstellung des Drehzahlsollwertgebers (13) und bei einer Rückmeldung über das Einfallen der mechanischen Bremse die Wendeschütze (K 1; K 2) zeitverzögert abgeschaltet werden, und daß das Abschaltsignal für die Wendeschütze (K 1; K 2) eine unverzögerte Sperrung der Ansteuerimpulse für die steuerbaren Ventile des Drehstromstellers (2) bewirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Sperrung der Ansteuerimpulse für die steuerbaren Ventile des Drehstromstellers (2) eine Herabsetzung der Strombegrenzung auf den Wert Null erfolgt, und daß nach Freigabe der Ansteuerimpulse dh Strombegrenzung zeitverzögert nach einer e-Funktion auf den eingestellten Wert geführt wird.