DE10162372A1 - Operating electric motor supplied by frequency converter involves storing frequency and amplitude values in learning cycle, applying voltage corresponding stored values in manufacturing - Google Patents
Operating electric motor supplied by frequency converter involves storing frequency and amplitude values in learning cycle, applying voltage corresponding stored values in manufacturingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines von einem Frequenzumrichter gespeisten Elektromotors, insbesondere eines Drehfeldmotors, der als drehzahlveränderlicher Antrieb für eine hydraulische Verstellpumpe einer zyklisch arbeitenden Spritzgießmaschine dient, und eine Steuereinrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens. The invention relates to a method for operating one of an electric motor fed by a frequency converter, in particular a rotating field motor, which as a variable speed Drive for a hydraulic variable pump of a cyclic working injection molding machine, and one Control device for performing such a method.
Aus der Druckschrift DE 43 35 403 C1 ist es bekannt, einen als Aktuator dienenden hydraulischen Zylinder einer Spritzgießmaschine durch eine von einem drehzahlverstellbaren Elektromotor angetriebene hydraulische Verstellpumpe entsprechend einem für einen Fertigungszyklus vorgegebenen Mengenprofil mit Druckmittel zu versorgen. Die dem Zylinder zugeführte Druckmittelmenge ist durch das Produkt aus dem Fördervolumen der Verstellpumpe und der Drehzahl des Elektromotors bestimmt. Die Drehzahl des Elektromotors wird entsprechend einem Drehzahlprofil gesteuert, das den Druckmittelbedarf des Zylinders während eines Zyklusses berücksichtigt. Um auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen die Aktuatoren mit der von ihnen benötigten Druckmittelmenge versorgen zu können, ist die Drehzahl des Elektromotors in der Regel größer als erforderlich gewählt. Die Feinsteuerung der dem Zylinder zugeführten Druckmittelmenge erfolgt dabei durch Veränderung des Fördervolumens der Verstellpumpe. Ein Frequenzumrichter wandelt eine elektrische Netzwechselspannung mit konstanter Frequenz in eine Gleichspannung um und diese Gleichspannung weiter in eine Wechselspannung mit steuerbarer Frequenz. Diese Spannung ist dem Elektromotor als Speisespannung zugeführt. Die Frequenz der von dem Frequenzumformer abgegebenen Speisespannung bestimmt die Drehzahl des Elektromotors. From the publication DE 43 35 403 C1 it is known to have a serving as an actuator hydraulic cylinder Injection molding machine by one of a speed adjustable Electric motor driven hydraulic variable pump accordingly a quantity profile specified for a production cycle to supply with pressure medium. The one fed to the cylinder The pressure medium quantity is the product of the delivery volume the variable displacement pump and the speed of the electric motor certainly. The speed of the electric motor becomes corresponding controlled a speed profile that the pressure medium requirement of Cylinder considered during a cycle. Too too under unfavorable operating conditions the actuators with the to be able to supply the amount of pressure medium required by you, the speed of the electric motor is usually greater than required selected. The fine control of the cylinder The quantity of pressure medium supplied is changed the delivery volume of the variable pump. A frequency converter converts an electrical AC voltage with constant Frequency into a DC voltage and this DC voltage further into an AC voltage with controllable frequency. This voltage is the electric motor as supply voltage fed. The frequency of the output from the frequency converter The supply voltage determines the speed of the electric motor.
Um insbesondere bei einem Drehfeldmotor die Forderung nach einem konstanten Fluß zu erfüllen, muß bei einer Änderung der Frequenz der Speisespannung zusätzlich die Amplitude der Speisespannung verstellt werden. Hierbei wird unter der Voraussetzung, daß der Elektromotor mit Nennlast beaufschlagt ist, als Näherung ein linearer Zusammenhang zwischen der Frequenz und der Amplitude der Speisespannung zugrunde gelegt. Geht man von einem derartigen Zusammenhang aus, stellt sich bei Nennlast näherungsweise ein optimaler Winkel zwischen Strom und Spannung des Elektromotors ein. Dieser Winkel wird allgemein mit φ bezeichnet. Der Kosinus dieses Winkels ist der auch auf dem Typenschild eines Elektromotors angegebene Verschiebungsfaktor cos φ. Wählt man die Amplitude der Speisespannung entsprechend dem für Nennlast geltenden Zusammenhang zwischen der Frequenz und der Amplitude der Speisespannung, ist der Winkel φ bei Teillast zu groß. Durch Absenken der Amplitude der Speisespannung für den Elektromotor läßt sich der Winkel φ so weit verringern, bis er einen der Belastung des Elektromotors entsprechenden optimalen Wert annimmt oder bis die Amplitude der Speisespannung einen durch die Bauart des Elektromotors bedingten Wert erreicht, der nicht unterschritten werden darf. Die Absenkung der Amplitude der Speisespannung bei Teillast erfolgt stufenweise in mehreren Schritten, wobei der Verschiebungsfaktor cos φ aus dem meßtechnisch ermittelten zeitlichen Versatz zwischen der Speisespannung und dem Strom errechnet wird. Da die Amplitude der Speisespannung in Abhängigkeit von dem jeweiligen Arbeitspunkt des Elektromotors und den vorgegebenen Parametern in mehreren Schritten stufenweise verringert wird, ist die Zeitspanne bis die Amplitude der Speisespannung ihren Endwert erreicht hat, unterschiedlich groß. To meet the demand, particularly for a three-phase motor to meet a constant flow must change the Frequency of the supply voltage also the amplitude of the Supply voltage can be adjusted. Here is under the Prerequisite that the electric motor is loaded with nominal load is, as an approximation, a linear relationship between the Frequency and the amplitude of the supply voltage are used. If one assumes such a connection, it turns out at nominal load approximately an optimal angle between Current and voltage of the electric motor. This angle will generally designated φ. The cosine of this angle is the one specified on the nameplate of an electric motor Displacement factor cos φ. Choosing the amplitude of the Supply voltage corresponding to that applicable for nominal load Relationship between the frequency and the amplitude of the Supply voltage, the angle φ is too large at partial load. By lowering the amplitude of the supply voltage for the electric motor the angle φ decrease until it becomes one of the Load of the electric motor corresponding optimal value assumes or until the amplitude of the supply voltage through the design of the electric motor conditional value that must not be undercut. Decrease in amplitude the supply voltage at partial load takes place gradually in several steps, the displacement factor cos φ from the metrologically determined temporal offset between the Supply voltage and the current is calculated. Because the amplitude the supply voltage depending on the respective Operating point of the electric motor and the specified parameters is gradually reduced in several steps Time span until the amplitude of the supply voltage reaches its final value has reached different sizes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das eine weitere Energieeinsparung, insbesondere in Teillastbereichen eines Fertigungszyklusses, erlaubt, sowie eine Steuereinrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens. The invention has for its object a method of Specify the type mentioned above, which is another Energy saving, especially in part load areas Manufacturing cycle, allowed, and a control device for Implementation of such a procedure.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und hinsichtlich der Steuereinrichtung mit den im Anspruch 2 angegebenen Merkmalen gelöst. This object is achieved with regard to the Method with the features specified in claim 1 and with regard to the control device with the in claim 2 specified features solved.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen An embodiment of the invention is as follows explained in more detail with reference to the drawings. Show it
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung zur Erzeugung der Speisespannung für den Elektromotor, Fig. 1 is a schematic representation of a control device for generating the supply voltage for the electric motor,
Fig. 2 ein Diagramm, in dem der zeitliche Verlauf der Leistung für die Dauer eines Zyklusses dargestellt ist, Fig. 2 is a graph in which the variation of the performance is shown for the duration of a cycle,
Fig. 3 ein Diagramm, in dem der zeitliche Verlauf der Drehzahl des Elektromotors sowie der Leistung für die Dauer eines Zyklusses dargestellt ist, Fig. 3 is a graph in which the time profile of the rotational speed of the electric motor and the output is shown for the duration of a cycle,
Fig. 4 ein Diagramm, in dem der zeitliche Verlauf der Amplitude der dem Elektromotor zugeführten Speisespannung während eines Lernzyklusses dargestellt ist, und Fig. 4 is a diagram showing the time course of the amplitude of the supply voltage supplied to the electric motor during a learning cycle, and
Fig. 5 ein Diagramm, in dem der zeitliche Verlauf der Amplitude der dem Elektromotor zugeführten Speisespannung während des Lernzyklusses und während eines Arbeitszyklusses dargestellt sind. Fig. 5 is a diagram showing the time course of the amplitude of the supply voltage supplied to the electric motor during the learning cycle and during a working cycle.
Die Fig. 1 zeigt eine Steuereinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung. Ein als Drehfeldmotor ausgebildeter Elektromotor 10 treibt eine hydraulische Verstellpumpe 11 an. Die Verstellpumpe 11 versorgt in der Fig. 1 nicht dargestellte Aktuatoren einer zyklisch arbeitenden Spritzgießmaschine aus einem Tank 12 mit hydraulischem Druckmittel. Eine Stelleinrichtung 13 verstellt den mit α bezeichneten Schwenkwinkel der Verstellpumpe 11 und damit ihr Fördervolumen entsprechend einem von einer Maschinensteuerung 15 abgegebenen Steuersignal yα. Um Kosten zu sparen, wird ein Elektromotor verwendet, bei dem die maximale Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl n geringer ist als die maximale Änderungsgeschwindigkeit des Schwenkwinkels α der Verstellpumpe 11. Ein Frequenzumformer 16 formt in einer Gleichrichterstufe 20 eine dreiphasige Netzwechselspannung u~N in eine Gleichspannung U= um, die von einem Kondensator 21 geglättet wird. Die Netzwechselspannung u~N besitzt üblicherweise eine feste Frequenz und eine konstante Amplitude. Eine Wechselrichterstufe 22 formt die Gleichspannung U= in eine dreiphasige Spannung u~ um, die dem Elektromotor 10 als Speisespannung zugeführt ist. Der Frequenzumrichter 16 steuert sowohl die Frequenz f als auch die Amplitude û der dem Elektromotor 10 zugeführten Spannung u~. Die Spannung u~ ergibt sich als zeitlicher Mittelwert von pulsweitenmodulierten Impulsen der Gleichspannung U= des Gleichstromzwischenkreises. Die Drehzahl n des Elektromotors 10 stellt sich entsprechend der Frequenz f der Spannung u~ ein. Fig. 1 shows a control device for performing the method according to the invention in a schematic representation. An electric motor 10 designed as a rotating field motor drives a hydraulic variable displacement pump 11 . The variable displacement pump 11 supplies actuators, not shown in FIG. 1, of a cyclically operating injection molding machine from a tank 12 with hydraulic pressure medium. An actuating device 13 adjusts the swivel angle of the variable pump 11 denoted by α and thus its delivery volume in accordance with a control signal y α emitted by a machine controller 15 . In order to save costs, an electric motor is used in which the maximum change speed of the rotational speed n is less than the maximum change speed of the swivel angle α of the variable pump 11 . A frequency converter 16 converts a three-phase mains alternating voltage u ~ N into a direct voltage U = in a rectifier stage 20 , which is smoothed by a capacitor 21 . The mains AC voltage u ~ N usually has a fixed frequency and a constant amplitude. An inverter stage 22 converts the direct voltage U = into a three-phase voltage u ~ , which is fed to the electric motor 10 as a supply voltage. The frequency converter 16 controls both the frequency f and the amplitude û of the voltage u ~ supplied to the electric motor 10 . The voltage u ~ results as the time average of pulse width modulated pulses of the direct voltage U = of the direct current intermediate circuit. The speed n of the electric motor 10 is set in accordance with the frequency f of the voltage u ~ .
Die Maschinensteuerung 15 führt dem Frequenzumformer 16 ein Stellsignal yn und ein Schaltsignal yt0 zu. Das Stellsignal yn bestimmt über den zeitlichen Verlauf der Frequenz f der Spannung u~ den zeitlichen Verlauf der Drehzahl n des Elektromotors 10 für die Dauer eines Fertigungszyklusses. Das Schaltsignal yt0 bestimmt den Beginn des jeweiligen Fertigungszyklusses. Innerhalb des Frequenzumformers 16 sind die Signale yn und yt0 einer Signalverarbeitungsschaltung 25 zugeführt. Das Schaltsignal yt0 ist außerdem einem Speicherglied 26 zugeführt. Die Signalverarbeitungsschaltung 25 formt das Stellsignal yn für die Drehzahl n unter Berücksichtigung des konstruktiven Aufbaus des Elektromotors 10 in ein Stellsignal yf für die Frequenz f um und leitet dieses an das Speicherglied 26 weiter. Der Signalverarbeitungsschaltung 25 sind zusätzlich zu den Signalen yn und yt0 zwei Eingangssignale ui und ii zugeführt, die ein Maß für die dem Elektromotor 10 zugeführte Speisespannung und den über die Wicklungen des Elektromotors 10 fließenden Strom sind. Die Signalverarbeitungsschaltung 25 ermittelt aus diesen Werten den Verschiebungsfaktor cos φ als zeitlichen Versatz zwischen der Speisespannung und dem Strom. Ausgehend von einem linearen Zusammenhang zwischen der Frequenz f und der Amplitude û der Speisespannung u~ des Elektromotors 10 bei Nennlast berechnet die Signalverarbeitungsschaltung 25 für Teillastbereiche innerhalb eines Fertigungszyklusses optimale Werte für die Amplitude û der Speisespannung u~. Anstelle des gemessenen Spannungssignals ui kann als Maß für die Speisespannung u~ der sich aus dem Zusammenhang zwischen der Frequenz f und der Amplitude û der Speisespannung u~ ergebende Wert der Amplitude û für die Ermittlung des Verschiebungsfaktors cos φ verwendet werden. Die so ermittelten Werte für die Amplitude û der Speisespannung u~ sind dem Speicherglied 26 als Stellsignal yû zugeführt. Wie weiter unten anhand der Fig. 2 bis 5 beschrieben wird, speichert das Speicherglied 26 während eines Lernzyklussses in bestimmten aufeinanderfolgenden Zeitabständen zusammengehörende Werte von Frequenz und Amplitude. In den Fertigungszyklen, die auf den Lernzyklus folgen, sind der Wechselrichterstufe 22 des Frequenzumrichters 16 nacheinander in dem Speicherglied 26 gespeicherte Wertepaare als Stellsignale yf* und yû* für die Frequenz und die Amplitude der Speisespannung u~ zugeführt, die die Frequenz f und die Amplitude û bestimmen, bis das Speicherglied 26 der Wechselrichterstufe 22 das jeweils nächste Wertepaar zuführt. The machine controller 15 supplies the frequency converter 16 with an actuating signal y n and a switching signal y t0 . The control signal y n determines the time course of the frequency f of the voltage u ~ the time course of the speed n of the electric motor 10 for the duration of a manufacturing cycle. The switching signal y t0 determines the start of the respective production cycle. Within the frequency converter 16 , the signals y n and y t0 are fed to a signal processing circuit 25 . The switching signal y t0 is also fed to a memory element 26 . The signal processing circuit 25 converts the control signal y n for the speed n into a control signal y f for the frequency f, taking into account the design of the electric motor 10, and forwards this to the memory element 26 . In addition to the signals y n and y t0, the signal processing circuit 25 is supplied with two input signals u i and i i , which are a measure of the supply voltage supplied to the electric motor 10 and the current flowing through the windings of the electric motor 10 . From these values, the signal processing circuit 25 determines the displacement factor cos φ as a time offset between the supply voltage and the current. Starting from a linear relationship between the frequency f and the amplitude û of the supply voltage u ~ of the electric motor 10 at nominal load, the signal processing circuit 25 calculates optimal values for the amplitude û of the supply voltage u ~ for part-load ranges within a manufacturing cycle. Instead of the measured voltage signal u i , the value of the amplitude û resulting from the relationship between the frequency f and the amplitude û of the supply voltage u ~ can be used as a measure of the supply voltage u ~ for determining the displacement factor cos φ. The values thus determined for the amplitude û of the supply voltage u ~ are supplied to the memory element 26 as an actuating signal y û . As will be described below with reference to FIGS. 2 to 5, the memory element 26 stores related values of frequency and amplitude during a learning cycle at certain successive time intervals. In the manufacturing cycles that follow the learning cycle, the inverter stage 22 of the frequency converter 16 is supplied successively with pairs of values stored in the storage element 26 as control signals y f * and y û * for the frequency and the amplitude of the supply voltage u ~ , which are the frequency f and determine the amplitude û until the storage element 26 feeds the next pair of values to the inverter stage 22 .
Die Fig. 2 zeigt beispielhaft den Leistungsbedarf P(t) einer Spritzgießmaschine während eines Spritzgießzyklusses als Linienzug 30. Der Spritzgießzyklus beginnt im Zeitpunkt t10. Von t10 bis t11 wird die Spritzgießform geschlossen und von t11 bis t12 verriegelt. Von t12 bis t13 wird das Spritzgießaggregat angefahren und von t13 bis t14 wird das Spritzgießmaterial in die Spritzgießform eingespritzt. Von t14 bis t15 wird Spritzgießmaterial nachgedrückt. Von t15 bis t16 erstreckt sich eine längere Nachkühlphase, in der nur eine geringe Leistung benötigt wird. Von t16 bis t17 wird die Spritzgießform aufgerissen, danach wird von t17 bis t20 das fertige Spritzgießteil aus der Spritzgießform ausgeworfen. Im Zeitpunkt t20 ist der Spritzgießzyklus beendet. Dieser Zeitpunkt ist gleichzeitig der Beginn eines neuen Spritzgießzyklusses, der in der gleichen Weise abläuft wie der erste Spritzgießzyklus. Die weiteren Spritzgießzyklen beginnen jeweils im Zeitpunkt tn0, wobei n eine ganze Zahl ist. FIG. 2 shows an example of the power requirement P (t) of an injection molding machine during an injection molding cycle as a line 30th The injection molding cycle begins at time t 10 . The injection mold is closed from t 10 to t 11 and locked from t 11 to t 12 . The injection molding unit is started up from t 12 to t 13 and the injection molding material is injected into the injection mold from t 13 to t 14 . Injection molding material is pressed in from t 14 to t 15 . A longer post-cooling phase extends from t 15 to t 16 , in which only a low output is required. The injection mold is torn open from t 16 to t 17 , after which the finished injection molded part is ejected from the injection mold from t 17 to t 20 . The injection molding cycle ends at time t 20 . This point in time is also the beginning of a new injection molding cycle, which proceeds in the same way as the first injection molding cycle. The other injection molding cycles each start at time t n0 , where n is an integer.
Die Fig. 3 zeigt noch einmal den zeitlichen Verlauf des Leistungsbedarfs P(t). In diesem Fall ist der Linienzug 30 gestrichelt dargestellt. Den Linienzug 30 umhüllt ein weiterer Linienzug 31, der den zeitlichen Verlauf der zugehörigen Drehzahl n(t) darstellt. Wegen der begrenzten maximalen Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl des Elektromotors 11 folgt der als ausgezogener Linienzug 31 dargestellte Drehzahlverlauf n(t) nur bei langsamen Änderungen dem Leistungsbedarf P(t). Bei schnelleren Änderungen des Leistungsbedarfs P(t) umhüllt der Linienzug 31 den Linienzug 30. Dagegen folgt der Drehzahlverlauf n(t) während der Nachkühlphase, die sich von t15 bis t16 erstreckt, dem zeitlichen Verlauf des Leistungsbedarfs P(t), wobei eine minimale Drehzahl nmin nicht unterschritten wird. FIG. 3 again shows the time course of the power consumption P (t). In this case, the line 30 is shown in dashed lines. The line 30 is enveloped by a further line 31 , which represents the time course of the associated speed n (t) . Because of the limited maximum rate of change of the speed of the electric motor 11 , the speed curve n (t) shown as a solid line 31 follows the power requirement P (t) only with slow changes. With faster changes in the power requirement P (t), the line 31 envelops the line 30 . In contrast, the speed curve n (t) during the after-cooling phase, which extends from t 15 to t 16 , follows the time curve of the power requirement P (t) , a minimum speed n min not being undershot.
Die Fig. 4 zeigt qualitativ den zeitlichen Verlauf der Amplitude û der Speisespannung u~ als ausgezogenen Linienzug. Wie oben ausgeführt, ändert sich die Amplitude û der Speisespannung u~ bei Nennlast näherungsweise proportional zu der Frequenz f. Dies betrifft die Abschnitte 32a von t10 bis t15 und 32b von t16 bis t20. Die gestrichelte Linie 32c zwischen den Zeitpunkten t15 und t16 entspricht der Amplitude û bei Nennlast. Dieser Wert ist bei Teillast aber größer als erforderlich. Um die Amplitude û von dem für Nennlast gültigen Wert auf den für Teillast optimalen Wert abzusenken, wird sie, wie anhand der Treppenlinie 32d zwischen den Zeitpunkten t15 und t15* dargestellt, stufenweise verringert, bis der Verschiebungsfaktor cos φ den für diese Teillast optimalen Wert erreicht hat. Diese Amplitude û wird vom Zeitpunkt t15* bis zum Ende der Nachkühlphase im Zeitpunkt t16 beibehalten. Die diese beiden Zeitpunkte verbindende Linie ist mit 32e bezeichnet. Die Fig. 4 zeigt, daß die Amplitude û der Speisespannung zwischen den Zeitpunkten t15 und t15* entsprechend der Linie 32d zu groß ist. Um elektrische Energie einzusparen, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in dem Speicherglied 26 für den Zeitraum t15 bis t15* der für den Zeitraum t15* bis t16 ermittelte Wert für die Amplitude û gespeichert. Diese Linie ist mit 32f bezeichnet. Der schraffierte Bereich zwischen der Treppenlinie 32d und der rückwärtigen Verlängerung 32f der Linie 32e gibt dabei den Bereich der möglichen Energieeinsparung wieder. Fig. 4 shows qualitatively the time course of the amplitude û of the supply voltage u ~ as a solid line. As stated above, the amplitude û of the supply voltage u ~ changes approximately proportional to the frequency f at nominal load. This applies to sections 32 a from t 10 to t 15 and 32 b from t 16 to t 20 . The dashed line 32 c between times t 15 and t 16 corresponds to the amplitude û at nominal load. However, this value is greater than necessary at partial load. In order to reduce the amplitude û from the value valid for the nominal load to the optimum value for the partial load, it is gradually reduced, as shown by the step line 32 d between the times t 15 and t 15 * , until the displacement factor cos φ is that for this partial load has reached optimal value. This amplitude û is maintained from time t 15 * until the end of the post-cooling phase at time t 16 . The line connecting these two points in time is designated 32 e. Fig. 4 shows that the amplitude û of the supply voltage between the times t 15 and t 15 * according to the line 32 d is too large. In order to save electrical energy, the value for the amplitude û determined for the period t 15 * to t 16 * is stored in the memory element 26 for the period t 15 to t 15 * in accordance with the inventive method. This line is designated 32 f. The hatched area between the stair line 32 d and the rear extension 32 f of the line 32 e represents the area of possible energy savings.
Die Fig. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf der Amplitude û der Speisespannung u~ für einen der auf den Lernzyklus t10 bis t20 folgenden Fertigungszyklen tn0 bis tm0, wobei für m die Beziehung m = n + 1 gilt. Der zeitliche Verlauf des Stellsignals yû* für die Amplitude û, den das Speicherglied 26 zusammen mit dem Stellsignal yf* für die Frequenz f der Wechselrichterstufe 22 zuführt, entspricht dem als ausgezogene Linie dargestellten Linienzug, der sich aus den Abschnitten 32a, 32f, 32e und 32b zusammensetzt. In dem Speicherglied 26 sind aufeinanderfolgende Wertepaare yf*, yû* für die Dauer eines Fertigungszyklusses gespeichert. Während der Fertigungszyklen tn0 bis tm0 beaufschlagt die Maschinensteuerung 15 das Speicherglied 26 zu Beginn jedes neuen Fertigungszyklusses mit dem Schaltsignal yt0. Das Speicherglied 26 führt dann der Wechselrichterstufe 22 nacheinander die für einen Fertigungszyklus gespeicherten Wertepaare yf*, yû* für die Steuerung der Speisespannung u~ zu. FIG. 5 shows the time course of the amplitude U of the supply voltage u ~ for one of the learning cycle t 10 to t 20 following production cycles t n0 m0 to t, wherein m for the relation m = n + 1 holds. The time course of the control signal y û * for the amplitude û, which the memory element 26 supplies together with the control signal y f * for the frequency f to the inverter stage 22 , corresponds to the line shown as a solid line, which results from sections 32 a, 32 f, 32 e and 32 b. Successive pairs of values y f * , y û * are stored in the memory element 26 for the duration of a production cycle. During the production cycles t n0 to t m0, the machine controller 15 applies the switching signal y t0 to the memory element 26 at the beginning of each new production cycle . The memory element 26 then supplies the inverter stage 22 with the value pairs y f * , y û * stored for a production cycle for the control of the supply voltage u ~ .
Im Zusammenhang mit der Fig. 4 wurde oben eine schrittweise Anpassung der Amplitude û der Spannung u~ bei Teillast durch Auswertung der der Signalverarbeitungsschaltung 25 zugeführten Eingangssignale ii und ui beschrieben, bei der in mehreren Schritten der Verschiebungsfaktor cos φ aus den jeweiligen Werten des Stroms und der Spannung ermittelt und die Amplitude û der Spannung u~ so lange verringert wird, bis der Verschiebungsfaktor cos φ den für die jeweilige Teillast optimalen Wert erreicht hat. Eine andere Möglichkeit der Ermittlung eines bei Teillast optimalen Wertes der Amplitude û der Spannung u~ für eine vorgegebene Frequenz f besteht in einer schrittweisen Verringerung der Amplitude û bei Teillast und Auswertung des Stromsignals 11, wobei die Amplitude û so lange verringert wird, bis das Stromsignal ii ein Minimum erreicht hat. Dabei kann die Amplitude û sowohl gemessen werden als auch aus dem Zusammenhang zwischen der Frequenz f und der Amplitude û entnommen werden. In dem Speicherglied 26 werden - wie im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 beschrieben - für die einzelnen Zeitpunkte eines Zyklusses zusammengehörende Stellsignale yf und yû für die Frequenz f bzw. für die Amplitude û als Wertepaare gespeichert. Während der Fertigungszyklen werden die gespeicherten Wertepaare dann der Wechselrichterstufe 22 als Stellsignale yf* und yû* zugeführt. In connection with FIG. 4, a step-by-step adjustment of the amplitude û of the voltage u ~ at partial load by evaluating the input signals i i and u i supplied to the signal processing circuit 25 has been described, in which the displacement factor cos φ from the respective values of Current and the voltage determined and the amplitude û of the voltage u ~ is reduced until the displacement factor cos φ has reached the optimum value for the respective partial load. Another possibility of determining an optimal value of the amplitude û of the voltage u ~ at a partial load for a predetermined frequency f is to gradually reduce the amplitude û at part load and evaluate the current signal 11 , the amplitude û being reduced until the current signal i i has reached a minimum. The amplitude û can be measured as well as taken from the relationship between the frequency f and the amplitude û. In the memory element 26 - as described in connection with FIGS. 4 and 5 - related control signals y f and y û for the frequency f and for the amplitude û are stored as value pairs for the individual times of a cycle. During the production cycles, the stored value pairs are then fed to the inverter stage 22 as control signals y f * and y û * .
Claims (2)
daß die Amplitude (û) der dem Elektromotor (10) zugeführten Spannung (u~) in Abhängigkeit von der Frequenz (f) derart verstellt wird, daß zwischen der Frequenz (f) und der Amplitude (û) der Spannung (u~) ein vorgegebener Zusammenhang (û = f(f)) eingehalten wird,
daß während mindestens eines Lernzyklussses (t10 bis t20) in bestimmten Zeitabständen zusammengehörende Werte von Frequenz (f) und Amplitude (û) in einem Speicherglied (26) als Wertepaare (yf*, yû*) abgelegt werden,
daß während des Lernzyklusses (t10 bis t20) ein Regelkreis in einem Teillastbereich (t15 bis t16) die Amplitude (û) der Spannung (u~) im Sinne eines konstanten Winkels (φ) zwischen dem Strom (ii) und der Spannung (ui) oder eines minimalen Stroms (ii) regelt, wobei die sich im eingeschwungenen Zustand ergebenden Wertepaare von Frequenz (f) und der Amplitude (û) als für die gesamte Dauer eines Teillastbereichs (t15 bis t16) maßgebende Wertepaare (yf*, yû*) in dem Speicherglied (26) abgelegt werden, und
daß in auf den Lernzyklus (t10 bis t20) folgenden Fertigungszyklen (tn0 bis tm0) der Elektromotor (10) mit einer Spannung (u~) beaufschlagt wird, deren Frequenz (f) und Amplitude (û) entsprechend den in dem Speicherglied (26) abgelegten Wertepaaren (yf*, yû*) gesteuert wird. 1. A method for operating an electric motor fed by a frequency converter, in particular a rotating field motor, which serves as a variable-speed drive for a hydraulic variable pump of a cyclically operating injection molding machine, characterized in that
that the amplitude (û) of the voltage (u ~ ) supplied to the electric motor ( 10 ) is adjusted as a function of the frequency (f) such that between the frequency (f) and the amplitude (û) of the voltage (u ~ ) predetermined relationship (û = f (f) ) is observed,
that during at least one learning cycle (t 10 to t 20 ), values of frequency (f) and amplitude (û) belonging together at certain time intervals are stored in a memory element ( 26 ) as pairs of values (y f * , y û * ),
that during the learning cycle (t 10 to t 20 ) a control loop in a partial load range (t 15 to t 16 ) the amplitude (û) of the voltage (u ~ ) in the sense of a constant angle (φ) between the current (i i ) and the voltage (u i ) or a minimum current (i i ), the resulting pairs of values of frequency (f) and amplitude (û) resulting in the steady state being decisive for the entire duration of a partial load range (t 15 to t 16 ) Pairs of values (y f * , y û * ) are stored in the memory element ( 26 ), and
that in the manufacturing cycles following the learning cycle (t 10 to t 20 ) (t n0 to t m0 ), the electric motor ( 10 ) is subjected to a voltage (u ~ ), the frequency (f) and amplitude (û) of which correspond to those in the Storage element ( 26 ) stored value pairs (y f * , y û * ) is controlled.
daß zeitlich aufeinander folgende, zusammengehörende Wertepaare (yf*, yû*) der Frequenz (f) und der Amplitude (û) der Spannung (u~) für die Dauer eines Fertigungszyklusses (tn0 bis tm0) in dem Speicherglied (26) abgelegt sind,
daß das Speicherglied (26) während eines Fertigungszyklusses (tn0 bis tm0) der Wechselrichterstufe (22) des Frequenzumrichters (16) aufeinanderfolgende Wertepaare (yf*. yû*) von Frequenz (f) und Amplitude (û) zuführt und
daß eine übergeordnete Maschinensteuerung (15) dem Speicherglied (26) jeweils ein Schaltsignal (yt0) für den Beginn eines neuen Fertigungszyklusses (tn0 bis tm0) zuführt. 2. Control device for performing the method according to claim 1, characterized in that
that chronologically consecutive pairs of values (y f * , y û * ) of the frequency (f) and the amplitude (û) of the voltage (u ~ ) for the duration of a production cycle (t n0 to t m0 ) in the memory element ( 26 ) are filed,
that the memory element ( 26 ) supplies successive pairs of values (y f * . y û * ) of frequency (f) and amplitude (û) to the inverter stage ( 22 ) of the frequency converter ( 16 ) during a production cycle (t n0 to t m0 ) and
that a higher-level machine control ( 15 ) feeds the switching element ( 26 ) a switching signal (y t0 ) for the start of a new production cycle (t n0 to t m0 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001162372 DE10162372A1 (en) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Operating electric motor supplied by frequency converter involves storing frequency and amplitude values in learning cycle, applying voltage corresponding stored values in manufacturing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001162372 DE10162372A1 (en) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Operating electric motor supplied by frequency converter involves storing frequency and amplitude values in learning cycle, applying voltage corresponding stored values in manufacturing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10162372A1 true DE10162372A1 (en) | 2003-07-03 |
Family
ID=7709791
Family Applications (1)
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| DE2001162372 Withdrawn DE10162372A1 (en) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Operating electric motor supplied by frequency converter involves storing frequency and amplitude values in learning cycle, applying voltage corresponding stored values in manufacturing |
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2001
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