DE1263920B

DE1263920B - Method and device for regulating the circulating current in inverter reversing circuits

Info

Publication number: DE1263920B
Application number: DEST19713A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Bernd Amelunxen; Dipl-Ing Friedrich Kappius
Original assignee: HANS STILL GmbH
Current assignee: HANS STILL GmbH
Priority date: 1962-09-14
Filing date: 1962-09-14
Publication date: 1968-03-21

Description

Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Kreisstromes bei Stromrichter-Umkehrschaltungen Die Erfindung betrifft die Regelung des Kreisstromes in Stromrichter-Umkehrschaltungen.Method and device for regulating the circulating current in inverter reversing circuits The invention relates to the regulation of the circulating current in converter reversing circuits.

Es sind bereits Schaltungen bekannt, durch die der Kreisstrom auf einen konstanten Wert geregelt oder begrenzt wird. Solche Schaltungen verhindern zwar ein Anwachsen des Kreisstromes auf einen unzulässig hohen Wert, sie lassen aber die Möglichkeit zu, daß der Kreisstrom auch bei Nennstrom in seiner vollen Größe fließt und die Stromrichter zusätzlich belastet, so daß die Stromrichter größer ausgelegt werden müssen als es an sich erforderlich wäre. Außerdem wird dem speisenden Netz durch den Kreisstrom zusätzlich Blindleistung entnommen.There are already circuits known through which the circulating current a constant value is regulated or limited. Prevent such switching although an increase in the circulating current to an impermissibly high value, they leave but the possibility of that the circulating current in its full even at rated current Size flows and the converter is additionally loaded, so that the converter is larger must be interpreted as would be necessary per se. In addition, the dining room Power is also drawn from the grid by the circulating current.

Weiterhin wurden Schaltungen bekannt, die jeweils nur eine der beiden Stromrichtergruppen freigeben, während die zweite Gruppe der jeweiligen Gegenrichtung gesperrt bleibt. Hierdurch wird das Auftreten eines Kreisstromes unterbunden. Eine solche Schaltung ist jedoch in Fällen, in denen ein exakter Stromnulldurchgang oder eine definierte Stromregelung bei kleinen Strömen erforderlich ist, wie z. B. bei der indirekten Zugregelung von Wicklern mit großem Regelbereich, unvorteilhaft, da bei kleinen Strömen infolge der endlichen Glättungsinduktivität lückender Betrieb einsetzt, womit eine untragbar kleine Kreisverstärkung des Stromregelkreises verbunden ist.Furthermore, circuits were known, each only one of the two Enable converter groups while the second group is in the opposite direction remains locked. This prevents the occurrence of a circulating current. One However, such circuit is in cases where an exact current zero crossing or a defined current control is required for small currents, such as B. at the indirect tension control of winders with a large control range, disadvantageous, as there is discontinuous operation with small currents due to the finite smoothing inductance begins, which is associated with an intolerably small loop gain of the current control loop is.

Zur Erläuterung hierfür zeigt F i g. 1 den bekannten Verlauf des Stromes bei einer Stromregelung mit einer kreisstromfreien Stromrichterschaltung, wobei der Stromistwert JM über der Soll-Istwert-Differenz UE 1 bzw. für die Gegenrichtung UE, aufgetragen ist. Die positiven Werte des Stromes JM sind mit JI, die negativen Werte mit JII bezeichnet.To explain this, FIG. 1 shows the known course of the current in the case of a current control with a circulating current-free converter circuit, wherein the actual current value JM above the setpoint / actual value difference UE 1 or for the opposite direction UE, is applied. The positive values of the current JM are with JI, the negative ones Values labeled JII.

Von besonderem Nachteil ist bei einer solchen Schaltung die Strompause beim Umschalten von einer Stromrichtergruppe zur andren, vgl. hierzu F i g. 2. In diesen beiden Darstellungen ist der zeitliche Verlauf des Stromes JM bei Umkehr des Stromsollwertes US aufgezeichnet. Die im Stromnulldurchgang auftretende Lücke ist durch die kleine Kreisverstärkung bei kleinen Strömen zu erklären. Ein solcher Verlauf ist nach dem vorher Gesagten unerwünscht.The pause in current is a particular disadvantage in such a circuit when switching from one converter group to another, see FIG. 2. In In these two representations, the time course of the current JM is given when reversing of the current setpoint US recorded. The gap that occurs in the current zero crossing can be explained by the small loop gain with small currents. Such a According to what has been said before, course is undesirable.

Zweck der Erfindung ist es hauptsächlich, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kreisstromregelung zu schaffen, die die Stromrichter bei großen Strömen vom Kreisstrom entlastet, bei kleinen Strömen aber den Kreisstrom in Abhängigkeit vom Hauptstrom auf einen Wert bringt, der die Vermeidung des lückenden Betriebes gewährleistet.The main purpose of the invention is to provide a method and a device to create the circulating current control, which the converter with large currents from Circulating current relieved, but with small currents the circulating current depending on the Bringing the main current to a value that ensures the avoidance of intermittent operation.

Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird dementsprechend der Kreisstrom in Abhängigkeit vom Hauptstrom derart geregelt, daß der Kreisstrom beim Hauptstromwert Null ein Maximum hat und mit zunehmendem Hauptstrom kontinuierlich ab= nimmt.According to the method according to the invention, the circulating current is accordingly regulated as a function of the main current in such a way that the circulating current at the main current value Zero has a maximum and continuously decreases with increasing main flow.

Es ist zwar auch schon ein Steuerverfahren für Stromrichterumkehrschaltungen bekannt, bei dem der Kreisstrom so geregelt wird, daß er beim Hauptstromwert Null, also im Bereich des Überganges vom Gleichrichter- auf Wechselrichterbetrieb, einen bestimmten zulässigen Wert hat, während außerhalb dieses Bereiches ein kreisstromfreier Betrieb durchgeführt wird. Dieses Verfahren setzt das Vorhandensein einer Saugschaltung voraus. Bei kleinen Belastungsströmen wird der Kreisstrom auf den Wert des Magnetisierungsstromes der Saugdrossel gebracht. Bei größeren Belastungsströmen wird ein kreisstromfreier Betrieb durch Sperrung der jeweiligen Gegenrichtung erzwungen. Da der Magnutisierungsstrom der Saugdrossel wesentlich unter dem Wert liegt, bei dem infolge der endlichen Induktivität der Glättungsdrossel im Ankerkreis der lückende Betrieb in den nicht lückenden Betrieb übergeht, ist auch bei dieser bekannten Schaltung ein Bereich vorhanden, in welchem der stromgeregelte Antrieb die oben beschriebenen Nachteile aufweist, die bei kontinuierlicher Regelung des Kreisstromes gemäß der Erfindung vermieden werden.It is also a control method for inverter inverter circuits known, in which the circulating current is regulated in such a way that it is zero at the main current value, So in the area of the transition from rectifier to inverter operation, one has a certain permissible value, while outside this range a circuit current-free Operation is carried out. This procedure assumes the presence of a suction circuit in advance. With small load currents, the circulating current is set to the value of the magnetizing current brought the suction throttle. In the case of larger load currents, a circulating current-free one is used Operation forced by blocking the respective opposite direction. Since the magnutation current the suction throttle is significantly below the value at which due to the finite inductance the smoothing reactor in the armature circuit the intermittent operation into the non-intermittent operation passes, there is also an area in this known circuit in which the current-controlled drive has the disadvantages described above, with continuous Regulation of the circulating current can be avoided according to the invention.

Zur weiteren Erläuterung ist nachstehend an Hand von F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung gemäß der Erfindung zur Regelung des Kreisstromes nach diesem Verfahren für eine Motorstromregelung beschrieben.For further explanation, FIG. 3 a Embodiment of a device according to the invention for regulating the circulating current described according to this method for a motor current control.

Bei Vorgabe eines Motorstrom-Sollwertes US und Vergleich mit dem Motorstrom-Istwert Ut liefert der hier als Sollwertgeber 1 vorgesehene Stromregler, der von der Eingangsspannung UE als Differenz von Us und Ui gesteuert wird, eine Ausgangsspannung UA. Diese kann je nach Vorgabe der Polarität des Sollwertes Us positiv oder negativ sein. Durch einen Spannungsteiler, bestehend aus der Reihenschaltung zweier gleicher Widerstände 2 -und diesen parallelgeschalteten Gruppen aus je einem Widerstand r3 und einer Diode n3 - wobei der Wert des Widerstandes r3 kleiner ist als der des Widerstandes 2 -werden zwei Spannungen Ui s und U2 s (bei positiver Ausgangsspannung UA) bzw. Uis und U2s (bei negativer Ausgangsspannung UA) gebildet. Durch eine an einen Widerstand 4 angelegte Zusatzspannung Uz indem gemeinsamen Pfad des Stromregelkreises für die beiden Stromrichtersysteme I und 1I wird aus den Spannungen Ui s und Uz ein Stromsollwert gebildet, der der Spannung Uli entgegengeschaltet ist, die als Istmaß für den Systemstrom JI dient: Diese Soll-Istwert-Differenz UE 1 steuert über den Stromregler 5 und den Steuersatz 7 das Stromrichtersystem I mit den Gefäßen 8, 9 und 10. Gleichzeitig wird die Spannung U2 S der Zusatzspannung UZ entgegengeschaltet und die Differenzspannung UZ - U2 s mit der Spannung U2 i -als Istmaß für den Systemstrom JI, verglichen. Die sich dabei ergebende Soll-Istwert-Differenz UE 2 steuert über einen Stromregler 6 und den Steuersatz 7 das Stromrichtersystem II mit den Gefäßen 11,12,13.When a motor current setpoint US is specified and compared with the actual motor current value Ut, the current regulator provided here as a setpoint generator 1, which is controlled by the input voltage UE as the difference between Us and Ui, supplies an output voltage UA. This can be positive or negative depending on the specification of the polarity of the setpoint Us. By means of a voltage divider, consisting of the series connection of two equal resistors 2 - and groups connected in parallel, each consisting of a resistor r3 and a diode n3 - whereby the value of resistor r3 is smaller than that of resistor 2 - two voltages Ui s and U2 s ( with positive output voltage UA) or Uis and U2s (with negative output voltage UA). By an additional voltage Uz applied to a resistor 4 in the common path of the current control loop for the two converter systems I and 1I, a current setpoint is formed from the voltages Ui s and Uz, which is connected in opposition to the voltage Uli , which serves as an actual measure for the system current JI: This Setpoint-actual value difference UE 1 controls the converter system I with the vessels 8, 9 and 10 via the current regulator 5 and the control set 7. At the same time, the voltage U2 S is switched against the additional voltage UZ and the difference voltage UZ - U2 s with the voltage U2 i -as an actual dimension for the system stream JI, compared. The resulting target / actual value difference UE 2 controls the converter system II with the vessels 11, 12, 13 via a current regulator 6 and the control set 7.

Der Strom JI wird von dem Stromwandler 14 und der Strom JII von dem Stromwandler 15 gemessen. Die Induktivitäten 16,17 dienen zur Glättung des Gleichstromes für beide Richtungen und begrenzen gleichzeitig den zeitlichen Verlauf des Kreisstromes. 18 ist der Motor, 19 der Stromwandler für den Motorstrom. 20 ist die Sekundärwicklung des speisenden Stromrichtertransformators.The current JI is from the current transformer 14 and the current JII from the Current transformer 15 measured. The inductances 16, 17 serve to smooth the direct current for both directions and at the same time limit the temporal course of the circulating current. 18 is the motor, 19 is the current transformer for the motor current. 20 is the secondary winding of the feeding converter transformer.

Die für negative Motorströme geltenden Strom-und Spannungspfeile sind gestrichelt gezeichnet, und die zugehörigen Potentiale sind in Klammern gesetzt.The current and voltage arrows that apply to negative motor currents are dashed lines, and the associated potentials are in brackets.

Den Verlauf der Spannungen U, s und U2 s bzw. Uis und U2s in Abhängigkeit der Eingangsspannung UE des Sollwertgebers 1 zeigt F i g. 4. Die Spannung U1 s nimmt bei Aussteuerung des Sollwertgebers 1 mit positiver Eingangsspannung -I- UE einen bestimmten positiven Wert U, s an. Bei negativer Aussteuerung mit - UE steigt die Spannung nur auf den wesentlich kleineren negativen Wert Uls an.The course of the voltages U, s and U2 s or Uis and U2s as a function of the input voltage UE of the setpoint generator 1 is shown in FIG. 4. When the setpoint generator 1 is modulated with a positive input voltage -I- UE, the voltage U1 s assumes a certain positive value U, s. In the case of negative modulation with - UE, the voltage only rises to the much smaller negative value Uls.

F i g. 5 zeigt den Verlauf des Motorstromes JM sowie der Systemströme JI und JII über der Eingangsspannung UE. Ein Vergleich der Darstellungen von F i g. 5 und F i g. 1 läßt ohne weiteres erkennen, daß der Verlauf des Motorstromes JM, der ohne die Erfindung erhebliche Änderungen seiner Steigung aufweist, nunmehr auf Grund der Erfindung eine konstante Steigung besitzt. Dies wirkt sich dahin aus, daß die Stromregelgenauigkeit wesentlich verbessert wird, und daß die Umsteuerzeit des Stromes außerordentlich kurz ist. F- i. g. 6 zeigt gleichfalls die in jedem Augenblick äußerst genaue übereinstimmung des Motorstromes mit dem Sollwert. Als weiteren Vorteil läßt F i g. 5 erkennen, daß durch entsprechende Dimensionierung der Schaltungselemente die Systemströme JI und JII nicht über den Betrag des Nennstromes JN ansteigen können. Bei positivem Motorstrom JM ist der Kreisstrom durch den Verlauf von JII bestimmt, während JI die Summe aus Kreisstrom und Motorstrom darstellt.F i g. 5 shows the course of the motor current JM and the system currents JI and JII over the input voltage UE. A comparison of the representations of F i G. 5 and FIG. 1 clearly shows that the course of the motor current JM, which without the invention has significant changes in its slope, now has a constant slope due to the invention. This has the effect of that the current control accuracy is significantly improved, and that the reversing time of the stream is extremely short. F- i. G. 6 also shows those in each Momentary extremely exact correspondence of the motor current with the setpoint. as F i g. 5 recognize that by appropriate dimensioning of the circuit elements, the system currents JI and JII do not exceed the amount of the nominal current JN can increase. With a positive motor current JM, the circulating current is through the course determined by JII, while JI represents the sum of circulating current and motor current.

Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung sind nicht auf die hier beispielsweise beschriebenen Einzelheiten beschränkt.The possibilities for using and carrying out the invention are not limited to the details described here as an example.

So ist es insbesondere möglich; statt einer Stromregelung auch eine Spannungsregelung oder eine Drehzahlregelung des Motors 18 über einen Tachometerdynamo nach dem der Erfindung zugrunde liegenden: Verfahren vorzusehen.So in particular it is possible; instead of a current control also a Voltage regulation or speed regulation of the motor 18 via a tachometer dynamo according to the method on which the invention is based: to provide a method.

Claims

Claims: 1. Method for regulating the circulating current in inverter reversing circuits, d a d u r c h that the circulating current depends on the main current it is regulated in such a way that the circulating current has a maximum at the main current value zero and decreases continuously with increasing main flow.

2. Device for carrying out the method according to claim 1 using two regulators for one current direction each, characterized in that the two regulators (5, 6) through a setpoint generator (1) with two outputs by means of two output voltages (U1 s, U2 s) and an additional voltage (Uz) are controllable, with one output delivering a higher voltage (U, s), which is in series with the additional voltage (Uz) and represents the nominal value of the current in the main direction, while the other output has a lower voltage ( U2 s), which is connected in opposition to the additional voltage (UZ), in such a way that the difference (Uz - U2s) represents the nominal value of the current in the secondary direction, ie the circulating current.

3. Device according to claim 2, characterized in that a series circuit consisting of a diode (n3) and a low-resistance resistor (r3) is arranged parallel to the two outputs of the setpoint generator (1).

4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that a control amplifier with symmetrical push-pull output is used as a setpoint generator (1), the one superimposed main current, voltage or speed control takes over. Into consideration Extracted publications: German Auslegeschrift No. 1127 461.