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Steuerverfahren für stromrichtergespeiste Reversierantriebe,mit Feldumke)ir
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19tromrichtergespeiste Reversierantriebe mit Gleichstrommotoren, beispielsweise
Fördermaschinen,-werden in der Regel mit Feldumke#Ir umgesteuert. Diese Feldumkehr
erfordert bekanntlich eine gleichzeitige Ankerstromsperrung und ist daher mit einem
kurzzeitigen Ausfall des elektrischen Drehmomentes des läufers der Maschine verbunden.
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Bei Gefäßfördermaschinen ist der vorübergehende Drehmomeiltausfall
bei der Umsteuerung des Drehmomentes praktisch unmerklich. Anders verhält es sich
hingegen bei Gestellfördermaschinen. Bei diesen kann sich der Drehmomentausfall
während der Feldumkehr in Hinblick auf die Haltegenauigkeit und Umsetzzeit fühlbar
auswirken. Die Halteungenauigkeit kann mit Zuhilfenahme einer mechanischen Bremse
zwar in zulässigen Grenzen gehalten werden. Es besteht jedoch der Wunsch, das FUhrungsverhalten
der Antriebsmaschine in der Nähe des Haltepunktes so zg..verbessern, daß die Maschine
mittels des elektrischen Drehmomentes allein stillgesetzt werden kann.
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Die Drehmomenten12mkehr, die bei dem hier vorgesehenen Verfahren,
wi bereits gesagt, durch Peldumkehrin Verbindung mit einer Ankerstrom sperrung erfolgen
soll, stellt einen Übergangsvorgang dar, der je nach den vorliegenden Verhältnissen
auf verschiedene Weise von eine Beschleunigungszustand zu einem Verzögerungszustand
oder umgekehrt führt. Hierbei ist es zur Erzielung einer optimalen Umsteuerung erwMacht,
daß die Ankerstromsperrung zeitlich gerade mit der notwendigen Dauer der Peldumkehr
und einem in Hinblick auf die Geschwindigkeite-Sollvertvorgabe angepaßten WegstUck
übereinstimmt. Dies setzt eine von dem zurückgelegten Weg des Antriebeobjektee abhängige
Steuerung voraus.
Eine solche optimale Umsteuerung zu erreichen,
ist der Zweck des Steuerverfahrens nach der Erfindung.
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Es ist eine Reversiersteuerung für Walzwerke bekannt (BBC-Nachrichten,
1963, S. 132-144)9 die Einrichtungen enthält, welche bei Ansteuerung eines
bestimmten Haltepunktes den Umsteuerbefehl-für den Autrieb-bei einem bestimmten
Wegpunkt auslösen. Die Lage dieses Punktes wird durch besondere Rechengeräte so
ermittelt, daß-eine vorgegebene Beschleunigungsgrenze nicht überschritten wird.
Hierfür sind außer den Reglern und Meßwertgebern auch zahlreiche technische Geräte
eingesetzt, die unter Berücksichtigung der vorgegebenen Beschleunigungs-, Geschwindigkeits-
und Massenwerte den zugeordneten Bremsweg bzw. den Auslösewert ermitteln. Diese
Einrichtungen sind sehr aufwendig und außerdem nicht ganz trägheitslos,-so daß-die
Ortsgenauigkeit nicht befriedigt. Diesen
die Erfindung ab.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung von stromrichtergespeisten
Reversierantrieben für Fördermaschinen mit Feldumkehr und während der Dauer dieser
Feldunkehr vorgenommener Sperrung des Ankerstromes, bei welcher der einer bestimmten
Beschleunigung bzw. Verzögerung zugeordnete Ankerstromwert bei der vor der Momentenumkehr
bestehenden Felderregung durch den Ankerstromsollwert vorgegeben ist, der aus der
Soll-Istwert-Abweichung der Objektgeschwindigkeit abgeleitet ist, und bei welcher
der Umkehrbefehl abhängig vom Objektweg und vom Soll-Istwert-Unterschied des Ankerstromes
ausgelöst wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnetr daß die vor Beginn der
Feldumkehr die Ankerstromragelung mitbentimmende Geschwindigkeite-Sollvertspannung
in der Weine gebildet ist" daß aus der lik bekannter Weise einem I#achody-namo entnommenen,
dem Geschwindigkeit@-. Istvert proportionalen, einem Integrierverstärker zugeführten
Geschwindigkeite-Istwertspannung oder mittels einer elektronisch wir#-kenden Wegstreckenmeßeinrichtung
bekannter Art eine dem Vog den Antriebeobjekten proportionale Weg-Istwertspannung
abgeleitet und die aus einer Multiplikation mit der doppelten vorgegebenen beaableunie,
gung #bzw. Verzögerung hervorgehende Größe als Eingangenpannung- ein» die Quadratwurzel
bildenden ]Punktuonebildnern zugeführt Jtotg io da&
aus diesem
die Geschwindigkeits-Sollwertspannung hervorgeht,' die mit der Geschwindigkeits-Istwertspannung
verglichen werden kann. Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Steuerverfahrens
ist in Fig. 1 als Prinzipschaltbild dargestellt. Zur weiteren Erläuterung
des- Verfahrens dient die Kurvendarstellung Fig. 2. Die Einrichtung nach Fig.
1 soll fjir einen Reversierantrieb bestimmt sein, der mit einem Gleienstrommotor
ausgestattet ist, dessen Anker aus ei . nem gesteuerten Gleichrichter und
dessen Feldwicklung über einen Umkehrstromrichter gespeist wird.
In
Fig. 1 ist'l ein als Reversierantrieb dienender Gleichstrommotor. Der Anker
dieses Motors wird aus einem gesteuerten Gleichrich--ter 2 gespeist. Zur Spei sung
der Felderregung des Motors dient ein durch zwei antiparallel geschaltete Ventile
dargestellter Umkehrstromrichter 3. Die Regelung des mit J A bezeichneten
Ankerstromes -erfolgt über einen Regelsatz und Steuerimpulsgeber 4, die Regelung
des mit J F bezeichneten Feldstromes über einen Regelsatz und Steuerimpulsgeber
5. Der ' Istwert jk*ist des Ankerstromes wird über einen Gleichstromwandler
6, der Istwert J F ist des Erregerstro.mes des Feldes, also des Feldstromes
J., wird einem Gleichstromwandler 8
enthommen. Zur Darstellung einer der Geschwindigkeit
v des An- -triebeobjektes proportionalen Spannung U V i . st dient
der Tachodynamo 79
dessen Spannung.ein Maß für diese Geschwindigkeit 'ist.
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Die Einrichtung zur Steuerung oder Regelung des Reversierantriebes
-nach dem Verfahren der Erfindung ist in Fig. 1 durch eine strichpunktierte
Linie umrandet. Ihre.Funktion wird noch näher beschrieben.
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Zum näheu#en Verständnis dieser Funktion ist in Ag. 2 eine Kurvendarstellung
wiedergegeben, die den Geschwindigkeitsverlauf des Antriebsobjektes' in Abhängigkeit
vom Weg bei dem Umsetzen einer Fördermaschine vorstellt. Die vollausgezogenen Parabelabschnitte
zeigen die zu- oder abnehmende Geschwindigkeit v soll bei konstanter Beschleunigung
b oder Verzögerung in Abhängigkeit vom Weg a ist des Antriebeobjektes.
Der konstanten Beschleunigung oder Verzögerung entsprechen konstante Drehmomente.
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Bei Förderanlagen, wie sie in d-em beschriebenen Beispiel angenommen
sein sollen, besteht nun die Möglichkeit, daß die Momentenumkehr bei beschleunigendem,
bei bremsendem oder bei lediglich infolge der Massenträgheit gleichförmig weiterbewegteln.
Fördergut vorgenom..T men werden muß.
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Diesen drei Möglichkeiten entsprechen die in Fig. 2 dargestellten
Vorgängeg die-mit Anwendung einer Feldumkehr in Verbindung mit -
einer Ankerstromsperrung
bei Al.A2.A3 -beginnen und bei"BJ'132,B 3
endigen sollen.
' Der damit verbundene Geschwindigkeitsverlauf ist durch die gestrichelten
Linien angedeutet.
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Die von ki bis Bi v or sich gehende Momenten'umkehr entspricht dem
Fall eines beschleunigenden.Pördergutes. Die von A 2 bis B 2 erstr
eckte Momentenumkehr erfolgt bei unbeschleunigtem" lediglich-durch die Trägheit
gleichförmig weiterbewegtem,Fördergut. Die von A 3
bis B 3 vor sich
gehende Komentenumkehr bezieht sich auf den Falleines bremsenden, also verzögernden
Fördergu-tes. Während der Momentenumkehrgeit, die dem Weg a r entspricht,
ist infolge J.- 0 das elektrische Drehmoment der Maschine Null.Nach dem Verfahren
der Erfindung soll der Anfang der No mentenumkehr bei'A"A" bei welchem die.Feldum.kehr
eingeleitet wird und die Ankerstromsperrung beginnt, so vorausb erechnet werden,
daß am Ende der Momexitenumkehr bei B1,32, .._. die Ankerstromsperrung an
die Dauer der Feldumkehr während der Zurücklegung der Wegetrecke s , und an den.Laetzustand
der Maschine optimal angepaßt-*List, so daß keii2.e unnötige Verlängerung des Komentenausfalles
eintritt.
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Nach diesen Erläuterungen soll die Einrichtung zur Durchführung des
Verfahrens, wie sie in Pig. 1 beispielsweise gezeigt isty beschrieben werden.
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Die Einrichtung besteht aus Schaltungselementen 9 11, die der
Vorgabe des Ankerstrom-Sollwertes i. soll dienen, und aus weiteren Schal,fungselementen
12 - 16, durch welche die Ankeretrom-Sperruüg während der Komentenumkehr
bewirit'wirä.
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Die Ankeratromregelung erfolgt in Abhängigkeit von der Regelabweichung'des
Soll- und Istwertes der Geschwindigkeitv des Pörderobjektes. Der Sollwerty
soll der Geschwindigkeit wird aus dem Istwert Bist dea.zurückgelegteil Wegen
des Objektes abgeleitet,'der bei konstanter BeqcUeunig=g b oder Verzdger=&
ei:ne F#tion des Jetwertes viet.der Geschwindigkeit ist, wie där BezIehung
2. b (-bist so) v 70011 0
in welcher
a und v bestimmte Anfangs-werte vorstellen; -zu. ent-.m. 0 0
nehmen
ist.
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Der Istwert Bist des Weges wird in dem gezeigten Beispiel aus einem*Integrierverstärker
als Spannung U B'ist durch zeitliche Integration der Spannung Uv ist die
aus dem Tachodynamo 7 ent-, nommen. und der Geschwindigkeit vist proportional
ist, gewonnen.. Die Spannung U, ist ist-einem die Quadratwurzel bildenden
Funktionsbildner 10 bekannter Art, dessen Kennlinie aus Kurvien gemäß Fig.
2 bestehen, zugefUhrt, der seinerseits mit Bildung eine-a Proportionalitätsfaktors,
der der-Nultiplikation mit 2 b entaprichte die Spannung "v soll abgibt.
Aus "v 8011 und TJ., ist wird mittels eines Differenzbildners 11die dem Sollwert
JA soll des Ankers'troges ergebende Regelabweichung abgeleitet.
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Die Vorgabe deä Sollwertes Jp* so,i des Peldstromee fUr die vorzu"
nehmende Peldumkehr und den Sollwertes JA p für die Ankerstromsperrung geschieht
durch einen als Spannungsimpuls 4 U gegebenen Umkehrbefehl, der auf eine
diese Sollwarte abgebende Binrichtung-16 einwirkt. Diese Einrichtung, auf die auBerdem
noch eine den Drehrichtungsentscheid bestimmende-Eingangaspannung U einwirkt"
ist, d
aus logisch wirkenden Schaltelementen, wie nTJnd0-Glieder, 9'Oderit-Glieder
und anderen Elementen bekannter Art aufgebaut. Ihre innere Schaltung ist nicht wiedergegeben,
sie ergibt sich indessen aus der gestellten Aufgabe von selbst.
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Der Umkehrbefohl 4 U ist die-Ausgangsspannung eines nach der Art eines
Triggere aufgebauten sogenannten Amlog-Digital-Wandlers 15
bekannter Schaltung,
deseen erste Eingangespannung die durch den Weg Bist den Antriebeobjektes bestimmte
Ietwertspannung U, ist iatt und dessen zweite Bingangsspannung dieAueSangespannung
eines Punktionsbildners 13 9 die nötigenfalla =ob über einen Integrierverstärker
14 In ihrem Zeitverhalten mQUItziert wird,-vorsteljt. Der Punktionsbildner
13 int.eine aut iopiriaoh* Weiee eingestellte!' Einrichtung bekannten Aufbaues..die
dazu dient, den jeweils rieb,-tigen io«punkt fUr den Beginn der Poldunkehrettudrung
und der Anker-. strotasperrung vorzugeben und damit die Umsteuerung in Einblick
auf die Peldumkehrdauer und den gegebenen laatzustand zu'optimieren:,'
Die
Steuerung des2unktionsbildners 13.geschieht durch eine Spannung, die als Ausgangsspannung
eines-differenzbildenden Schaltungs-. eiementes 12 gewonnen istydie aus dem Istwert
JA ist des Ankerstromes und dem vorgegebenen Beschleunigungs-Ankerstromwert
JA b
oder-dem vorgegebenen,.Verzögerungs-Ankerstromwert hervorgeht.
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Die Beendigung der Ankerstromsperrung und damit die Aufhebung des
Sollwertes JA sp geschieht in der Einrichtung 16 durch die zur Geschwindigkeit
proportionalen'Spannungen und U in UV soll v ist Abhängigkeit-von
dem Nulldurchgang ihrer Differenz U v soll - U v is# Damit
ist die Wirkungsweise der Einrichtung des in Fig. 1 gezeigten .Beispiele
erklärt...
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Die dem Weg proportionale Istwertspannung U s ist braucht nicht'
unbedingt durch zeitliche Integration aus der zur Geschwindigkeit proportionalen
Istwert*spannung Uv ist gebildet zu sein"sondern kann auch auf anderem Wege gebildet
werden. Eine Möglichkeit zur Gewinnung der dem Weg proportionalen Istwertspannung
U 0 ist- besteht beispielsweise darin, daß man eine elektronisdh wirkende
Wegstrekkenmeßeinrichtung bekannter Art vorsieht, die diese Spannung aus der Bewegung-des
Antriebsobjektes unmittelbar ableitet.