DE1588493A1 - Anordnung zur Steuerung oder Regelung eines in beiden Drehrichtungen betriebenen Gleichstrommotors - Google Patents
Anordnung zur Steuerung oder Regelung eines in beiden Drehrichtungen betriebenen GleichstrommotorsInfo
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Description
frankfurt/Haia, Theodor-Sterti-Äal 1
Anordnung zur Steuerung oder Regelung eines in beiden Drehrichtungen betriebenen Gleichetronuattora
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung oder Regelung eines in beiden Drehrichtungen betriebenen Gleichstrommotors, der über eine kreidstrombehaftete Zweistromrichter-Umkehrschaltung
an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist· Zur Speisung von Umkehrantrieben mit häufigem und schnellem
Wechsel der Drehrichtung kommen vorzugsweise Stromrichter in Umkehrschaltung in Frage« Umkehrachaltungen als Kreuz- oder
Gegenparallelschaltungen können kreisotromfrei oder kreisstroabehaftet
ausgeführt werden. Bei» kreisstrombehafteten Botrieb
sind zu jedem Zeitpunkt beide Stromrichter auf die Spannung der Maschine ausgesteuert, so daß sie in ständiger Bereit- ;
schaft stehen, den Laatstrom unverzüglich zu übernehmen. Außerdem
stellt der Kreisstrom eine Grundbelastung dar, die verhindert, daß die Stromrichter im Lückbetrieb arbeiten. Dadurch
wird einerseits ein geradliniger Übergang der Gleich- und Wechselrichterkennlinien erreicht und andererseits die hohe
Verstärkung des Stromrichters auch bei «ehr kleinen Lastqtrom
beibehalten.
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In Fig· 1 ist die Schaltung einer bekannten kreiestrombehafteten
Zweistromrichter-TJmkehrschaltung dargestellt« Fig. 2 zeigt
die zugehörige Regelung.
Die Stromrichtergruppen 1 und 2, Ib Beispiel Thyristoren in
Drehetronbrückeneehaltung, werden über nicht dargestellt·
Transformatorwioklungen τοη »ine« Drehstromnets gespeist. Die
Drosseln M- und 5 begrenzen die Velligkelt des Motorstromes,
die Höhe des Erelsstroaes und la Störungefall die Anstiegage
schwindigkeit des Stromes. Die über Stromwandler 6 und 7
in den Drehstromzuleitungen zu den Stromrichtern 1 und 2 erfassten
Ströme werden über Zwischenwandler 8 und 9 umgewandelt,
gleichgerichtet und an Widerständen in Spannungen umgeformt.
Diese Spannungen U^ und Ug sind den Strömen I^ und Ig der
Stromrichter 1 und 2 proportional. Anstelle des Motors 3 kann
auch ein anderer Verbraucher angeschlossen sein. KLt 10 ist
die gesondert herausgeseichnete Induktivität des Motors 3 bezeichnet.
In Fig. 2 i£t die Regelung für die in Fig. 1 gezeigte Anordnung
dargestellt..Da die Regelung dee Kreisstromes üblicherweise, in einem unterlagerten Stromregelkreis erfolgt, wurde
mit 11 der Verstärker eines übergeordneten Regelkreises, z.B. eines Drehzahlregelkreises, bezeichnet. Diesem Verstärker werden
zwei, vorzugsweise F-I beschaltete, Stromregler 12 und
nachgeachaltet, die ihre Führungagrößen von dem Übergeordneten
Verstärker 11 erhalten. Die Führungsgrößen für die Stromreglcr
haben nur ein Vorzeichen, da der Strom einer Stromrichtergruppe auch nur ein Vorzeichen haben kann. Die AusgangaapEinnung
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des Verstärkers 11 kann beide Vorzeichen annehmen. Deshalb sind
Dioden 14 und 15 vorgesehen, um su verhindern, daß beide Toreeichen am Eingang der Stromregler erscheinen. Bei einem negativen
Ausgangesignal wird der Verstärker T2 angesteuert, bei ·
einem positiven Signal der Verstärker 15« der seinerseits auch
ein negatives Eingangssignal erhält, das der Umkehrverstärker 19 abgibt. Da bei einer Ausgangsspannung Null dee Verstärkers
11 ein Kreisstrom fließen soll, werden die Verstärker 12 und 13 über ein Potentiometer 16 und die Vorwiderstände 1? und 18
soweit aufgesteuert bis ein Ereisstrom gewünschter Höhe fließt·
Die beiden Stromrichterströme werden als Spannungen U1 und U2
abgebildet und den zugehörigen Stromreglern 1Γ und 13 älo
Strom-Istwertο aufgeuehaltet·
Der entscheidende Nachteil diceer Art der Ei^isstroaregelung
ist, daß die Stromrichtervi.-ntile susättlich turn statischen
Kreisstrom noch mit einem dynamischen Ereisstrom belastet werden, der in dem Moment auftritt, in dem die Aussteuerung des
Stromrichters, der gerade den Motorstrom führt, in Richtung
zunehmender Gleichrichterspannung vergröflert wird. Das Auftreten
des dynamischen Ereisstromea 16t darauf smruOksuführen,
daß der Kreis strom Über einen K^itmgltr, tor naturgemäß nioht
beliebig schnell uein kann, geregelt wird. Beim Auftreten von Störgrößen in der Kreisstrom-Regelstrecke kann der Ereiastrom
nur relativ langsam nachgeregelt werden, so daß er vorübergehend
sogar die Höhe des Kennstromes dor Anlage erreichen kann.
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Die Stromrichtergruppe 1 treibe den Motor 3 an, co daß die
Leitungen b und c im Hinblick auf den Bezugspunkt a ein negatives Potential erhalten. D^e Stromrichtergruppe 2 soll voraus
setzungsgemäß Kreisstrom führen} der Mittelwert der Spannung
an ihr ist etwa gleich dem des Stromrichters 1 und des Motors 3. An den Induktivitäten 4, 5 und 10 liegt nur eine
Wechselspannung· Wird Stromrichter 1 nun schlagartig weiter
aufgesteuert, z.B. durch einen Drehzahlsollwert-Sprung, dann wird der ßpannungssprung am Stromrichter 1 zunächst vorwiegend
auf die Induktivitäten 4 und 10 aufgeteilt. Der Punkt c wird
negativ gegenüber Punkt d. Die Spannung am idealisierten Motor 3 bleibt zunächst konstant. Die Spannung des Stromrichters 2
verändert sich dabei zunächst nicht. Der upannungasprung an
der Induktivität 10 läßt den Kreisstrom ansteigen, des:;en Steilheit vorwiegend durch die Drossel 5 bestirnt wird. Erst
durch daa Anateigen des Kreisatrom-Istwertes wird die Stromricbtergruppe
2 zurückgesteuert. Dieser dynamische Kreisstrom ist bei dieser Art des Rrgleraufbaues unvermeidbar.
Er ist besonders störend bei Antrieben mit häufiger Momentenumkehr,
z.B. bei Anstellungen. Eine Möglichkeit, den dynamischen Kreisstrom wenigstens teilweise su beherrschen, besteht
darin, daß man dem Verstärker, der den Kreisstrom (passiver Kreis) regelt, ein Signal aufschaltet, das der Änderungsgeschwindigkeit
des aktiven Stromes proportional ist. Der Nachteil bei dieser Art der Aufschaltung ist aber, daß ein RC-Glied
benötigt wird, das in seinen Daten vorwiegend durch die Daten des Starkstromkreises bestimmt wird, also eine bestimmte
Zeitkonstante besitzen muß. Bei häufigem Momentenwechsel treten
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mit der Umladung des Kondenstor** aber Schwierigkeiten mat,
weil der Kondensator nach jedem Lastspiel wieder entladen werden muss, um bei einem erneuten Stromstoß wieder bereit su
sein.
Aufgabe der Erfindung iat, eine Anordnung der beschriebenen Art zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht »ehr
aufweist· Demzufolge betrifft die Srfindung eine Anordnung zur Steuerung oder Regelung eines in beiden Drehrichtungen
betriebenen Gleichstrommotors, der über eine kreisstrombehaftete
Zweistromrichter-lJmkehrschaltung an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist·
Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß für beide Stromrichter nur ein gemeinsamer Strooregler vorgesehen ist, der den aus
der Differenz der beiden Stromrichterstreue bestehenden
Verbrauoherstrom regelt, und daß der Stromreglerausgang mit zwei Verstärkeranordnungen ohne störendes Zeitverhalten und
mit einstellbarem Arbeitspunkt verbunden ist, die die Impulssteuergeräte
der beiden Stromrichter in entgegengesetztem Sinn aussteuern«
An Hand eines in 7ig· 3 dargestellten Ausführungsbai&pielee
sei die Erfindung erläutert.
Der zugehörige Starketromlcreis entspricht dem der Pig. 1.
Das Ausgangssignal eines übergeordneten Regelveratarkers 11 bildet die Führung3größen für den Laststrom. Al3 Stromregler
ist für beide Stromrichter 1 und 2 nur ein gemeinsamer Begier 20 vorgesehen., dessen Eingang die vom Regler 11 gelieferte
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:!ν*ίΐ.«;5!:«·· gi 1Sl
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FUhrungsgröße und die beiden Qruppenatröme (U^1 Dg) Bit
entgegengesetztem Vorseichen aufgeschaltet werden, so daß
der Motorstrom I« - I/j - I2 geregelt wird· Der Motoratrom
wird indirekt richtungsgetreu gemessen, ohne daß ein Meßglied vorhanden ist, das richtungsgetreu messen kann. Dem Stromregler 20 werden zwei Verstärker 21 und 22 nachgeschaltet,
die vorzugsweise die Verstärkung - 1 und + 1 besitzen. Der Verstärker 21 erhält durch eine Gegenkopplung die Verstärkung
- 1. Der Verstärker 22 kann aus zwei Verstärkern mit der Verstärkung - 1' aufgebaut werden« Eine Verstärkung + 1 läßt sich
aber auch durch einfachere Glieder realisieren, z.B. durch einen Differenzverstärker mit zwei antivalenten Ausgängen.
Wesentlich ist, daß die Verstärker 21 und 22 kein stö'rendea Zeitverhalten besitzen. Das Ausgangssignal des Stromreglers
20 wird über die Verstärker 21 und 22 in swei antivalente, aber im Betrag gleiche Signale auf die nachfolgenden Impulssteuergeräte
27 und 28 übertragen, so daß bei einer Vorverlegung der Zündimpulse für den Stromrichter 1 unverzüglich
die Zündimpulse für den Stromrichter 2 turückgesteuert werden.
Damit lassen sich su jedem Zeitpunkt die Beträge der Hittelwerte
der Stromriohterspennungen gleich groß halten. Durch die Potentiometer 23 und 24 lassen sich die Arbeitspunkt· der
Verstärker 21 und 22 so einstellen, daß bei der Aufgangsspannung
Null des Stromreglers 20 die beiden Stromrichter 1 und nahezu lückenlosen Kreisstrom führen. Ein völlig lückenloser
Kreisatrom läßt sich zunächst nicht ohne weiteres einstellen-,
da verschiedene Störeinflüsae vorhanden sind. Der Betrag der
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Verstärkung der Verstärker 21 und 22 ist im allgemeinen nicht
völlig gleich (statisch und teaperaturaäaeig), die Anschnitt-Steuergeräte
27 und 28 sind in ihren Kennlinien la allgemeinen ebenfalls nicht völlig gleich und die Stromrichter 1 und 2
haben nicht absolut gleiche Daten. Diese - meistens geringen Störgrößen
lassen sich leicht durch eine zusätzliche Maßnahme, die ebonfalle Gegenstand dieser Erfindung ist, in ihren Auswirkungen beherrschen· Ee wird davon ausgegangen, daß die Auegangsspannung
des Übergeordneten Regiere 11 Hull 1st, d. h., daß der Hotorstrom I^ Null sein soll. Die dem Stromistwert I1
bzv. I2 proportionalen Spannungen U1 und Ü*2 büss·0 also i»
Betrag gleich groß sein. Diese Spannungen werden über die Widerstünde
25 und 26 auf den Eingang der Verstärker 2Λ und 22
geschaltet und zwar so, daß der Stroaistwert des einen Stromrichters
dem fremden Stromrlohrer in gegenkoppelndea 8inne aufgeschaltot wird. Da vorauseetcungsgemäB die Stromrichter-Qtröme
gleich groß sind (geregelt durch den Stroarogler 20),
wirkt diese Aufschaltung wie eine Aufschaltung des Xreisstrc—
mes. Durch die kreuzweise Aufschaltung der Ströne wird gleichseitig erreicht, daß beim Ansteigen einea Stromes, e,B. durch
einen Laust stoß, die Zündimpulee des nioht aktiven Stromrichters
zusätzlich - und zwar proportional dem Laststrom - surückgesteuert
werden. Der Kreisstrom wird dabei nahezu Null. Durch
diese Maßnahme wird erreicht, daß der Kreisstroa gegen Null
geht, wenn der Strom des aktiven Stromrichters ansteigt. Mit
dem Abklingen des Stromes des aktiven Stromrichters wird der Kreisstrom jedoch wieder unverzüglich gebildet, so daß die
Stromübernahme durch den anderen Stromrichter ohne Verzögerung
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erfolgen kann. Kit Hilfe der Potentiometer 2? und 24 läßt sieh
die Hone des Kreisstromes einstellen· Sie können auch zu einem Potentiometer aueemmengefaßt werden. Wesentlich ist nur, daß
die Verstärker 21 und. 22 antivalent angesteuert werden.
Die Regelstrecke besteht im wesentlichen aus den beiden Stromrichtern
1 und 2 und den Drosseln 4 und 5. Damit wird die
Dimensionierung der Widerstände 25 und 26, vorzugsweise ohmsche
Widerstände, besonders durch die große Zeitkonstante der Drosseln und die Totzeit der Stromrichter bestimmt. Zu berücksichtigen
sind natürlich auch noch die kleinen Zeitkonstanten, die vorwiegend durch die Glättung entstehen. Die kreusweise
Aufschaltung der Stromrichterströme kann um so stärker erfolgen, d.h. die Widerstände 25 und 26 können um so niederohmiger
sein, je größer der Quotient aus großer Zeitkonstante und der
Summe der kleinen Zeitkonstanten ist. Bei der üblichen Auslegung der Regelstrecke 1st dieser Quotient so groß und damit die
Aufschaltung so wirksam, daß bei einem Motoretrom Hull der
Kreisatrom annähernd konstant gehalten wild und bei einem Ansteigen
des Stromes des einen Stromrichters der Ereisstrom gegen Null geht.
Wie aus den Figuren 2 und 3 hervorgeht, ist der Aufwand für die Anordnung gemäß der Erfindung nicht größer als der für die
bisher üblichen Anordnungen. Die Beschaltung des Stromroglers
wird nur einmal benötigt, während sie früher zweimal vorhanden war. Der Aufwand für den Verstärker 22 uruß nicht größer sein
als der für einen einfachen Verstärker.
8 Seiten Beschreibung, 4 Patentansprüche,
1 Blatt Zeichnungen mit 3 Figuren
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Claims (1)
- BelegexemplarDtrf nicht geändert wirdtnLicentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Frankfurt/Main, Theodor-8tern-Kai 1Grützmann/olf. . On 40/064Patentansprüche :1. Anordnung zur Steuerung oder Regelung eines in beiden Drehrichtungen betriebenen Gleichstrommotors, der über eine kreis3trombehaftete Zweiatroiarichter-liBkehrachaltung an ein Wechselstromnetz angeschloesen ist, dadurch gekennzeichnetvdaß für beide Stromrichter (1,2) nur ein gemeineamer Stroaregler (20) vorgesehen ist, der den aus der Differenz der beiden Stromrichterströnie bestehenden Verbraucherstrom regelt und daß der Stromreglerausgang mit twei Verstärker* anordnungen (51,22) ohne störendes Zeitrerhalten und nit einstellbarem Arbeitspunkt verbunden ist, die die Inpulssteuergeräte (?7»28) der beiden Stromrichter (1,2) in entgegengesetztem Sinne aussteuern.2. Anordnung nach Anopruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Verstärkeranordnung (22) die Veratäriaing + 1 und dia andere Veratärkeranordnung (21) die Verstärkung - 1 beeitzt*009851/0A985« Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Eingang der Verstärkeranordnungen (21,22) eine Spannung, die dem Stron dee Jewell* fremden Stromrichter· (2,1) proportional iat,über Impedansen (25,26) la gegenkoppelnden Sinne BUgtfilhrt wird.4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenneeichnet, d«B die Impedanzen (25,26) ohasche Widerstände sind«009851/0498
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19671588493 DE1588493C3 (de) | 1967-10-30 | 1967-10-30 | Anordnung zur Steuerung oder Regelung eines in beiden Stromrichtungen betriebenen Gleichstromverbrauchers |
| CH1481268A CH493159A (de) | 1967-10-30 | 1968-10-01 | Anordnung zur elektrischen Steuerung und Regelung eines in beiden Stromrichtungen zu betreibenden Gleichstromverbrauchers |
| ES359176A ES359176A1 (es) | 1967-10-30 | 1968-10-15 | Sistema para mando o regulacion de un motor de corriente continua que funciona en ambas direcciones de giro. |
| SE1406068A SE339505C (sv) | 1967-10-30 | 1968-10-17 | Anordning för styrning eller reglering av en i båda rotationsriktningar drivbar likströmsmotor |
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| FR1588090D FR1588090A (de) | 1967-10-30 | 1968-10-29 |
Applications Claiming Priority (2)
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| DE19671588493 DE1588493C3 (de) | 1967-10-30 | 1967-10-30 | Anordnung zur Steuerung oder Regelung eines in beiden Stromrichtungen betriebenen Gleichstromverbrauchers |
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Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1588493A1 true DE1588493A1 (de) | 1970-12-17 |
| DE1588493B2 DE1588493B2 (de) | 1973-01-11 |
| DE1588493C3 DE1588493C3 (de) | 1976-07-01 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2928659A1 (de) * | 1978-07-28 | 1980-02-07 | Numerik Karl Marx Veb | Schaltungsanordnung zum regeln der drehzahl eines gleichstrommotors in beiden richtungen |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2928659A1 (de) * | 1978-07-28 | 1980-02-07 | Numerik Karl Marx Veb | Schaltungsanordnung zum regeln der drehzahl eines gleichstrommotors in beiden richtungen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE722903A (de) | 1969-04-01 |
| CH493159A (de) | 1970-06-30 |
| SE339505B (sv) | 1971-10-11 |
| DE1588493B2 (de) | 1973-01-11 |
| ES359176A1 (es) | 1970-06-01 |
| NL6815090A (de) | 1969-05-02 |
| FR1588090A (de) | 1970-04-03 |
| SE339505C (sv) | 1974-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
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