DE1588745A1 - Verfahren zum Betrieb einer Anordnung zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehfeldmaschine - Google Patents

Description

• Verfahren zum Betrieb einer Anordnung zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehfeldmaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Anordnung zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehfeldmaschine, die über einen Stromrichter mit Zwangskommutierung an eine Gleichspannungsquelle mit veränderbarer Spannung angeschlossen ist. Die veränderbare Gleichspannung kann beispielsweise von einer Batterie mit einem nachgeschalteten elektronischen Gleichstromsteller oder auch von einem netzgeführten Stromrichter geliefert werden. Solche Anordnungen zur Steuerung von Drehfeldmaschinen sind bekannt.
• Zur Drehzahlsteuerung der angeschlossenen Drehfeldmaschine werden deren Frequenz und :)pannung geändert; beide werden etwa in linearer Abhängigkeit voneinander geführt. Die Frequenz der Maschine wird durch die Frequenz der Stromführung der Hauptventile des selbstgeführten Stromrichters vorgegeben. Die Maschinenspannung kann entweder bei konstanter Eingangsgleichspannung durch"Pulsbetrieb der Ausgangswechselspannung des selbstgeführten Stromrichters oder durch Änderung der Eingangsgleichspannung eingestellt werden. Die Erfindung geht nun aus von der Erkenntnis, daB die wesentlichen Nachteile der beiden Steuerverfahren in verschiedenen Frequenzbereichen auftreten und somit.eine Kombination der beiden Betriebsverfahren in der gleichen Anordnung vorteilhaft erscheint.
• Bei einem selbstgeführten Stromrichter mit gesteuerten Ventilen in Drehstrombrückenschaltung mit variabler Eingangsgleichspannung ergibt sich eine sechspulsige Rückwirkung in der Maschinenspannung. Die Folge dieser Pulsigkeit sind Drehmomentschwankungen, die sich besonders bei niedrigen Frequenzen und damit bei niedrigen Drehzahlen der Maschine störend bemerkbar machen können. Demgegenüber wird bei einem Stromrichter mit konstanter Eingangsgleichspannung die Zuordnung der abgegebenen Wechselspannung zur eingestellten Frequenz dadurch erreicht, daß die gesteuerten Ventile des Stromrichters mit einer höheren Frequenz gepulst werden. Durch ein entsprechendes Steuerverfahren, beispielsweise das sogenannte Unterschwingungsverfahran oder auch ein Verfahren nach dem früheren Vorschlag des Patents (Aktz.
• S 110 218 VIIIb/21d2 - PLA 67/1291), läßt eich erreichen, das die Hüllkurve der Maschinenspannung einen wenigetens annähernd sinusförmigen Verleiuf annimmt. Dann sind die Drehmomentschwankungen in der Maschine nur noch gering. Da die Pulsfrequenz aber wesentlich höher ist als die Frequenz der abgegebenen Maschinenspannung, so erhält man bei höherer Betriebsfrequenz der Maschine entsprechend erhöhte Schaltverluste in den gesteuerten Ventilen. Ist der selbstgeführte Stromrichter in üblicher Weise mit Thyristoren aufgebaut, so führt dies zu einer entsprechenden Verminderung der Strombelastbarkeit des Wechse : ri chters .
• Diese Nachteile können erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß eine instellung der Maschinenspannung sowohl durch Pulsbetrieb der Ausgangswechselspannung des Stromrichters als auch durch :nderung der Eingangsgleichspannung des Stromrichters vorgesehen ist. Im unteren Frequenzbereich wird die Maschinenspannung durch Pulsbetrieb und im oberen Frequenzbereich durch Änderung der Eingangsgleichspannung des Stromrichters eingestellt. .)er .'bergang auf die andere Betriebsart erfolgt bei einem vorzugsweise einstellbaren Frequenzwert in einem Bereich um etwa 10 @@ der maximalen Betriebsfrequenz der Maschine. Da Spannung Null der Eingangsgleichspannung nicht erreicht wer- den muß, kann der Aufwand an Glättungseinrichtungen im Gleichstromkreis entsprechend gering gehalten werden. Nachladeeinrichtungen für die Löschkondensatoren der Zwangskomutierungseinrichtung des selbstgeführten Stromrichters sind nicht erforderlich.
• Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.
• Eine Drehfeldmaschine 2 ist über einen selbstgeführten Stromrichter 4 mit Zwangskommutierung und einem Gleichstromzwischenkreis, der eine Glättungseinrichtung aus einer GlättungsinduktivitUt 6 und einer G13ttungskapazität 7 enthalten soll, sowie einen-netzgeführten Stromrichter 8 an ein Drehstromnetz angeschlossen. Mit dem netzgeführten Stromrichter 8 kann die Spannung im Gleichstromzwischenkreis gesteuert werden. Falls der Stromrichter 4 an eine Batterie angeschlossen ist, so kann zur ateuerung der Eingangsgleichspannung des Stromrichters 4 auch ein elektronischer Gleichstromsteller vorgesehen sein. Den Ventilen der Stromrichter 4 und 8 ist jeweils eine Steuereinrichtung 10 bzw. 12 zugeordnet. Die Steuereinrichtung 10 kann ihre-'teuerbe°ehle von einem -pannungsfrequenzwandler 13 erhalten, während zur Vorgabe der Steuerbefehle für die Steuereinrichtung 12 ein Spannungsregler 14 vorgesehen sein kann, dem von einem Spannungswandler 3 ein der Eingangsspannung der Maschine 2 proportionales Eingangssignal vorgegeben ist. Den Regeleinrichtungen z und 14 kann zweckmäßig noch ein integrierendes Regelglied 15 vorgeschaltet sein, das Sprünge in der von einem Sollwertgebgr 16 vorgegebenen Regelgröße integrierend verarbeitet. Dies kann beispielsweise ein sogenannter Hochlaufregler sein. Unter Umständen kann auch dem Spannungsregler 14 noch ein anpassenden Regelglied, ein sogenannter Funktionsgeber, vorgeschaltet nein.'Die Steuer- und Regelgeräte 11 bis 14 können zusätzliche Steuerelemente . enthalten, die bei einem vorgegebenen Frequenzwert über die Steuereinrichtung 11 den Pulsbetrieb des Stromrichters 4 vermindern oder ganz unterdrücken und zugleich über die Steuereinrichtung 12 die Ausgangsspannung des Stromrichters 8 anheben. Diese Steuerelemente können auch in einem besonderen Zusatzgerät 10 zusammengefaBt sein, das deshalb getrennt dargestellt ist. Dieser Pulszusatz 10 kann in Funktion treten, sobald das Ausgangssignal des Integrators 15 einen vorgegebenen, vorzugsweise einstellbaren Wert überschreitet und kann einem Eingang des Spannungsreglers 14 und zugleich einem Eingang des Spannungsfrequenzwandlers 13 ein entsprechendes Signal vorgeben. Unter Umständen kann auch ein entsprechendes Signal auf die Steuereinrichtungen 11 und 12 gegeben werden, wie es in der Figur gestrichelt angedeutet ist, das eine entsprechende Verschiebung der Zündimpulse der Steuereinrichtung 12 und eine entsprechende Änderung der Impulsfolge der Steuereinrichtung 11 zur Folge hat. Der einstellbare Prequenzwert für die Funktion des Pulszusatzes 10 kann nach der Erfindung vorzugsweise in einem Frequenzbereich von etwa 5 bis 20 g6 der maximalen Frequenz der Maschine 2, insbesondere bei annähernd 10 96 der maximalen Frequenz der Maschine liegen. Sobald der Integrator einen Wert erreicht, welcher dem eingestellten Frequenzwert für die Änderung der Betriebsart entspricht, so erhalten die Steuereinrichtungen ein entsprechendes Signal, das über die Steuereinrichtung 11 den Pulsbetrieb der Ausgangswechselspannung den Stigomrichters 4 einstellt und über die Steuereinrichtung 12 die Ausgangsgleichspannung des Stromrichters 8 in der erforderlichen Weine ändert.

Claims (3)

1. Patentansnriiche Verfahren zum Betrieb einer Anordnung zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehfeldmaschine, die über einen Stromrichter mit Zwangskommutierung an eine Gleichspannungsquelle mit veränderbarer Spannung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine 2,instellung der Maschinenspannung sowohl durch Pulsbetrieb der Ausgangswechselspannung des Stromrichters (4) als auch durch Änderung der Eingangsgleichspannung des :tromrichters (4) vorgesehen ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Frequenzbereich der Maschinenspannung eine Einstellung der Maschinenspannung durch Pulsbetrieb und im oberen Frequenzbereich eine Einstellung der Maschinenspannung durch Änderung der-.Eingangsgleichspannung des Stromrichters (4) vorgesehen ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu etwa 5 bis 20 %, vorzugsweise bis zu etwa 10 9L, der maxi- malen Frequenz der Maschinenspannung ein Pulsbetrieb der Naschinenspannung vorgesehen ist.