DE1588745C3

DE1588745C3 - Verfahren zum Betneb eines Um nchters zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehfeldmaschine

Info

Publication number: DE1588745C3
Application number: DE19671588745
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Geissing
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-08-04
Filing date: 1967-08-04
Publication date: 1973-09-27
Also published as: DE1588745B2; DE1588745A1

Description

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Steuerung der Eingangsgleichspannung des Strom- sammengefaßt sein, das deshalb getrennt dargestellt richters4 auch ein elektronischer Gleichstromsteller ist. Dieses Pulszusatzgerät 10 kann in Funktion trevorgesehen sein. Den Ventilen der Stromrichter 4 ten, sobald das Ausgangssignal des Integrators 15 und 8 ist jeweils eine Steuereinrichtung 11 bzw. 12 einen vorgegebenen, vorzugsweise einstellbaren Wert zugeordnet. Die Steuereinrichtung 11 kann ihre Steu- 5 überschreitet; es kann einem Eingang des Spanerbefehle von einem Spannungsfrequenzwandler 13 nungsreglers 14 und zugleich einem Eingang des erhalten, während zur Vorgabe der Steuerbefehle für Spannungsfrequenzwandlers 13 ein entsprechendes die Steuereinrichtung 12 ein Spannungsregler 14 vor- Signal vorgeben. Unter Umständen kann auch ein gesehen sein kann, dem von einem Spannungswand- entsprechendes Signal auf die Steuereinrichtungen 11 ler 3 ein der Eingangsspannung der Drehfeidma- io und 12 gegeben werden, wie es in der Figur gestrischine2 proportionales Eingangssignal vorgegeben chelt angedeutet ist, das eine entsprechende Verist. Den Regeleinrichtungen 13 und 14 kann zweck- Schiebung der Zündimpulse der Steuereinrichtung 12 mäßig noch ein integrierendes Regelglied 15 vorge- und eine entsprechende Änderung der Impulsfolge schaltet sein, das Sprünge in der von einem Sollwert- der Steuereinrichtung 11 zur Folge hat. Der einstellgeber 16 vorgegebenen Regelgröße integrierend ver- 15 bare Frequenzwert für die Funktion des Pulszusatzarbeitet. Dies kann beispielsweise ein sogenannter gerätes 10 kann nach der Erfindung vorzugsweise in Hochlaufregler sein. Unter Umständen kann auch einem Drehzahlbereich von etwa 5 bis 20 % der madem Spannungsregler 14 noch ein anpassendes Re- ximalen Drehzahl der Drehfeldmaschine 2, insbesongelglied, ein sogenannter Funktionsgeber, vorge- dere bei annähernd 10% der maximalen Drehzahl schaltet sein. 20 der Drehfeldmaschine 2, liegen. Sobald der Integra-Die Steuer- und Regelgeräte 11 bis 14 können zu- tor 15 einen Wert erreicht, welcher dem eingestellten sätzliche Steuerelemente enthalten, die bei einem Wert für die Änderung der Betriebsart entspricht, so vorgegebenen Frequenzwert über die Steuereinrich- erhalten die Steuereinrichtungen 11, 12 ein entspretung 11 den Pulsbetrieb des Stromrichters 4 vermin- chendes Signal, das über die Steuereinrichtung 11 dem oder ganz unterdrücken und zugleich über die 25 den Pulsbetrieb der Ausgangswechselspannung des Steuereinrichtung 12 die Ausgangsspannung des Stromrichters 4 einstellt und über die Steuereinrich-Stromrichters 8 anheben. Diese Steuerelemente kön- tung 12 die Ausgangsgleichspannung des Stromrichnen auch in einem besonderen Pulszusatzgerät 10 zu- ters 8 in der erforderlichen Weise ändert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Ventile des Stromrichters mit einer höheren Frc- Patentansprüche: quenz gepulst werden. Durch ein entsprechendes . Steuerverfahren, beispielsweise das-sogenannte »Un-

1. Verfahren zum Betrieb eines Umrichters zur terschwingungsverfahren«, ■ läßt sich erreichen, daß Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer 5 die Hüllkurve der Maschinenspannung einen wenig-Drehfeldmaschine, die über einen Stromrichter stens annähernd sinusförmigen Verlauf annimmt, mit Zwangskommutierung an eine Gleichspan- Dann sind die Drehmomentschwankungen in der nungsquelle mit veränderbarer Spannung ange- Drehfeldmaschine nur noch gering. Da die Pulsfreschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, quenz aber wesentlich höher ist als die Frequenz der daß eine Einstellung der Maschinenspannung im io abgegebenen Maschinenspannung, erhält man bei unteren Drehzahlbereich durch Pulsbetrieb der höheren-Drehzahlen und damit höheren Betriebsfre-Ausgangswechselspannung des Stromrichters und quenzen der Drehfeldmaschine entsprechend erhöhte im oberen Drehzahlbereich durch Änderung der Schaltverluste in den gesteuerten Ventilen. Ist der Eingangsgleichspannung des Stromrichters vorge- selbstgeführte Stromrichter in üblicher Weise mit sehen ist.. . 15 Thyristoren aufgebaut, so führt dies zu einer entspre-

2. Verfahren nach Anspruch!, dadurch ge- chenden Verminderung seiner Strombelastbarkeit,
kennzeichnet, daß bis zu etwa 5 bis 20%, vor- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zugsweise bis zu etwa 10%, der maximalen Verfahren zum Betrieb eines Umrichters zur Steue-Drehzahl ein Pulsbetrieb der Maschinenspannung rung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehfeldvorgesehen ist. 20 maschine, die über einen Stromrichter mit Zwangs-

" kommutierung an eine Gleichspannungsquelle mit

. 'veränderbarer Spannung angeschlossen ist, anzugeben, das es gestattet, die Drehfeldmaschine in einem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum ' sehr großen Drehzahlbereich mit einem konstanten

Betrieb eines Umrichters zur Steuerung der Drehzahl 25 Drehmoment zu betreiben.

und Drehrichtung einer Drehfeldmaschine, die über- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geeinen Stromrichter mit Zwangskommutierurig an eine löst, daß eine Einstellung der Maschinenspannung im Gleichspannungsquelle mit veränderbarer Spannung unteren Drehzahlbereich durch Pulsbetrieb der Ausangeschlossen ist. Die veränderbare Gleichspannung " gangswechselspannung des Stromrichters 'und im kann beispielsweise von einem netzgeführten Strom- 30 oberen Drehzahlbereich durch Änderung der Einrichter geliefert werden (vgl. Siemens-Zeitschrift, gangsgleichspannung des Stromrichters vorgesehen 41. Jahrgang (Februar 1967), Heft2, S. 133 bis 138). ist. Der Übergang auf die andere Betriebsart erfolgt Es sind aber auch Anordnungen zur Steuerung von " bei einem vorzugsweise einstellbaren Drehzahlwert in Drehfeldmaschinen üblich, bei denen die veränder- einem Bereich um etwa 10% der maximalen Bebare Gleichspannung von einer Batterie mit einem 35 triebsdrehzahl der Drehfeldmaschine,
nachgeschalteten elektronischen Gleichstromsteller Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß ein kongeliefert wird. ■ stantes hohes Drehmoment über den gesamten Dreh-

Zur Drehzahlsteuerung der angeschlossenen Dreh- zahlbereich aufrechterhalten werden kann, wobei feldmaschine .v/erden deren Frequenz und Spannung Drehmomentschwankungen auch bei niedrigen Drehgeändert; beide werden etwa in linearer Abhängig- 40 zahlen gering und Schaltverluste in den gesteuerten keit voneinander geführt. Die Frequenz der Dreh- Ventilen des Stromrichters, auch bei höheren Drehfeldmaschine wird durch die Frequenz der Stromfüh- zahlen niedrig gehalten werden,
rung der Hauptventile des selbstgeführten Stromrich- Da ein Spannungswert Null der Eingangsgleichters vorgegeben. Die Maschinenspannung kann in spannung nicht erreicht werden muß, kann der Aufbekannter Weise entweder bei konstanter Eingangs- 45 wand an Glättungseinrichtungen im Gleichstromkreis gleichspannung durch Pulsbetrieb der Ausgangs- entsprechend gering gehalten werden. Nachladeeinwechselspannung des selbstgeführten Stromrichters richtungen für die Löschkondensatoren der Zwangsoder durch Änderung der Eingangsgleichspannung kommutierungseinrichtung des selbstgeführten eingestellt werden '(Energieelektronik und geregelte Stromrichters sind nicht erforderlich,
elektrische Antriebe, VDE-Buchreihe, Bd. II, Berlin 50 Eine Erfindung wird nur in der gemeinsamen An-1966, S. 548 bis 553). Die Erfindung geht nun aus Wendung der im Kennzeichen angegebenen Merkvon der Erkenntnis, daß die wesentlichen Nachteile male bei einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff dieser beiden Steuerverfähren in verschiedenen Fre- des Patentanspruchs gesehen.

quenzbereichen und damit Drehzahlbereichen der Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf

Drehfeldmaschine auftreten. 55 die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausfüh-

Bei einem selbstgeführten Stromrichter mit gesteu- rungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des

erten Ventilen in Drehstrombrückenschaltung mit Verfahrens nach der Erfindung schematisch veran-

variabler Eingangsgleichspannung ergibt sich eine schaulicht ist.

scchspulsige Rückwirkung in der Maschinenspan- Eine Drehfeldmaschine 2 ist über einen selbstge-

nung. Die Folge dieser Pulsigkeit sind Drehmoment- 60 führten Stromrichter 4 mit Zwangskommutierung

Schwankungen, die sich besonders bei niedrigen Fre- und einen Gleichstromzwischenkreis, der eine Glät-

quenzen und damit bei niedrigen Drehzahlen der tungseinrichtung aus einer Glättungsinduktivität 6

Drehfeldmaschine störend bemerkbar machen. Dem- und einer Glättungskapazität7 enthalten soll, sowie

gegenüber wird bei einem Stromrichter mit konstan- einen netzgeführten Stomrichter 8 an ein Dreh-

ter Eingangsgleichspannung die Zuordnung der abge- 65 stromnetz angeschlossen. Mit dem netzgeführten

gebenen Wechselspannung zur eingestellten Fre- Stromrichter8 kann, die Spannung im Gleichstrom-

quenz zwecks Konstanthaltung des magnetischen zwischenkreis gesteuert werden. Falls der Stromrich-

Luftspaltflusses dadurch erreicht, daß die gesteuerten ter4 an eine Batterie angeschlossen ist, so kann zur