DE1638650C - Einrichtung zur Feldregelung einer Asynchronmaschine - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine weist es sich zur Sicherstellung einer guten Dynamik Einrichtung zur Feldregelung einer Asynchron- des Zwischenkreisspannungsreglers in einem großen maschine, welche von einem mindestens zwei Strom- Strombereich bei einer guten wirtschaftlichen Ausrichtergruppen in Umkehrschaltung enthaltenden nutzung der von ihm beeinflußten Stromrichter dem-Zwischenkreisumrichter gespeist ist (britische Patent- 5 gegenüber als vorteilhaft, wenn auf die Einlange tier schrift 1 085 520). Beim Betrieb von Umkehrstrom- den beiden Stromrichtergruppen zugeordneten Steuerrichtern ist üblicherweise eine Stromregelung mit sätze zusätzlich die Ausgangsgröße eines Kreisstromeinem jeder Gefäßgruppe zugeordneten Stromregler reglers geschaltet ist, dessen Sollwert bei Laststromen vorgesehen, so daß bei Einrichtungen der vorgenann- unterhalb des Lückstromes laststromabnangig verten Art der Feldregelung eine Stromregelung unter- io prößerbar ist. Auf diess Weise wird sichergestellt, daß lagert ist. Dieses führt aber bei Laststromänderungen, bei kleinen Lastströmen stets ein Kreisstrom fließt, wie sie beispielsweise beim Übergang von motori- bei dem der Stromrichter mit Sicherheit nicht lückt, schem Laststrom auf generätorischen Laststrom und während bei großen Lastströmen der Kreisstrom auf umgekehrt auftreten, zu unerwünschten, vorüber- einen kleinen Wert reduziert ist und daner keine gehenden Spancvngsänderungen am Zwischenkreis- is nennenswerte Belastung_der Stromrichterventile über kondensator. Dtr Stromregler würde nämlich den ihren Nennwert hinaus eintritt
Stromrichterstrom bei diesen Lastwechseln im ersten Eine derartige Führung des Kreisstromreglersoll-Augenblick konstant halten, der Verminderung der wertes kann gemäß einer weiteren Ausbildung der Regelabweichung also entgegenwirken, und so den Erfindung in besonders einfacher Weise mittels eines natürlichen Drehzahl- bzw. Feldeinbruch noch unter- ao Funktionsgenerator erfolgen, der aus einem Betragsstützen. Erst die Feldänderung bewirkt dann über verstärker sowie einem ihm nachgeordneten Umkehrden überlagerten Feldregler eine Angleichung des verstärker mit konstanter Zusatzeinspeisung besteht, Stromrichterstromes an den Laststrom und damit eine dessen Ausgangsgröße mittels einer Diode auf einen Ausregelung der Regelabweichung. Minimalwert begrenzbar ist.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei Einrich- a₅ Die Erfindung samt ihren Ausgestaltungen sei im

tungen der eingangs genannten Art Spannungsüber- folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels er-

höhungen und Spannungse"nbrüc^he im Gleichstrom- läutert.

zwischenkreis möglichst schnell abzufangen. Die Lö- In F i g. 1 ist eine Einrichtung zur Feldregelung

sung dieser Aufgabe besteht erfind ngsgemäß darin, einer Asynchronmaschine dargestellt. Aus einem

dem Feldregler einen Zwischenkreisspannungsregler 30 mit N bezeichneten Drehstromnetz wird der aus den

zu unterlagern, dessen Ausgangsgröße die Steuersätze Stromrichtergruppen 1 und 2 bestehende Umkehr-

der Stromrichter beeinflußt. stromrichter gespeist. Die Ausgangsspannungen U₁

Bei Umkehrstromrichtern — seien sie nun in und U₂ dieser beiden Stromrichter bilden zusammen Kreuz-oder Gegenparallelschaltung ausgeführt — hat mit nicht näher bezeichneten Giättungsdrosseln soes sich als zweckmäßig erwiesen, den nicht an der 35 wie einem Kondensator 3 den Gleichspannungs-Führung des Laststromes beteiligten, in den Wechsel- zwischenkreis, welcher über einen mit 4 bezeichneten richterbetrieb ausgesteuerten Stromrichter dadurch Umrichter eine für den Betrieb der Asynchronständig in Fühlung mit dem den Laststrom führenden maschine 5 erforderliche Drehspannung liefert. Aus Stromrichter zu halten, daß eine Regelung auf kon- dem Laststrom /' der Asynchronmaschine wird mit stanten Kreisstrom vorgenommen wird. Dieser Kreis- 40 einer Feldnachbildung 6 eine dem Luftspaltfeld der strom fließt dabei aus einer Stromrichtergruppe in Asynchronmaschine proportionale Größe gebildet die andere, nicht jedoch über den Lastkreis; seine und im Eingang eines Feldreglers 7 mit einem Feld-Größe ist von dem Spannungsunterschied zwischen sollwert F* in Vergleich gesetzt. Die Ausgangsgröße der Gleichrichter- und der Wechselrichtergruppe ab- des Feldreglers 7 bildet den Sollwert für einen diesem hängig und kann praktisch beliebig gewählt werden. 45 unterlagerten Zwischenkreisspannungsregler 8, des-Für eine gute und vor allem gleichbleibende Dyna- seh Istwert aus der Spannung des Zwischenkreismik des Zwischenkreisspannungsreglers im Sinne kondensators 3 abgeleitet ist. Die Ausgangsgröße des eines raschen Abfangens der erwähnten Spannungs- Zwischenkreisspannungsreglers beaufschlagt zwei Schwankungen im Zwischenkreis ist es wichtig, daß Steuersätze 9 und 10, welche die Zündwinkel der die von ihm beeinflußten Stromrichter zu keinem 50 ihnen zugeordneten Stromrichtergruppen 1 und 2 Zeitpunkt im sogenannten Lückbereich arbeiten, der festlegen.

sich dann einstellt, wenn infolge geringer Ausstaue- Die Steuersätze 9 und 10 können zusätzlich von rung der Stromrichter kein kontinuierlicher Strom einem Kreisstromregler 11 beaufschlagt werden, dem mehr, sondern ein zeitweise aussetzender, d. h. ein der kleinere der beiden auf der Drehstromseite der lUckender Strom fließt. Man bezeichnet den Strom· 55 Stromrichtergruppen 1 und 2 fließenden Ströme /, wert, bei dem diese Erscheinung auftritt, als LUck- und I₁ mittels Stromwandler 12 und 13 sowie einer strom, welcher je nach Ausbildung des Lastkreises bis Minimumschaltung 14 als Istwert t_k zugeführt wird, zu 30% des Nennstromes betragen kann. Zur Ver- Den Sollwert des Kreisstromreglers 11 liefert ein meidung dieses fUr die Dynamik der Regelung schäd- Funktionsgenerator 15, dem eingangsseitig eine dem liehen Lückstrombereiches, insbesondere bei häufig 60 im Oleichstromzwischenkreis auftretenden Laststrom / vorkommendem Wechsel von Gleichrichter· und entsprechende Größe /" als gleichgerichtete Differenz Wcchselrichterbetrieb, sollte also der Wert des Kreis- der beiden auf der Wechselstromseite der Stromstromes mindestens so groß gewühlt werden, daß er richtergruppen 1 und 2 fließenden Ströme /, und A₂ den LUckstrom übersteigt, was jedoch bei einem kon- zugeführt ist. Unterschreitet der Laststrom / den stanten Kreisstrom in dieser Höhe zu einer beträcht- 65 Wert des Li.ckstromes /,, dann wird der Sollwert l_k* liefan Strommehrbelastung der Stromrichtcrvenlile gegenüber einem sonst vcrnachliissigbar kleinen Wert führen würde. bis auf den Wert des Lückstromes vergrößert.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung er- Mit den in F i g. 1 vermerkten Strom- und Span-

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nungsrichtungen ist ein Betriebszustand charakterisiert, bei welchem die Stromrichtergruppe 1 im Gleichrichter- und die Stromrichtergruppe 2 im Wechselrichterbftrieb arbeitet. Demzufolge besteht zwischen den Stromrichterspannungen auf der Gleichstromseite und der Spannung am Zwischenkreiskondtnsator die Beziehung IZ₁ > Ϊ/, > t/₂. Tritt nun ein generatorischer Laststrom auf, beispielsweise infolge Richtungsänderung des Lastmomentes, dann würde sich die Richtung des Laststromes / umkehren und eine Erhöhung der Spannung U₃ am Zwischenkreiskondensator 3 erfolgen. Diese Spannungserhöhung leitet aber sofort über den erfindungsgemäß vorgesehenen Zwischenkreisspannungsregler 8 eine derartige Aussteuerung der Stromrichtergruppen 1 und 2 ein, daß dieser vom Umrichter 4 gelieferte Strom von der Stromrichtergruppe 2 übernommen wird und demzufolge keinen nennenswerten Beitrag mehr zu einer Spannungsüberhöhung im Gleichstromzwischenkreis liefern kann. Die Spannung am Zwischenkreiskondensator 3 und damit auch das Luftspaltfeld der Asynchronmaschine 5 wird damit von dynamischen Einbrüchen befreit.

F i g. 2 zeigt eine gerätetechnische Realisierung des in F i g. 1 mit IS bezeichneten Funktionsgenerators. Er besteht aus einem als Gleichspannungsverstärker aufgebauten Betragsverstärker 17, der in seinem beschalteten Zustand durch gleiche Widerstände R im Eingangs- und Gegenkopplungskreis den Verstärkungsfaktor 1 aufweist. Ausgang und Eingang des Verstärkers 17 sind über zwei Dioden 18 und 19 mit einem Widerstand 20 verbunden, welcher an ein negatives Gleichspannungspotential angeschlossen ist. Am Verbindungspunkt der Kathoder der Dioden 18 und 19 tritt also stets positives Potential auf, dessen Größe dem Betrag der Verstärkei eingangsgröße /" entspricht und welches seinerseits einen mit 21 bezeichneten Umkehrverstärker beaufschlagt. Diese Verstärkereiririchtung besteht ebenfalls in einem gegengekoppelten Gleichspannungsverstärker, welcher eine von einer negativen Spannung U_x abgeleitete konstante Zusatzeinspeisung erhält und dessen Ausgangsgröße in der Weise begrenzt wird, daß eine in einem Gegenkopplungspfad angeordnete Diode 22 dann durchlässig wird und so in diesem einen Kurzschluß darstellt, sobald die Ausgangsgröße I_k* dieses Umkehrverstärkers einen bestimmten minimalen Betrag unterschreitet. Dieser Betrag kann mittels der Einstellpotentiometer 23 bzw. 24 eingestellt werden. Das Potentiometer 24 liegt ebenfalls an einer negativen Spannung.

ίο In Fig. 3 ist die Kennlinie des in Fig. 2 dargestellten Funktionsgenerators wiedergegeben. Sein minimaler Ausgangswert α wird, wie schon erwähnt, mittels der Einstellpotentiometer 23 und 24 festgelegt während sich der bei dem Wert 0 der Eingangs-

größe- /" ergebende maxim?'" Wert I_L des Verstärkerausgangssignals I_k* mittels dir an dem Potentiometer abnehmbaren Gleichspannung U_i bestimmen läßt.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ao 1. Einrichtung zur Feldregelung einer Asvn-

   chronmaschine, welche von einem mindestens zwei Stromrichtergruppen in Umkehrschaltung enthaltenden Zwischenkreisumrichter gespeist ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem FeId-

   a5 regler (7) ein Zwischenkreisspannungsregler (8) unterlagert ist, dessen Ausgangsgröße die Steuersätze (9, 10) der Stromrichter beeinflußt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Eingänge der den beiden Stromrichtergruppen (1, 2) zugeordneten Steuersätze (9, 10) zusätzlich die Ausgangsgröße eines Kreistromreglers (11) peschaltet ist, dessen Sollwert bei Lastströmen unterhalb des Lückstromes laststromabhängig vergrößerbar ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des Kreisstromreglersollwertes ein Funktionsgenerator (15) vorgesehen ist, der aus einem Betragsverstärker (17) sowie einem ihm nachgeordneten Umkehrverstär-

   ker (21) mit konstanter Zusatzeinspeisung besteht, dessen Ausgangsgröße mittels einer Diode (22) auf einen Minimalwert begrenzbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen