DE1763293B2 - Arrangement for speed control or regulation of a three-phase asynchronous motor - Google Patents

Arrangement for speed control or regulation of a three-phase asynchronous motor

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Drehzahlsteuerung oder -regelung eines Drehstrom-Asynchronmotors mit Schleifringläufer, dessen Ständerwicklung über einen Hauptschalter an ein Drehstromnetz angeschlossen ist und dessen Schlupfenergie über einen Gleichrichter und einen Gleichttrom-Zwischenkreis einem steuerbaren Stromrichter tugeführt ist, dessen Steuereinrichtung von einer Synchronisierspannung beaufschlagt urv1 dessen Wechsel-Spannungsausgang an die Verb:ndungileitung zwischen iem Hauptschalter und der Ständcwicklung angeschlossen istThe invention relates to an arrangement for speed control or regulation of a three-phase asynchronous motor with slip ring rotor, the stator winding of which is connected to a three-phase network via a main switch and whose slip energy is guided via a rectifier and a DC intermediate circuit to a controllable converter, the control device of which is guided by a synchronizing URV 1 applied the AC voltage output to the verb: ndungileitung is connected between the main switch and the IEM Ständcwicklung

Eine Anordnung zur Drehzahlsteuerung oder -regelung eines Drehstrom-Asynchronmotors und auch zum selbsttätigen Anlassen mittels vorzugsweise veränder- |>arer Widerstände im Schleifringkreis ist aus der deutschen Patentschrift 1 148 534 bekannt Die Ständerwicklung speist über einen Gleichrichter, über einen Gleichstrom-Zwischenkreis und über einen steuerbaren Stromrichter die Schlupfenergie in das Drehstromnetz tin. Ein solcher elektromotorischer Antrieb wird vorzugsweise verwendet für Verbraucher, deren Leistungsaufnahme quadratisch oder sogar kubisch mit der Drehzahl zunimmt wie beispielsweise Lüfter, Kreiselpumpen und Kompressoren. Bei einem solchen Antrieb braucht der Drehstrom-Asynchronmotor im allgemeinen nur auf eine Drehzahl herabgesteuert zu werden, Welche die Hälfte seiner Nenndrehzahl nicht wesentlich Unterschreitet Da die Ventile des rückspeisenden Stromrichters im allgemeinen nur wenig oder praktisch kaum übirlastbar sind, muß im Störungsfall der Antrieb Sofort vom speisenden Drehstromnetz getrennt werden. Die bekannte Anordnung enthält zu diesem Zweck heben dem Hauptschalter in der Ständerzuleitung auch feinen Schalter in der Ausgangsleitung des Stromrichters, die den Stromrichter mit dem Drehstromnetz verbindet Erst durch Betätigung beider Schalter kann der Antrieb ganz vom Drehstromnetz getrennt werden, wobei durch eine Steuereinrichtung sichergestellt sein muß, daß immer der Hauptschalter in der Ständerzulei- 6s tung vor dem Schalter in der Ausgangsleitung des Stromrichters ausgeschaltet wird.An arrangement for speed control or regulation of a three-phase asynchronous motor and also for automatic starting by means of preferably variable resistances in the slip ring circle is from the German Patent specification 1 148 534 known The stator winding feeds via a rectifier, via a DC intermediate circuit and the slip energy into the three-phase network via a controllable converter tin. Such an electric motor drive is preferred used for consumers whose power consumption is square or even cubic with the Speed increases such as fans, centrifugal pumps and compressors. With such a drive the three-phase asynchronous motor generally only needs to be reduced to one speed, Which does not fall significantly below half of its nominal speed As the valves of the regenerative Converters are generally only slightly or practically hardly overloadable, the drive must in the event of a fault Immediately disconnected from the feeding three-phase network. The known arrangement includes for this purpose lift the main switch in the stator lead also fine switch in the output lead of the converter, which connects the converter to the three-phase network. The Drive are completely separated from the three-phase network, being ensured by a control device it must always be the main switch in the stand supply 6s device is switched off before the switch in the output line of the converter.

Bei einer weiteren Anordnung zur DrehzahlsteueIn another arrangement for speed control

rung oder -regelung eines Drehstrom-Asynchronmotors, wie sie eingangs bereits genannt wurde, ist der Schalter in der Ausgengsleitung des Stromrichters eingespart (Elektroenzeiger, Essen, Nr. 6. 1966, S. 30). Dazu ist der Wechselspannungsausgang des Stromrichters Ober einen Transformator direkt an die Verbindungsleitung zwischen dem Hauptschalter und der Ständerwicklung angeschlossen. Die Steuereinrichtung des Stromrichters ist von einer Synchronisierspannung beaufschlagt, die am speisenden Drehstromnetz abgegriffen isttion or control of a three-phase asynchronous motor, As already mentioned at the beginning, the switch in the output line of the converter is saved (Elektroenzeiger, Essen, No. 6. 1966, p. 30). For this purpose, the AC voltage output of the converter is directly connected to the connecting line via a transformer connected between the main switch and the stator winding. The control device of the converter is acted upon by a synchronization voltage, which is tapped from the feeding three-phase network is

Wird bei dieser Anordnung der Hauptschalter geöffnet, so stellt sieh an den Ständerklemmen eine Span nung ein, die Drehzahlfrequenz besitzt Auf Grund der Frequenzabweichung zwischen drehzahlfrequenter Spannung und netzfrequenter Synchronisierspannung s'sllt sich zwangläufig eine falsche Lage der Zündim pulse bei der Steuerung des Stromrichters ein. Die Fos ge ist ein ständiger Wechsel in der Betriebsart des Stromrichters zwischen Wechselrichter- und Gleichrichterbetrieb. Bei Gleichrichterbetrieb de? S.romrichters addieren sich die vom Stromrichter und von: Gleichrichter abgegebenen Spannungen und treibe!) einen hohen Strom.If the main switch is opened with this arrangement, This sets a voltage at the stator terminals that has the speed frequency due to the Frequency deviation between speed-frequency voltage and line-frequency synchronization voltage There is inevitably a wrong position of the ignition pulse when controlling the converter. The Fos ge is a constant change in the operating mode of the Converter between inverter and rectifier operation. With rectifier operation de? S.romrichters add those from the converter and from: Rectifier output voltages and drive!) A high current.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen unzulässig hohci Strom im Gleichstrom-Zwischenkreis zwischen Gleich richter und Stromrichter nach dem Abschalten des Hauptschalters zu verhindern.The object of the invention is to provide an inadmissibly high Current in the DC link between the rectifier and converter after the Main switch to prevent.

Diese Aufgabe w'd erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Steuereinrichtung des Stromrichters von der Spannung an den Ständerklemmen des Drehstrom Asynchronmotors synchronisiert ist.This object is achieved according to the invention that the control device of the converter depends on the voltage at the stator terminals of the three-phase current Asynchronous motor is synchronized.

Nach dem Ausschalten des Hauptschalters in der Wechselspannungszuleitung des Drehstrom- Asy η chronmotors wird in seiner Ständerwicklung vom Li... fer eine Spannung mit Drehzahlfrequenz erzeugt. Diese Spannung wird der Steuereinrichtung des Stromrichters als Synchronisierspannung zugeführt, so daß die erforderliche Lage der Zündimpulse für die Ventile des Stromrichters eingehalten wird. Dadurch wird eine Stromüberhöhung im Gleichstrom-Zwischenkreis zwischen Gleichrichter und Stromrichter vermieden. Vor dem Ausschalten des Hauptschalters wird die Steuereinrichtung in der bekannten Weise von der Spannung des Drehstromnetzes synchronisiert Der Stromrichter arbeitet somit stets als Wechselrichter.After switching off the main switch in the AC power supply line of the three-phase Asy η chronmotors ... is produced in its stator winding from Li fer a voltage with speed frequency. This voltage is fed to the control device of the converter as a synchronization voltage, so that the required position of the ignition pulses for the valves of the converter is maintained. This avoids excessive current in the DC link between rectifier and converter. Before the main switch is switched off, the control device is synchronized in the known manner by the voltage of the three-phase network. The converter therefore always works as an inverter.

Die Steuereinrichtung, der die Spannung an den Ständerklemmen als Synchronisierspannung zugeführt ist ist üblicherweise für Netzfrequenz ausgelegt. Bei niederen Drehzahlen kann sich der Frequenzgang der Steuereinrichtung störend bemerkbar machen. Für diesen Fall ist es zweckmäßig, wenn der Steuereinrichtung ein Frequenz-Spannungs-Umsetzer zugeordnet ist. Mit Hilfe eines solchen Frequenz-Spannungs-Umsetzers ist die Aufrechterhaltung der richtigen Lage der Zündimpulse auch noch bei stark von der Netzfrequenz abweichender Frequenz der Synchronisierspannung gewährleistet. The control device to which the voltage at the stator terminals is fed as a synchronization voltage is usually designed for mains frequency. At low speeds, the frequency response of the Make control device noticeable disturbing. In this case it is useful if the control device a frequency-to-voltage converter is assigned. With the help of such a frequency-voltage converter the maintenance of the correct position of the ignition pulses even if they differ significantly from the mains frequency Frequency of the synchronization voltage guaranteed.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel einer untersynchronen Stromrichterkaskade nach der Erfindung schematisch veranschaulicht istTo further explain the invention, reference is made to the drawing, in which an embodiment of a subsynchronous converter cascade is illustrated schematically according to the invention

Ein Drehstrom-Asynchronmotor 2 mit Schleifringläufer ist über einen Haupt- oder Leistungsschalter 3 an ein Drehstromnetz angeschlossen. Die Läuferwicklung des Asynchronmotors 2 ist über nicht dargestellte Schleifringe mit einem Gleichrichter 5 verbunden, dessen Gleichstromausgang über einen Gleichstrom-Zwi-A three-phase asynchronous motor 2 with a slip ring rotor is on via a main or power switch 3 connected to a three-phase network. The rotor winding of the asynchronous motor 2 is not shown Slip rings connected to a rectifier 5, the direct current output of which via a direct current intermediate

schenkreis mit dem Eingang eines steuerbaren Stromrichters 6 verbunden ist Der Stromrichter 6 soll vorzugsweise als Wechselrichter arbeiten und die Schlupfenergie des Asynchronmotors 2 an das den Asynchronmotor 2 speisende Drehstromnetz zurückliefern, Dur Wechselspannungsausgang des Stromrichters 6 ist dazu en die Verbindungsleitung zwischen dem Hauptschalter 3 und den Ständerklemmen des Asynchronmotors 2 angeschlossen. Den gesteuerten Ventilen des Stromrichters 6, die vorzugsweise Thyristoren oder ähnlich wirkende Halbleiterventile sein können, ist eine Steuereinrichtung 8 zugeordnet Die ZQndimpulse der gesteuerten Ventile sind auf die Frequenz der Spannung an den Ständerklemmen und damit auf die Spannung am Wechselspannungsausgang des Stromrichters 6 synchronisiert Zu diesem Zweck ist der Steuereinrichtung 8 Ober einen Spannungswandler 10 ein Eingangssignal vorgegeben, dessen Frequenz von der Spannung an den Klemmen der Ständerwicklung des Asynchronmotors 2 bestimmt wird Bei eingeschaltetem Hauptschalter 3 erfolgt die Synchronisation durch die Spannung des Drehstromnetzes. Sobald der Hauptschalter 3 ausgeschaltet wird, erhält die Steuereinrichtung 8 ein Eingangssignal, dessen Frequenz von derjc.iigen Spannung bestimmt ist, die vom Läufer des Asynchronmotors 2 in der Ständerwicklung induziert wird. Dementsprechend ändert sich unmittelbar nach Abschalten des Hauptschalters 3 die Impulslage der Ventile des Stromrichters 6 derart, daß sie wieder der geänderten Frequenz am Ausgang des Stromrichters 6 entspricht.Schenkreis is connected to the input of a controllable converter 6. The converter 6 should preferably work as an inverter and the slip energy of the asynchronous motor 2 to the asynchronous motor Return 2 feeding three-phase network, major For this purpose, the AC voltage output of the converter 6 is the connecting line between the main switch 3 and the stator terminals of asynchronous motor 2. The controlled valves of the converter 6, preferably thyristors or similar ones Can be semiconductor valves, a control device 8 is assigned Valves are based on the frequency of the voltage on the stator terminals and thus on the voltage on the AC voltage output of the converter 6 is synchronized For this purpose, the control device 8 Via a voltage converter 10, an input signal is given, the frequency of which depends on the voltage the terminals of the stator winding of the asynchronous motor 2 with the main switch switched on 3 the synchronization takes place through the voltage of the three-phase network. As soon as the main switch 3 is switched off is, the control device 8 receives an input signal, the frequency of which depends on the voltage is determined, which is induced by the rotor of the asynchronous motor 2 in the stator winding. Accordingly the pulse position of the converter valves changes immediately after the main switch 3 is switched off 6 in such a way that it again corresponds to the changed frequency at the output of the converter 6.

Falls die Drehzahlfrequenz erheblich von der Netzfrequenz abweicht, so muß auch die Frequenz der Steuerimpulse für die Ventile des Stromrichters 6 sprunghaft vermindert werden. Dabei kann sich der Frequenzgang der Steuereinrichtung 8, die üblicherweise für Netzfrequenz ausgelegt ist, störend bemerkbar machen. Die Impulslage für die Ventile des Stromrichters 6 kann deshalb zweckmäßigerweise durch geeignete Mittel in der Steuereinrichtung 8 entsprechend zusätzlich beeinflußt werden. Zu diesem Zweck kann ein Zusatzgerät 9 vorgesehen sein, das ein Signal entsprechend der Frequenzabweichung auf einen zweiten Eingang der Steuereinrichtung 8 gibt Das Zusatzgerät 9 kann vorzugsweise ein Frequenz-Spannungswandler sein, der ein Signal wenigstens annähernd proportionalIf the speed frequency deviates significantly from the mains frequency, the frequency of the Control pulses for the valves of the converter 6 are suddenly reduced. The Frequency response of the control device 8, which is usually designed for mains frequency, is noticeable in a disturbing manner do. The pulse position for the valves of the converter 6 can therefore expediently by means of suitable Means in the control device 8 are also influenced accordingly. To this end, a Additional device 9 may be provided, which sends a signal corresponding to the frequency deviation to a second input The additional device 9 can preferably be a frequency-voltage converter be at least approximately proportional to a signal

s der Frequenzabweichung abgibt, sobald seine Eingangsspannung von einer vorgegebenen Frequenz von beispielsweise SO Hz abweicht Bei einer Steuereinrichtung 8, deren Ausgangsimpulse im Schnittpunkt einer Steuerspannung mit einer Sägezahnspannung gebildets the frequency deviation emits as soon as its input voltage deviates from a predetermined frequency of, for example, 50 Hz In a control device 8, the output pulses of which are formed at the intersection of a control voltage with a sawtooth voltage

ίο werden, deren Steigung von der Eingangsfrequenz abhängig ist kann vorteilhafterweise durch das Ausgangssignal des Zusatzgerätes 9 die Steigung des Sägezahns entsprechend geändert werden. Die Steuerelemente des Zusatzgeräts 9 können auch in der Steuereinrichtung 8 enthalten setaίο, the slope of which depends on the input frequency is can advantageously by the output signal of the additional device 9, the slope of the sawtooth be changed accordingly. The control elements of the additional device 9 can also be in the control device 8 contain seta

Die Schleifringleitungen können einen Umschalter 13 enthalten, der in einer Schaltstellung die Schleifringe des Asynchronmotors 2 mit dem Eingang des Gleichrichters 5 und in der anderen Schaltstellung die Schleifringe mit einer vorzugsweise veränderbaren Widerstandsanordnung 14 verbindet.The slip ring lines can contain a changeover switch 13 which, in one switch position, controls the slip rings of the asynchronous motor 2 with the input of the rectifier 5 and in the other switching position the slip rings connects to a preferably variable resistor arrangement 14.

Fairs diese Widerstandsanordnung 14 für die volle Schlupfleistung des Asynchronmotors 2 bemessen ist, kann die Anordnung dadurch weiter ausgestaltet werden, daß in der Ausgangsleitung des Stromrichters 6 ein zusätzlicher Schalter 12 angeordnet wird, der auch ein Lasttrennschalter oder unter Umständen ein Trennschalter sein kann. Im Fall einer Störung im Stromrichter 6 oder im Gleichrichter 5 kann die Schlupfleistung der Widerstandsanordnung 14 zugeführt und der zusätzliche Schalter 12 in der Ausgcngsieitung des Stromrichters 6 geöffnet werden. Mit einer derartigeTi Anordnung kann somit der Antrieb während einer Reparatur des Gleich- oder Wechselrichters 5 bzw. 6 bis zur Beseitigung der Störungsursache in Betrieb gehalten werden. Da auch im Störungsfall nur der Hauptschalter 3 von der Steuereinrichtung betätigt wird, sind zusätzliche Verriegelungen zur Einhaltung einer vorbestimmten Reihenfolge in der Ausschaltung der Schalter 3 und 12 nicht erforderlich.Fairs this resistor arrangement 14 is dimensioned for the full slip power of the asynchronous motor 2, the arrangement can be further developed in that in the output line of the converter 6 a additional switch 12 is arranged, which is also a switch disconnector or, under certain circumstances, a disconnector can be. In the event of a fault in the converter 6 or in the rectifier 5, the slip power the resistor arrangement 14 and the additional switch 12 in the output of the converter 6 can be opened. With such a Ti arrangement, the drive can thus be used during a repair of the rectifier or inverter 5 or 6 until it is eliminated the cause of the fault are kept in operation. Since only the main switch 3 is operated by the control device, additional interlocks are to comply with a predetermined The order in which switches 3 and 12 are switched off is not required.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anordnung zur Drehzahlsteuerung oder -regelung eines Drehstroim-Asynchronmotors mit s Schleifringläufer, dessen Stinderwicklung über einen Hauptschalter an ein Drehstromnetz angeschlossen ist und dessen Schlupfenergie Ober einen Gleichrichter und einen Gleichstrom-Zwischenkreis einem steuerbaren Stromrichter zugeführt ist, dessen Steuereinrichtung von einer Synchronisierspannung beaufschlagt und dessen Wechselspannungs- »usgang an die Verbindungsleitung zwischen dem Hauptschalter und der Standerwicklung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (8) des Stromrichters (6) von der Spannung an den Ständerklemmen des Drehstrom-Asynchronmotors (2) synchronisiert ist1. Arrangement for speed control or regulation of a three-phase asynchronous motor with s Slip ring rotor, the stinder winding of which is over a main switch is connected to a three-phase network and its slip energy over a Rectifier and a direct current intermediate circuit is fed to a controllable converter, whose A synchronizing voltage is applied to the control device and its alternating voltage »Output connected to the connection line between the main switch and the stator winding is, characterized in that the control device (8) of the converter (6) of the The voltage at the stator terminals of the three-phase asynchronous motor (2) is synchronized 2. Anordnung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereinrichtung (8) ein Fre- to quenz-Spannungs-Umsetzer (9) zugeordnet ist.2. Arrangement according to claim t, characterized in that the control device (8) is assigned a frequency- to -voltage converter (9).
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