DE1814400C3

DE1814400C3 - Method for controlling the speed of a converter synchronous machine

Info

Publication number: DE1814400C3
Application number: DE1814400A
Authority: DE
Inventors: Gert Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Backhaus
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-12-13
Filing date: 1968-12-13
Publication date: 1974-11-07
Also published as: CH506915A; DE1814400A1; FR2026121A1; DE1814400B2; SE363446B; SE363446C; JPS5025603B1

Description

spielsweise eine Synchronmaschine mit Permanent- schoben, so daß beim negativen Nennmoment — M₃ magnetläufer, deren Läuferwelle mit einer bekannten der voreilende Polrad'vinkel (y — 180°) ebenfalls Steuerscneibe 3 versehen ist, über einen gesteuerten kompensiert wird. Lediglich im Bereich kleiner Dreh-Stromrichter 4, über einen Gleichstromzwischenkreis, momente M läßt sich der Leistungsfaktor 1 nicht erder Glättungsdrosseln 5 und 6 und einen Glättungs- 5 reichen.For example, a synchronous machine with permanent pushers, so that at the negative nominal torque - M ₃ magnetic rotor, the rotor shaft of which is provided with a known leading pole wheel angle (y - 180 °) also control disc 3, is compensated for via a controlled one. Only in the area of small rotary converters 4, via a direct current intermediate circuit, moments M , can the power factor 1 not reach the smoothing chokes 5 and 6 and a smoothing 5.

kondensator 7 sowie einen Stromwandler 8 enthält, In F i g. 2 ist ein wesentlich steilerer Verlauf des und über einen netzgeführten Stromrichter 10 an ein Drehmomentes M über dem Verschiebungswinkel α Drehstromnetz angeschlossen. Die Maschine 2 ist in den Winkelbereichen O bis χ und 180° bis y aneigengetaktet und kann in beiden Dreh richtungen be- genommen, so daß je ein Knick in der Kennlinie eintrieben werden. Den Stromrichtern 4 und 10 ist je- io steht. Es kann aber auch ein hiervon abweichender weils eine Steuereinrichtung 12 bzw. 14 zugeordnet. Verlauf der Kennlinie erforderlich sein, um eine ge-Die Steuereinrichtung 14 für den Stromrichter 10 er- nauere Kompensation des Polradwinkels zu erreihält ihre Eingangssignale von einem vorgeschalteten chen.contains capacitor 7 and a current transformer 8, In F i g. 2 is a significantly steeper course of and connected via a line-commutated converter 10 to a torque M over the displacement angle α three-phase network. The machine 2 is self-clocked in the angular ranges 0 to χ and 180 ° to y and can be used in both directions of rotation, so that a kink is driven in the characteristic curve. The converters 4 and 10 is each io. However, a control device 12 or 14 can also be assigned to a control device 12 or 14 that deviates from this. The course of the characteristic curve may be required in order to achieve a more precise compensation of the rotor angle. The control device 14 for the converter 10 receives its input signals from an upstream surface.

Stromregler 16, dem ein Stromsollwert von einem Im Bereich kleiner Drehmomente wird der übergeordneten Drehzahlregler 18 und ein Stromist- 15 Leistungsfaktor der Maschine vermindert, und der wert von dem Stromwandler 8 vorgegeben ist. Der Strom der Maschine nimmt entsprechned zu. Die Drehzahlregler 18 erhält einen Drehzahlsollwert von laststromabhängige Aufladung der Kommutierungseinem Sollwertgeber 20, der als Potentiometer ange- kondensatoren wird somit unterstützt, und die Komdeutet ist, und einen Drehzahlistwert von der Steuer- mutierung ist durch eine ausreichende Kommutiescheibe 3. Die Impulssignale der Steuerscheibe 3 ao rungsspannung sichergestellt. Im motorischen Betrieb werden im allgemeinen durch eine in der Figur nicht arbeitet der netzgeführte Stromrichter 10 als Gleichdargestellte Einrichtung zur Digital-Analog-Umwand- richter, der eigengetaktete Stromrichter 4 als zwangslung geformt. Sie können beispielsweise von Hallge- kommutierter Wechselrichter. Im generatorischen Beneratoren mit Remanenzeigenschaften geliefert wer- trieb arbeitet der netzgeführte Stromrichter 10 als den. Die Impulssignale werden außerdem einer Ein- 25 Wechselrichter, während der zwangskommutierte richtung 22 zur Impulsverschiebung vorgegeben, der Stromrichter 4 als Gleichrichter arbeitet. Der Überzugleich auch das Ausgangssignal des Drehzahl- gang zwischen beiden Betriebsarten kann vom Nullreglers 18 vorgegeben ist. Am Ausgang der Einrich- durchgang des Ausgangssignals des Drehzahlreglers tung22 erscheinen dann die in Abhängigkeit vom 18 bestimmt werden.Current controller 16, to which a current setpoint of a. In the range of small torques is the Superordinate speed controller 18 and a Stromist- 15 power factor of the machine is reduced, and the value is given by the current transformer 8. The current of the machine increases accordingly. the Speed controller 18 receives a speed setpoint from the load current-dependent charging of the commutation one Setpoint generator 20, which acts as a potentiometer, is thus supported, and the Komdeutet and an actual speed value from the control mutation is due to a sufficient commutation disk 3. The pulse signals of the control disk 3 ao approximate voltage ensured. In motor operation If the line-commutated converter 10 does not work in general as a result of one not shown in the figure, it is represented as equivalent Device for digital-to-analog converter, the self-clocked converter 4 as a forcing shaped. For example, you can use Hall-commutated inverters. In the generator generator The line-commutated converter 10 operates as a drive with remanence properties the. The pulse signals are also an on 25 inverter, while the forced commutated direction 22 specified for pulse shifting, the converter 4 works as a rectifier. The over-the-same the output signal of the speed response between the two operating modes can also be obtained from the zero controller 18 is specified. At the output the setup passage of the output signal of the speed controller tung22 then appear which are determined depending on 18.

Drehmoment der Maschine 2 verschobenen Impulse, 30 Die Größe des Ausgangssignals des Drehzahlweiche über die Steuereinrichtung 12 den Hauptven- reglers 18 ist ein Maß für das Drehmoment der Matilen des Stromrichters 4 zugeführt werden. schine 2. Entsprechend dem geforderten Strom wirdTorque of the machine 2 shifted pulses, 30 The size of the output signal of the speed switch Via the control device 12 the main valve is a measure for the torque of the motor of the converter 4 are supplied. machine 2. According to the required current

Vor dem Anfahren der Maschine 2 werden die der netzgeführte Stromrichter 10 ausgesteuert. Beim Kommutierungskondensatoren des Stromrichters 4 in Anlauf wird der Sollwertgeber 20 auf einen entbekannter Weise mit einer von der Läuferstellung ab- 35 sprechenden Drehzahlsollwert eingestellt und ein hängigen Polarität aufgeladen. Die den Hauptven- Ausgangssignal entsprechender Größe dem Stromtilen des Stromrichters 4 zugeführten Steuerimpulse regler 16 und der Einrichtung 22 vorgegeben. Zuwerden mittels der Einrichtung 22 zur Impulsver- gleich liefert die Steuerscheibe 3 ein Signal auf den Schiebung in Abhängigkeit vom Drehmoment der zweiten Eingang der Einrichtung 22. Die Einrichtung Maschine 2 bezogen auf die festen, von der Steuer- 40 22 bewirkt die Verschiebung der Steuerimpulse entscheibe 3 gelieferten Impulse verschoben. Die Im- sprechend dem Drehmoment der Maschine 2. Im pulse der Steuerscheibe 3 sind phasengleich mit der stationären Betrieb der Maschine 2, d. h. bei kon-Polradspannung der angeschlossenen Maschine 2. stanter Drehzahl und konstantem Drehmoment, lie-Der Verschiebungsbereich der Steuerimpulse wird fert der Drehzahlregler 18 eine dem Drehmoment nach der Erfindung so gewählt, daß ein Übergang 45 proportionale Spannung, welche die Verschiebung vom vollen Motorbetrieb in der, vollen Generator- bestimmt. Im Leerlauf ist das Drehmoment M der betrieb möglich ist. Maschine 2 annähernd Null. Dann werden die Zünd-Before the machine 2 starts up, the line-commutated converters 10 are controlled. When the commutation capacitors of the converter 4 are starting up, the setpoint generator 20 is set in an unknown manner with a speed setpoint corresponding to the rotor position, and a dependent polarity is charged. The control pulse controller 16 and the device 22 which are fed to the main valve output signal of a size corresponding to the current tiling of the converter 4. When the device 22 for pulse comparison is used, the control disk 3 supplies a signal on the shift depending on the torque of the second input of the device 22. The device machine 2 based on the fixed, from the control 40 22 causes the shift of the control pulses 3 delivered pulses postponed. The corresponding to the torque of the machine 2. In the pulses of the control disk 3 are in phase with the steady-state operation of the machine 2, ie with the pole wheel voltage of the connected machine 2. constant speed and constant torque, the shift range of the control pulses is produced Speed controller 18 selected a torque according to the invention so that a transition 45 proportional voltage, which determines the shift from full engine operation to full generator. When idling, the torque M is the operation is possible. Machine 2 almost zero. Then the ignition

Der Verlauf des Verschiebungswinkels α in Ab- impulse des Stromrichters 4 so verschoben, daß manThe course of the shift angle α in output pulses of the converter 4 shifted so that one

hängigkeit vom Drehmoment M ist aus dem Dia- einen Leistungsfaktor von annähernd NuU erhält,dependence on the torque M is obtained from the Dia- a power factor of approximately NuU,

gramm nach F i g. 2 für die belastete Maschine 2 zu 50 während bei Nennlast im Motorbetrieb der Ma-gram according to fig. 2 for the loaded machine 2 to 50 while at nominal load in motor operation the machine

entnehmen. Sowohl im motorischen als auch im ge- schine 2 der Leistungsfaktor auf annähernd + 1 undremove. Both in motor and machine 2 the power factor is set to approximately + 1 and

neratorischen Bereich kann der Polradwinkel in wei- im Generatorbetrieb auf 1 eingestellt werden kann,In the generator range, the rotor angle can be set to 1 in generator mode,

ten Grenzen kompensiert werden. Ist 7. B. das Dreh- Eine ausreichende Kommutierungsspannung ist da-th limits are compensated. Is 7. B. the rotary A sufficient commutation voltage is there-

moment M an der Maschine 2 positiv und gleich dem mit sowohl im Leerlauf als auch bei auftretendenmoment M on machine 2 positive and equal to that with both idling and occurring

Nennmoment I Ai_n, so werden die den Hauptven- 55 Laststößen sichergestellt.Nominal torque I Ai _n , the main 55 load surges are ensured.

tilen des Stromrichters 4 von der Steuereinrichtung Im Ausführungsbeispiel ist ein Antrieb mit einer 12 zugefiihrten Impulse um den diesem Nennmo- angeschlossenen dreiphasigen Synchronmaschine bement M_n entsprechenden elektrischen Polradwinkel χ schrieben. Die Anwendung der Erfindung ist nicht kapazitiv (nach links) verschoben. Im Gencratorbe- auf Stromrichter mit Hauptventilen in Drehstromtrieb werden die Impulse in gleicher Weise zusätzlich 60 Brückenschaltung beschränkt, sondern es können um einen dem elektrischen Polradwinkel entsprechen- auch Stromrichter mit abweichender Phasenzahl und den Winkel über α = 180° hinaus (nach rechts) ver- anderer Schaltung verwendet werden.In the exemplary embodiment, a drive with 12 pulses supplied around the three-phase synchronous machine connected to this nominal motor bement M _n corresponding electrical pole wheel angle χ is written . The application of the invention is not shifted capacitively (to the left). In the generator, the impulses are limited in the same way to converters with main valves in three-phase drive, but also converters with a different number of phases and the angle beyond α = 180 ° (to the right) other circuit can be used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

capacitors, one of which each with the InPatent claims: ductility of the phase of the machine in series forms a commutation circuit for the delivery of the

1. Method for controlling the speed of a commutation reactive power are designed. This S converter drive, which is operated in both energy directions, also works with current-pulsed Converter-synchronous machine, the dependent charge of the coumiutation capacitors. from a converter with controlled main To start up the drive receive the commu valves and a device for forced compaction capacitors a charge with one of the mutation, the commutation voltage of which depends on the rotor position polarity

the load is dependent, is fed, so that an additional charge of the commutation conduction characterized in that the phase capacitors can be used in the aforementioned converter system the control pulses for the main valves of the drive may be required when the machine is in the no-load converter (4), based on the pole wheel position, the run should work, because then the machine current is like that Machine (2), depending on the torque, can be small that the capacitor voltage is changed. »5 not in the event of a load surge for forced commutation

2. The method as claimed in claim 1, which is more sufficient. It is therefore a known method indicates that the phase position of the control arrangement (electrical engineering and mechanical engineering, impulses of the main valves of the converter (4) so 82nd year, 1965, issue 11, pp. 525 to 529) an additional selected is that when the machine (2) is idling, the charging device for the commutation condensers is borne Power factor close to zero should be provided with 20 capacitors, which are idle and when starting

3. The method as claimed in claim I, characterized in that the cone has a sufficient charge in the case of part, that the phase position of the control mutvrungskondensatoren ensures such a pulse of the main valves of the converter (4), additional charging device can, however, a considerable amount related to the pole wheel position of the machine ( 2), im borrowed mean extra work.

Motor operation is selected to lead in such a way that 25 The invention is based on the object of providing a connection with the nominal torque (Af _n ) of the lagging pole wheel drive for controlling the speed of an eigengetakwinkel (x), and that the phased converter synchronous machine is specified, In the case of generator operation, it is always selected, even in operation with no-load and partial load, that at nominal torque (- M _n ) the commutation voltage for the leading rotor angle (y-180 °) compensates for forced commutation, especially in the case of sudden (Fig. 2). occurring load surges, is available

This task is based on the procedure

Ren of the type mentioned according to the invention

solved in that the phase position of the control pulses

35 for the main valves of the converter, based on

The invention relates to a method for the pole wheel position of the machine, depending on the

Control of the speed of one in both energy rich torque is changed.

The invention is based on the knowledge, synchronous machine, which is powered by a converter with that the charging of the commutation capacitors controlled main valves and a device for 40 essentially on the amount of the load current forced commutation, the commutation voltage is dependent. It is therefore possible to feed it solely through the voltage that is dependent on the load. A control of the converter to influence the current of such a method is from the Siemens magazine 41 sdilossenen machine so that he (1967), issue 10, pages 830 to 836, is known. In this case, a required minimum value is not undershot, the pole wheel position is detected in a contactless manner, and the converter is controlled as a function of this. Received in the case of current as machine reactive current. This ensures that the phase position of the control capacitors is a corresponding minimum voltage of the communication pulses for the main valves of the converter.
The ignition angle of the main valves of the flow direction is specified by the pole wheel position or the position of the pole wheel span. 50 years can, according to a further embodiment of the invention in German Auslegeschrift 1 222 156, is preferably chosen so that when the machine is idling in a drive with a three-phase asynchronous machine, its power factor is approximately known, which is at zero via a controllable converter. This eliminates the need for a preferably changeable input DC voltage additional charging device for communication that is otherwise required when idling. The forced commutation 55 mutation capacitors. One receives a continuous device of the converter contains two controlled natural transition from the motor to the generator commutation valves, a commutation controller of the machine and vice versa. Furthermore, a capacitor and two controlled extinguishing valves. According to a further development of the invention, the grain capacitor also receives a load current-dependent compensation of the pole wheel angle previous charging by means of being arranged in the direct current circuit.

neter commutation inductances. A similar one to further explain the invention is shown on

Drive with an improved commutation reference is made to the drawing, in which F i g. 1 as

direction is from the German Auslegeschrift embodiment a converter drive with a

1246 861 known. According to the German patent self-clocked converter machine demonstration-1513 518, the commutation device can be light ^{for 6s.} In Fig. 2 is the torque of the machine

the feeding converter thereby simplified over the displacement angle of the control pulses in

are shown that the converter is an impressed a diagram.

Current is given, and that the commutation After F i g. 1 is a synchronous machine 2, both