DE1941312B2 - Verfahren und einrichtung zur steuerung von asynchronmaschinen - Google Patents

Description

die abhängig ist vom Ständerstromvektor, von der Der Ständerstromvektor / kann aber auch noch in Winkelgeschwindigkeit der Drehfeldachse und von einem orthogonalen Koordinatensystem beschrieben der jeweils zwischen dem den Ständerstrom beein- werden, dessen Ursprung ebenfalls in der Maschinenflussenden Stelleingang und dem Ständerstrom selbst drehachse liegt, dessen mit / bezeichnete Achse jedoch wirksamen Verzögerungszeitkonstanten, insbesondere 5 stets in Richtung der momentanen Drehfeldachse zu der Streufeldzeitkonstanten der Asynchronmaschine. denken ist und sich daher gegenüber dem ständerfesten In ähnlicher Weise kann die phasenverdrehende Koordinatensystem um den Winkel φ mit der Winkel-Wirkung der Hauptfeldzeitkonstanten dadurch ver- geschwindigkeit der Drehfeldachse d<p/df = φ vermindert werden, wenn eine Drehstreckung des Stell- dreht. Die den Ständerstromvektor / beschreibenden oder Steuervektors entgegengesetzt zur Drehrichtung io Komponenten wären in diesem Koordinatensystem des Feldes erfolgt, die abhängig ist vom Feldvektor, die Größen h und I_w, wobei h stets parallel und I_w von der Winkelgeschwindigkeit der Läufer- oder stets senkrecht zur momentanen Drehfeldachse / Drehfeldachse und von der Hauptfeldzeitkonstanten liegt. Für jeden stationären Betriebszustand der der Asynchronmaschine. Asynchronmaschine sind die Komponenten /& und I_w Eine einfache Realisierung des erfindungsgemäßen 15 Gleichgrößen, wobei h dem Blindstrom der Maschine, Verfahrens gelingt mittels eines Komponentenwand- d. h. dem feldbildenden Anteil des Ständerstromes und lers, der zwei Addierverstärker und vier Multiplikatoren I_w dem Wirkstrom, d. h. dem momentbildenden Anteil enthält, denen von einem Vektoranalysator paarweise des Ständerstromes, entspricht. Der Ständerstromnormierte, ständerbezogene Feldkomponentenspan- vektor / könnte in dem feldachsenbezogenen Koordinungen sowie feldachsenbezogene oder ständerbezo- ao natensystem auch mittels Polarkoordinaten beschriegene Komponentenspannungen zugeführt sind, wobei ben werden, d. h. durch seinen Betrag und seine die Ausgänge eines jeden Paares mit jeweils einem Winkellage bezüglich der Achse /, welche der Differenz Verstärkereingang verbunden sind. Den Vektoranaly- der Winkel β und ψ entspricht. In der F i g. 1 sind sator kann dabei gemäß einem weiteren Merkmal der weiterhin noch ständerbezogene orthogonale Feld-Erfindung aus zwei jeweils mittels eines Multiplikators 25 komponenten y>_r und ψι eingetragen, sowie ein in gegengekoppelten Verstärkern bestehen, deren Ein- Richtung der Feldachse / liegender Einheitsvektor gangen den orthogonalen ständerbezogenen Korn- ψ = β^>φ mit seinen im ständerbezogenen Koordinatenponenten proportionale Spannungen zugeführt sind system r, j auftretenden Komponenten cosy und sin φ. und deren quadrierte Ausgangsspannungen addiert Das allgemeine Blockschaltbild der F i g. 2 zeigt und mit einer konstanten Größe im Eingang eines 30 die Grundzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens. Reglers, vorzugsweise eines Integralreglers, verglichen Eine Asynchronmaschine 1 wird an ihren Ständerwerden, dessen Ausgangsgröße je einen Eingang der phasenklemmen R, S, T über ein geeignetes Stellglied, beiden Multiplikatoren beaufschlagt. Die auf diese welches die Phasenströme Ir, h und I_T einzustellen Weise mittels eines Regelvergleiches herbeigeführte gestattet, aus einem Drehstromnetz gespeist. Ein der-Normierung zeichnet sich durch eine große Genauig- 35 artiges Stromstellglied kann beispielsweise ein Drehkeit aus. transformator, ein Magnetverstärker oder ein UmSoll das erfindungsgemäße Verfahren bei Asyn- richter sein. Von zwei um 90° elektrisch gegeneinander chronmaschinen angewendet werden, welche von einem am Ankerumfang der Asynchronmaschine 1 versetzten Zwischenkreisumrichter mit eingeprägtem Strom be- Hallsonden oder anderen magnetfeldempfindiichen aufschlagbar sind, dann erweist es sich als vorteilhaft, 40 Geberelementen wird das Luftspaltfeld in zwei um daß der Komponentenwandler ausgangsseitig mit 90° phasen verschobenen Spannungen abgebildet und einem weiteren Vektoranalysator verbunden ist, dessen mittels Korrekturglieder 4 daraus die entsprechenden Reglerausgang mit dem Soilwerteingang eines Reglers Komponentenspannungcn γγ und ipj des mit dem für den Zwischenkreisgleichstrom verbunden ist und Läufer verketteten Drehfeldvektors gewonnen. Ein mit dessen Verstärkerausgangsspannungen einen Winkel- 45 5 bezeichneter Vektoranalysator (VA) bildet aus diesen Schalter für die Steuergitter des Wechselrichters direkt zwei ständerbezogene, den Einheitsvektor ψ = «J«" und/oder über einen weiteren Regler beaufschlagen. beschreibende Komponenten, welche einem mit 6 be-Auf diese Weise wird der Ständerstromvektor letzlich zeichneten Komponentenwandler KW zugeführt sind, nach Betrag und Phase, d.h. in Polarkoordinaten, Der Komponentenwandler 6 formt zwei auf die Läufervorgegeben. 50 drehfeldachse bezogene Eingangsgrößen b und w um Die Erfindung samt ihren weiteren Ausgestaltungen in zwei entsprechende ständerbezogene Vektorkomsoll im folgenden an Hand der Figuren näher ver- ponenten für den Ständerstrom, welche über ein anschaulicht werden. Zwischenglied 7, beispielsweise zur Umwandlung von In dem Vektorschaubild der Fig. 1 sind die bei zweiachsigen in dreiachsige Komponenten auf die einer dreiphasigen Asynchronmaschine in drei räum- 55 Stelleingänge des Stellgliedes 2 wirken. Wesentlich ist, lieh um 120° versetzten Achsen auftretenden Korn- daß durch diese feldorientierte Vektorkomponentenponenten des mit der Winkelgeschwindigkeit &ßjAt = ß steuerung mit den feldachsenbezogenen Größen b gegenüber dem Ständer umlaufenden Ständerstrom- und w die parallel und dia senkrecht zur momentanen vektor / mit Ir, Is und It bezeichnet. Dieser Ständer- Läuferdrehfeldachse liegende Komponente des Stänstromvektor könnte auch in einem orthogonalen, 60 derstromvektors, d. h. Wirkstrom und Feldbetrag ebenfalls ständerbezogenen Koordinatensystem mit unabhängig und entkoppelt voneinander beeinflußt den Achsen r und j beschrieben werden, dessen Ur- werden können.

sprang in der Maschinendrehachse liegt. Die Korn- F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine

ponenten des Ständerstromvektors / sind in diesem Vektorkomponentenregelung in orthogonalen Koor-

ständerbezogenen Koordinatensystem mit /_r und I₁ be- ^s dinatensystemen. Für gleichwirkende Elemente sind

zeichnet. Die mit r bezeichnete Achse des ortho- hier wie auch in den folgenden Figuren die ent-

gonalen Koordinatensystems soll mit der Richtung sprechenden Bezugszeichen der vorigen Figurer

der Wicklungsachse der Phase R zusammenfallen. beibehalten worden. Die Asynchronmaschine 1 wird

hier von einem Umrichter, beispielsweise einem Direktumrichter gespeist, welcher drei mit Ur, Us und. Ut bezeichnete Spannungsstelleingänge aufweist, welche jeweils auf die Phasenströme Ir, Is und It wirken. In den Ständerstromzuleitungen sind Stromwandler angeordnet, deren Sekundärwicklungen mit eini;r Transformationsschaltung 8 zur Umwandlung der drei genannten Phasenströme in rechtwinklig aufeinanderstellende Komponenten /_r und I), welche als Istwerte den Stromreglern 9 zugeführt sind. Die Ausgangsspannungen dieser Regler werden in einer Transformationsschaltung 10 in entsprechende dreiphasige Komponentenspannungen umgewandelt und beaufschlagen die Stelleingänge des Umrichters 2. Die Ausgangsgrößen /_r und I] der Transformationsschaltung 8 werden über zwei Proportionalglieder Aa von den Ausgangsspannungen der das Luftspaltfeld erfassenden Geber in zwei mit Ab bezeichneten Summierstellen subtrahiert, wobei der Proportionalitätsfaktor K der beiden Proportionalglieder Aa im wesentlichen proportional dem Verhältnis von Läuferstreuinduktivität zu Hauptinduktivität der Asynchronmaschine 1 ist. Damit erscheinen an den Eingangsklemmen 11 und 12 des Vektoranalysators zwei orthogonale Komponenten ψ_τ und ψ) des Läuferdrehfeldes und an dessen Ausgangsklemmen 13 und 14 die entsprechenden normierten Komponentenspannnngen, d. h. die Komponenten cos φ und sin φ eines stets in Richtung der momentanen Läuferdrehfeldachse zeigenden Einheitsvektors ~ψ = e^i<F. Der Komponentenwandler 6 bildet aus den feldachsenbezogenen Eingangsgrößen b und w, welche an seinen Klemmen 17 und 18 anliegen, sowie den im an den Klemmen 15 und 16 zugeführten ständerbezogenen Feldkomponenten cos φ und sin φ entsprechende ständerbezogene Ständerstromkomponentensollwerte /_r* und I_}* für die Siromregler 9.

Mit der bisher beschriebenen Anordnung der F i g. 3 ist eine voneinander entkoppelte Moment- und/oder Feldregelung der Asynchronmaschine 1 möglich. Zur Veränderung der entsprechenden Sollwerte brauchen lediglich die mit b und w bezeichneten Eingangsgrößen des Komponentenwandlers 6 verändert werden. Ist die Eingangsgröße w des Komnentenwandlers — wie gestrichelt angedeutet — die Ausgangsgröße eines Drehzahlreglers 110, dem eine der Solldrehzahl n* und eine der Istdrehzahl η der Asynchronmaschine 1 proportionale Eingangsspannung zugeführt ist, so wird aus der Anordnung der F i g. 3 eine Drehzahlregelung mit unteriagerter Momentenregelung.

Während bei der Anordnung nach der F i g. 3 aus den feldachsenbezogenen Größen b, w ständerbezogene, d. h. bei stationärer Maschinendrehzahl sinusförmig verlaufende Sollwerte I_r* und Ij* erarbeitet wurden, zeigt F i g. 4 ein Ausf ührungsbeispiel, bei welchem feldachsenbezogene Istwerte gebildet werden und dann in Stromreglern 22 mit direkt diesen vorgebbaren Sollwerten I_w* und h* verglichen werden. Da es sich bei feldachsenbezogenen Soll- und Istwerten des Ständerstromvektors bei jeder stationären Maschinendrehzahl stets um Gleichstromgrößen handelt, wird hier der Einsatz von Gleichstromreglern möglich, welche in dynamischer Hinsicht und auch bezüglich ihrer Genauigkeit sich den Wechselstromreglern als überlegen erweisen. Die feldachsenbezogenen Größen b, w ergeben sich bei der Anordnung nach F i g. 4 als Ergebnis eines Regelvergleichs zwischen feldachsenbezogenen Sollwerten I_w* und Ib* und feldachsenbezogenen Istwerten I_w und h, welche mittels eines zweiten Komponentenwandlers 21 in einer noch später zu erläuternden Weise aus orthogonalen, ständerbezogenen Komponenten des Ständerstromvektors sowie aus den orthogonalen Komponenten des in Richtung der Läuferdrehfeldachse zeigenden Einheitsvektors ψ = e^ gebildet werden. Die Ausgänge der Gleichstromregler 22, welche vorteilhaft zur Erzielung einer großen Genauigkeit als IP-Regler ausgeführt werden, bilden die zwei feldachsenbezogenen Komponenten eines Stellvektors, welche den Eingängen des Komponentenwandlers 6 zugeführt sind, der in der bereits beschriebenen Weise die entsprechenden ständerbezogenen Stellbefehle erarbeitet. Auch hier ist — wie gestrichelt angedeutet — die Überlagerung eines Drehzahlreglers 110 möglich, dessen Ausgangsgröße den Sollwert /«,* eines der Stromregler 22 bildet. Wenn die Komponenten des Steuervektors auf Spannungsstelleingänge Ur, Us und Ut des Umrichters 2 wirken, dann tritt durch die Wirkung etwaiger Verzögerungsglieder, insbesondere durch die Wirkung der Streufeldzeitkonstanten der Asynchronmaschine eine Phasendrehung zwischen dem Steuer-

»5 vektor und dem Ständerstromvektor auf. Einer Veränderung des Steuervektors würde der Ständerstromvektor daher nicht sofort in der beabsichtigten Richtung folgen. Ausgehend von einem stationären Zustand würden bei Verstellung nur eines Sollwertes zur Ausregelung dieser Regelabweichung beide Regler 22 arbeiten müssen, wodurch vorübergehend eine gewisse dynamische Verkoppelung und damit eine Verminderung der an sich möglichen Regel geschwindigkeit eintritt. Um auch dieser Verkoppelung zu begegnen, wird daher dem durch die Ausgangsspannungen der Regler 22 gebildeten Steuervektor ein zu diesem senkrecht stehender Vektor so hinzuaddiert, daß der Summenvektor dem ursprünglichen Steuervektor in Drehrichtung des Feldes voreilt. Dem Betrag dieses zusätzlich aufgeschalteten, eine Drehstreckung des Steuervektors bewirkenden Vektors soll dabei bezüglich seines Betrages proportional dem Produkt aus der Winkelgeschwindigkeit der Drehfeldachse, dem Betrag des Ständerstromes sowie der Streufeldzeitkonstanten der Asynchronmaschine sein. Die zuvor erwähnte Drehstreckung des Steuervektors wird bei der Anordnung nach F i g. 4 bewirkt durch zwei Multiplikatoren 23 und 24, deren Eingangsklemmen 25 und 26 die Istwertkomponentenspannungen ItB und Ib zugeführt sind und an deren anderen Eingängen eine der Winkelgeschwindigkeit des Feldes φ entsprechende Größe zugeführt ist, welche von einem an die Ausgangsklemmen des Vektoranalysators 5 angeschlossenen Meßglied 27 stammt Die Ausgangs-

größen des Multiplikators 23 und 24 werden in Summierstellen 52 und 53, mit dem dort vermerkten Wirkungssinn und dem Gewicht T behaftet, addiert. T entspricht dabei der Streufeldzeitkonstanten. Es ist prinzipiell gleichgültig, an welcher Stelle zwischen Reglerausgang und den dem Stellglied 2 zugeordneten Eingängen die kompensierende Drehstreckung des Steueryektors erfolgt, d.h. an welcher Stelle die Summierstellen 52 und 53 angeordnet werden. Sie können beispielsweise, wie gestrichelt angedeutet,

auch zwischen den Klemmen 19 und 20 des Komponentenwandlers 6 und den Eingängen der Transformationsschaltung 10 vorgesehen werden, wobei dann natürlich die entsprechenden ständerbezogenen

9 10

Komponentemistwerte I_x und Ij des Ständerstromes dann treten an den Klemmen 13 und 14 die Kompoals Eingangsgrößen für die Multiplikatoren dienen. nenten cos φ und sin φ eines Einheitsvektors auf, In analoger Weise kann an dieser Stelle auch einer welcher stets in Richtung des Feldvektors zeigt, dynamischen Verkuppelung der feldachsenbezogenen In F i g. 6 ist ein Ausführungsbeispiel für die mit Stellgrößen begegnet werden, welche auf Grund der 5 6 bzw. 21 bezeichneten Komponentenwandler gezeigt. Hauptfeldzeitkonstanten der Asynchronmaschine be- Es besteht aus zwei Addierverstärkern 38 und 39, dingt ist. Da hierbei eine Drehstreckung entgegen- denen die Ausgangsspannungen von vier Multigesetzt zur Drehrichtung des Feldes erfolgen muß, plikatoren zugeführt sind. Sämtliche der mit den sind die entsprechenden Komponentenspannungen jeweils mit — und + bezeichneten Eingängen der des Feldvektors den Eingangsklemmen 25' und 26' io Verstärker 38 und 39 verbundenen Widerstände sind mit negativen Vorzeichen zugeführt. Es ist noch zu von gleicher Größe. Mit den an den Eingangsklemmen bemerken, daß dieses Prinzip der dynamischen 15 und 15 zugeführten ständerbezogenen, normierten Entkoppelung durch Drehstreckung des Steuervektors Feldkomponentenspannungen gestattet die in F i g. 6 selbstverständlich auch bei jeder anderen Verzögerung dargestellte Schaltung entweder aus den an den angewendet werden kann, welche jeweils zwischen 15 weiteren Eingangsklemmen 17 und 18 zugeführten dem den Ständerstrom beeinflussenden Stelleingang feldachsenbezogenen Größen b, w, welche den feld- und dem Stinderstrom selbst wirksam ist. Entspre- achsenbezogenen Ständerkomponenten /„, und h entchend der Größe der Zeitkonstanten, deren phasen- sprechen, die entsprechenden ständerbezogenen drehende Wirkung kompensiert werden soll, ändern Ständerstromkomponenten i_r und ij zu bilden oder, sich lediglich die Gewichte, d. h. die Faktoren, mit ao wie bei dem Komponentenwandler 21 der Anwelchen die Ausgangsgrößen der Multiplikatoren Ordnung nach Fig. 4, aus normierten ständersummiert werden. bezogenen Feldkomponenten cos φ und sind ψ und

F i g. 5 zeigt ein Beispiel für die Realisierung des ständerbezogenen Ständerstromkomponenten I_x und in F i g. 2 bis 4 mit 5 bezeichneten Vektoranalysators, Ij die entsprechenden feldachsenbezogenen Ständerweicher gam: allgemein die Aufgabe lösen kann, mit 25 Stromkomponenten /„ und h zu bilden. Dies läßt zwei den orthogonalen Komponenten eines ebenen sich zeigen, indem die aus F i g. 1 entnehmbaren Vektors proportionalen Eingangsspannungen zwei Beziehungen

Spannungen zu bilden, welche den orthogonalen /„ = /,./cos φ + /»· tg φ (1)

Komponenten eines in Richtung dieses Vektors _ '

zeigenden Einheitsvektors proportional sind sowie 30 l] — i_r-igcp -\- /«,/cosφ (2)
außer diesen beiden normierten Ausgangsspannungen

eine dritte Ausgangsspannung, welche dem Vektor- nach I_x und Ij oder nach I₁₀ und h aufgelöst werden, betrag entspricht. Bei dem in F i g. 5 dargestellten F i g. 7 zeigt den Aufbau der Transformationsspeziellen Anwendungsbeispiel liegen zwei orthogo- schaltung 10 zur Umwandlung zweier orthogonaler nale Komponentenspannungen yi_r und ψ] des Dreh- 35 Vektorkomponentenspannungen in entsprechende, d.h. feldvektors an den Eingangsklemmen 11 und 12 der denselben Vektor beschreibende Komponentenspanjeweils mittels Multiplikatoren 28 und 29 gegen- nungen eines dreiphasigen Systems. Die Transformagekoppelten Verstärker 30 und 31. Die Ausgangs- tionsschaltung besteht aus drei Verstärkern, denen die spannungen der Verstärker 30 und 31 werden in beiden mit U_x und Uj bezeichneten Komponentenzwei weiteren Multiplikatoren 32 und 33 quadriert 40 spannungen zugeführt sind. Wie bei dem Diagramm und im Eingang eines Summierverstärkers mit einer der F i g. 1 soll dabei die der Komponente U_T zugenegativen Spannung — TV² verglichen. Die Ausgangs- ordnete Achse mit der der Komponente Ur des Dreispannung des Summierverstärkers 34 beaufschlagt phasensystems zugeordneten Achse zusammenfallen, den Eingang eines Integrators 35, dessen durch einen Die Umwandlung erfolgt mittels an sich bekannter Begrenzung:? anschlag 36, beispielsweise in Form an 45 Transformationsregeln, wozu die Beschaltungswidersich bekannter Begrenzerdioden, einseitig auf Null stände der Addierverstärker 44 bis 46 die in F i g. 7 begrenzte Ausgangsspannung auf die beiden anderen angegebenen Widerstandsverhältnisse aufweisen.
Eingänge der Multiplikatoren 28 und 29 wirkt. F i g. 8 zeigt die entsprechende Schaltung für die Bezeichnet man die Ausgangsspannung des Integrators Transformation eines dreiphasigen Komponentenmit A, dann, treten auf Grund der gegenkoppelnden 5° systems Ur, Us und Ut in ein zweiphasiges, ortho-Wirkung der Multiplikatoren 28 und 29 am Ausgang gonales Komponentensystem mittels zwei Addierdes Verstärkers 30 die Spannungen — \p_r\A und am verstärker 47 und 48. Eine derartige Transformations-Ausgang des Verstärkers 31 die Spannung —ipjjA auf. schaltung kann bei den Anordnungen der F i g. 3 Der Integrator verändert dann seine Ausgangsspan- und 4 eingesetzt werden und ist dort mit 8 bezeichnung.4 nicht mehr, wenn seine Eingangsspannung 55 net.

Null ist, d. h. die Beziehung gilt Die F i g. 9 und 10 dienen zur näheren Erläuterung

der phasenverdrehenden Wirkung von Verzögerungs-

j _ JL !/«Γ* ö-_w 2 = -2Li gliedern und deren Kompensation. Ein mit 49 be-

N ' jv j" zeichnetes Verzögerungsglied erster Ordnung liegi

60 beispielsweise im Ständerkreis an beliebiger Stelle

An der Ausgangsklemme 37 des Vektoranalysators zwischen den Stelleingängen für den Ständerstrom

tritt daher eine Spannung auf, welche proportional und dem Ständerstrom selbst, und ist als rückgekoppel-

dem Betrag des aus den Komponentenspannungen ψ_χ ter Integrator mit der Integrierzeit T dargestellt. Die

und ψ] gebildeten Vektors ist Werden die Ausgangs- Verzögerungszeitkonstante dieses Gliedes 49 ent-

spannungen der Verstärker 30 und 31, wie in F i g. 5 65 spricht der Zeit T und wäre beispielsweise repräsen-

dargestellt, zwei gegengekoppelten Umkehrverstärkern tativ für die Streufeldzeitkonstante der Asynchron-

zugeführt, deren Gegenkopplungswiederstände sich maschine. Es könnte sich jedoch hierbei auch um ein

zu ihren Eingangswiderständen verhalten wie 1: N, anderes Verzögerungsglied handeln, welches beispiels-

weise zum Zwecke der Istwertglättung des Ständerweise zum ^c uc _e *

'TiHuSt nur de v^hol7umrandete Teil des Verzöge ungsgSes !S im Ständerkoordinatensystem

Sehtet werdetΓ Zwischen der vektoriellen Eingangsbetrachtetweraen. ^wiscnt _{ß A}

für d^e diesf Vektoren beschreibenden Vektorkompofur die diese YeKtorenDe^

nenten, besteht dann folgende Vektorgieicnung

E-A = T

tv τ κ«,,«*

Vektoreleichung ergibt, daß bei rSikfE um einen

fferenzvektor Δ_E pg

A um einen Dmerenzve^lo ^ ^tiU und

de sen^rB^getra« il^tfZ^J^*^** T dessen Betrag mit .de^rJL«™^. * _{A E anwächst}. auf den Betrag des ^erenzvektors Zi ^ an Der Ausgangsvektor fogidamit phasentreu j

^SÄS? einem

größe A₂ ist mit einem Eingang eines Multiplikators 55 verbunden, dessen Ausgang subtraktiv dem Addierverstärker 107« zugeführt ist, während die Ausgangsgröße A₁ der Eingangsk emrne 26 des Multiplikators 54

zugeführt ist und additiv auf den Eingang des Addier-Verstärkers 1076 wirkt. Da die mit den Ausgangen ^der Multiplikatoren 54 und 55 verbundenen Eingangswiderstände der Verstärker 107« und 107A sich zu deren Gegenkopplungswiderständen verhalten wie

^ ^ ^ ^⁸ _{Μ Amegen einer} der Winkelgeschwindigkeit der Drehfeldachse proportionalen Spannung an der Klemme 28 eine Drehstreckung des durch die Komponenten W₁ und W_z bestimmten Eingangsvektors Εψ erreicht, welche abhängig ist vom Ausgangsvektor,

t₅ der Winkelgeschwindigkeit der Drehfeldachse φ und

der Zeitkonstante des Verzögerungsgliedes. Es ist

bemerken, daß die durch das Korrekturglied

si bewirkte Kompensation grundsätzlich an beliebiger Stelle längs des Signalflußweges durchgeführt werden

_ao kann, sofern diese SteUe in Signalflußnchtung nur vor

Verzögerungsglied liegt und es gleichermaßen ^ ^ ^ ^ _diese ^^^ _m

einem feldachsenbezogenen oder in einem ständer-

folgende

Εψ — Αψ —jqtTA ψ = T

AA ψ

, , ,.-υ j ττ· ο 3,,Rprt sich dies In dem Blockschaltbild der F ι fr 9 äußert sich dies

darin, daß zusätzlich noch ein fiktiv«^^eS^e"^K°PP lungsglied 50 auftntt, wodurch der Ausgang mehr gleichphasig dem Eingang Εγ folgt "^nd hinaus auch noch ein Betragsfenler ^ve™.^^cl" Dieser Einfluß kann dadurch komperaert: daß ein Korrekturglied 51 mit umge^k^^rtem wie der des Gegenkopplungsgliedes 50 vp^ wird. Dieses Korrekturglied 51 muß aiso eine Un* streckung des Eingangsvektors in Abhang^gKeii ο

^ Eingangs-

gilt s ^

Ausgangsvektor^y emt

feldachse? und
wirken. Da ^%^
gegenseitig aufheben,
vektor Έ_Ψ und dem

Gleichung (3) ^^^^f^ eine Komponente des Viktors Ej,,z a t zum Feld verstellt wird,_ ^ann erfo^uch «ne Jer stellung des Ausgangsvektors ^ m f^elbeniücmuj F i g. 10 zeigt den näheren Schdürngsaufbaudieser Kompensationsschaltung, ms inι r'«s· J_n

bezeichnete 7^εΓΖ08^εη£^^ε? ^ ™ '

Signalflußnchtung rechts der

Cl und den Widerstanden ZKi, so ^ ^ _der Zeitkonstante mit T=Rl- Ci ergjo J ^^ den Eingängen E₁ und E₂ des ye zugeordneten Signalflußweger, wdι stärker 107a bzw^ 53 angeordnet, aessen spannungen mit E₁ und E_t bezeicnnei ^ sollen dabei «SKSSS bedeuten, ^lA^^^SfSp einander senkrecht stehen undoie^o ρ ^

togvon^in^chtun^Dre^ung _nente_

90 gegenüber der «f litwig α ^i_chtUT1g_en

verdreht ist. Entsprechendes gut rar

der Ausgangskomponenten A₁ unu n_v χ^^ β o-

v~.,_& ~~ ο der Winkelgeschwindigkeit der

Drehfeldachse, die bei der Anordnung der F i g. 4 mit 27 bezeichnet wurde. An ihren Eingangsklemmen 57 und 58 liegen die zwei normierten, orthogonalen Feldkomponentenspannungen. Diese Klemmen sind mit zwei Differenziergliedern 59 und 60 sowie mit diesen nachgeordneten Multiplikatoren 61 und 62 verbunden, deren Ausgangsspannungen in einem Addierverstärker 63 subtrahiert werden. Auf Grund der Differentiationswirkung erscheint am Ausgang des Differenziergliedes 59 die Spannung φ — sin φ und am Ausgang des Differenziergliedes 60 die Spannung φ cos ψ, so daß damit an der Ausgangsklemme 56 eine Spannung φ> erscheint, welche der Winkelgeschwindigkeit des Läuferdrehfeldes entspricht.

Während bei den Anordnungen gemäß F i g. 3 und 4 der Stell- oder Steuervektor in Form von orthogonalen Vektorkomponenten dem Stellglied vorgegeben wurde, zeigt Fig. 12 ein Beispiel, bei dem der Stellvektor nicht mittels orthogonaler Komponenten sondern nach Betrag und Phasenlage vorgegeben wird; die Verstellung des Vektors selbst erfolgt dabei nach wie vor in festgelegten Richtungen parallel und senkrecht zur momentanen Drehfeldachse. Die Vektorkomponentensollwerte des Ständerstromvektors werden feldachsenbezogen als orthogonale Sollwerte /„,* und /&* in einen Komponentenwandler 6 eingegeben und wie schon im Zusammenhang mit F i g. 2 erläutert, mittels der Ausgangsspannungen eines VektoranalysatorsS als entsprechende ständerbezogene Vektorkomponentensollwerte I_T* und Ij* von diesen ausgegeben. Selbstverständlich könnte auch hiei — wie in der F i g. 4 dargestellt — zum Zwecke dei Drehzahlregelung ein Drehzahlregler überlagert wer den, dessen Ausgangsgröße den Vektorkomponenten soliwert /„* liefert. Das Stellglied 2a und Ib besteh hier in einem Zwischenkreisumrichter, in dessei 65 Zwischenkreis ein mittels eines Stromreglers 64 ein geprägter Gleichstrom I_n erzwungen wird. Hierzi wirkt der Ausgang des Stromreglers auf den Strom Stelleingang des Gleichrichters 2a in der Weise, dal

2730

Οι

13 14

dauernd im Gleichstromzwisclenkreis ein Strom I_n Damit sich der Ständerstromvektor im Uhrzeigersinn fließt, der genauso groß ist wie die dem Regler 64 in Sprüngen von jeweils 60 bewegt, waren also zuam Sollwerteingang zugeführte Größe |/*|. Diese nächst beispielsweise die ventile i_x und ώ_β im durcti-Größe wird der Ausgangsklemme 37 eines Vektor- lässigen Zustand zu halten sodann cue ventile ^ analysators 5' entnommen, welcher den gleichen 5 und S₆, sodann die Venteile S₂ und a, ust. Ment ein Innenaufbau wie die in F i g. 5 dargestellte Schaltung kontinuierlich umlaufender Steueryeletor zur Veraufweist. Die Eingangsklemmen 11 und 12 dieses fügung, so bieten sich aus Symmetnegrunden die mit Vektoranalysators 5' sind mit den Ausgangsklemmen I bis VI bezeichneten Winkelbereiche an, in denen die 19 und 20 des Komponentenwandlers 6 verbunden, Hauptventile in der in Fig. 14 angegebenen Weise an denen die ständerbezogenen SoUwerte /_r* und I)* io zu zünden sind. . .
der Komponenten des Steuervektors für den Ständer- Fig. 15 zeigt den Innenaufbau des m t ig. 12 strom erscheinen. Der Betrag dieses Steuervektors mit 65 bezeichneten Winkelschalters, der die Aufgabe erscheint somit an der Ausgangsklemme 37, während erfüllt, aus den Komponentenspannungen cos. ß* analog wie bei dem Vektoranalysator 5 an den und sin/?* des kontinuierlich umlaufenden Steuer-Ausgangsklemmen 13 und 14 normierte ständer- 15 vektors während der Winkelbereiche I bis VI die bezogene Steuerkomponentenspannungen cos ß* und vorstehend erwähnten Zündimpulse für die Haupt- und sin ß* liegen, wobei der Winkel ß* jeweils die Soll- Kommutierungsventile des Wechselrichters Ib zu erwinkellage des Ständerstromvektors bezüglich der zeugen. Die an den Eingangsklemmen 66 und 67 Ständerachse R bedeuten soll; der Winkel β würde der anliegenden Komponentenspannungen cos ß* und tatsächlichen Istlage des Ständerstromvektors ent- ao sin ß* werden in sechs Verstärkern 83 bis 88 mn versprechen. Aus den Komponentenspannungen cos/3* schiedenen Gewichten so addiert, daß an den Ver-

und sin ß* wird in einem Winkelschalter 65 eine _stärkerausgängen sechs jeweils um -£- gegeneinander Information über sechs diskrete Winkelstellungen pro staricerausgangen ^ j ₃
Umdrehung dieses Steuervektors erarbeitet und in versetzte Sinusspannungen auftreten. Hierzu weisen entsprechende Stellbefehle für die Zündung der 25 die Beschaitungswiderstände der einzelnen Verstärker Ventile des Wechselrichters Zb umgeformt. An den die in F i g. 15 angegebenen Widerstandsverhältnisse mit 68 bis 73 bezeichneten Ausgangsklemmen des auf. Den Ausgängen der Verstärker 83 bis 88 sind Winkelschalters 65 erscheinen Zündimpulse, welche die jeweils Grenzwertmelder 83'bis 88', beispielsweise in Ventile des Wechselrichters Ib derartig steuern, daß Gestalt von an sich bekannten Schmitt-Triggern, der Ständerstromvektor jeweils sechs diskreten Winkel- 30 nachgeschaltet, der bei einem von Null verschiedenen Stellungen des mit den Komponentenspannungen cos/3* Eingangssignal £ ein konstantes positives Ausgangsund sin ß* beschriebenen Steuervektors folgt. signal A abgibt. An den Ausgängen dieser Grenzwert-

Zusätzlich zu dieser Steuerung der Phasenlage des _{w entstehen daher} um -?- gegeneinander versetzte Ständerstromvektors kann ein Phasenkorrekturregler enisienen udnci um _{3 e} 5
74 vorgesehen werden, welcher jede Abweichung des 35 Impulszüge, deren Dauer jeweils einer Halbperiode Ständerstromvektors von den jeweiligen vorgeschrie- der sie beaufschlagenden Wechselspannungen bzw. benen sechs diskreten Winkelwerten feststellt und einem halben Umlauf des Steuervektors entspricht, eine dementsprechende Vordrehung der von dem Diese Impulszüge sind im einzelnen in Fig. 16 Winkelschalter 65 ausgegebenen Steuerimpulse be- dargestellt. Es sind weiterhin sechs Undgatter 89 wirkt. Damit können durch Kommutierung bedingte 40 bis 94 vorgesehen, welche jeweils von zwei Grenz-Verzögerungen bei der Wechselrichteransteuerung und wertmeldera beaufschlagt sind und an ihrem Ausetwaige sonstige Verzögerungen kompensiert werden. gang dann ein Signal erscheinen lassen, wenn die

Die F i g. 13 bis 16 zeigen Einzelheiten zur An- Ausgangsspannungen der beiden sie beaufsnhlagen-

steuerung des Wechselrichters eines Umrichters mit den Grenzwertmelder einen von Null verschiedenen

Gleichstromzwischenkreis. Dieser Wechselrichter be- 45 Wert aufweisen. Wie sich an Hand der Fig. 16

steht nach Fig. 13 aus sechs gesteuerten Haupt- leicht verfolgen läßt, erscheinen auf diese Weise an

ventilen S₁ bis S₆ in Drehstrombrückenschaltung, den Ausgangsklemmen 68 bis 73 des Winkelschalters

welche jeweils durch positive Zündimpulse an ihren 65 sechs Impulszüge, welche jeweils gegeneinander um

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Kommutierungskondensatoren parallel angeordnete, und welche in der in Fig. 15 angegebenen Verbindung gesteuerte Kommutierungsventile S₇ bis S₁₂ mit den mit den Steuergittern ^₁WSg₁₂ eine Zündung der Hauptihnen zugeordneten Steuerstrecken g₇ bis g_n. Durch und Kommutierungsventile S₁ bis S₁₂ nach dem aus Zündung eines Kommutierungsventils wird jeweils Fig. 14 ersichtlichen Schema ermöglichen,
das ihm parallel angeordnete Hauptventil gelöscht. 55 Fig. 17 zeigt den Aufbau des in Fig. 12 mit 74 Die hierzu erforderlichen Kommutierungsspannungen bezeichneten Phasenkorrekturreglers, welcher an seinen werden von den Kommutierungskondensatoren bereit- Ausgangsklemmen 81 und 82 einen den Steuervektor gestellt, welche mit den ihnen zugeordneten Ständer- vordrehenden Zusatzeinfiuß bewirken soll. Die Einphasenwicklungen der Asynchronmaschine 1 Schwing- gangsklemmen 75 und 76 werden von den normierten kreis bilden. Es ist jeweils eines der Ventile S₁ bis S₃ 60 Komponentenspannungen cos/3* und sin/3* des und gleichzeitig eines der Ventile S_t bis 5, durch- kontinuierlich umlaufenden Steuervektors beauflässig gesteuert, so daß der eingeprägte Gleichstrom I_n schlagt und sind mit den Eingangsklemmen 66' und 67' jeweils zwei Phasenwicklungen durchfließt. eines weiteren Winkelschalters 95 verbunden, dessen Aus Fig. 14 geht die Zündreihenfolge der einzelnen Schaltungsaufbau einem Teil des Winkelschalters 65 Hauptventile hervor. Es sind dort sechs diskrete 65 gleicht und demzufolge auch ähnliche Ausgangs-Lagen des resultierenden Ständerstromvektors darge- klemmenbezeichnungen aufweist. Die an den Ausgangsstellt, welche sich jeweils bei Zündung der an den klemmen 73' und 70' sowie an den Ausgangsklemmen einzelnen Vektorpfeilen vermerkten Ventile ergeben. 69' und 72' auftretenden Impulsspaunungen werden in

je einem Addierverstärker 96 bzw. Ύ1 subtrahiert. Der F i g. 17 zeigt_?«*«? _{xmscnBU uclil} ^

Verlauf der Ständerphasenströme I_R und I_s sollte nun Ermittlung des ^Ph|f5ⁿ™"^S _mv!w_{or Diese} besteht

dem Verlauf der an Ausgängen der Verstärker 96 und vektor und dem ^S^™f°^mV*_ach' der deutschen

97 auftretenden Spannungen I_R* und I₃* ',entsprechen, dann, daß ein beispielsweise _phasenwinkel-

d. h. der Phasenwinkel zwischen I_R* und I_R bzw. I_s* 5 Auslegeschrift 1179 634 ^DeKann _Verstärkers

und Is soUte zu NuU werden. Mit den Komponenten- Meßgerät mit der Aujsgangsspann g _enstrom

spannungen I_R* und I₃* des Steuervektors und den 96 sowie der Sekundärwicklung dg^den Was

Komponentenspannungen I_R und /_s des Ständer- I_R erfassenden Stromwandlers\^^ag^_dchaete

Stromvektors wird mittels zweier Multiplikatoren 98 schlagt wird und die in big. u ™ senkrechte

und 99 sowie einem Addierverstärker 100 das äußere io Schaltbrücke in ihre gestachelt ^gedeutete, .*£**

(vektorielle) Produkt dieser beiden Vektoren gebüdet. Stellung gebracht wird. In ^de^™° ._ |₉-_und

Erfolgt nun durch einen nachgeordneten Quotienten- F i g. 17 werden dann die A^f.^^e^behr.

bildnfrlOl eine Normierung⁸mit dem Betrag des 72' samt den.ihnen vorge^ordnete^ementen entbe

Ständerstromvektors \I*\, welche, wie in F i g. 12 lieh sowie ^ie/if^m.^e^^e _n ⁹^_nt™ise ändert sich

dargesteUt, vom Ausgang des Vektoranalysators 5' 15 An der g^r^^dsa?^hch?ⁿ.^WlS°S_ed ^ _der daß

geliefert werden kann, so erscheint am Ausgang des dadurch nichts; der emzige U^nterscnied ιt aeg aa

Quotientenbildners 101 eine Größe, die proportional der Eingang des Integrators102 nur^ ^¹ «^ner ^

fet dem Sinus des Winkels zwischen dem vorgegebenen beaufschlagt wird welche direktJ^{em P1}Jf ^e"^W1°^K'.

Steuervektor und dem Ständerstromveklor. Diese zwischen Steuervektor und Standerstromvektor pro

Größe wirkt auf den Eingang eines Integrators 102, ao portional ist. _c^winHiokeit des Inte-

welcher mit den Eingängen zweier Multiplikatoren 103 Zur Anpassung fer.RegelgesAwmdigkeit des inte

und 104 verbunden ist Wird die Eingaagsklemme 75 gralreglers 102 an die jeweilige Winkelgeschwindigkeit

mit dem zweiten Eingang des Multiplikators 104 kann im Eingangskreis desselben ein

direkt und die Eingangsklemme 76 mit dem zweiten vorgesehen werden, der mit einer ae

Eingang des Multiplikators 103 über einen Umkehr- _a5 digkeit des ^^^!„P.^P⁰^,^

verstärker 107 verbunden und berücksichtigt man, daß seiner Eingangsklemme »W^°^e ,TT E_n „ die Ausgangsgrößen an den Klemmen 82 und 81 Die vorstehend beschriebene Erfindung

des Phasenkorrekturreglers 74, wie in F i g. 12 darge- es bei einem Asynchronmaschinenbetriec>

stellt, additiv auf die Eingänge 66 und 67 des Winkel- rung der schnellen und entkoppelten J^J^b"££

schalters 65 wirken, dann wird durch die Ausgangs- 30 der drehmomentb.ldenden Großen mina^stens genau

spannung des Integrators der am Eingang des Winkel- sogut und ebenso einfach zu «^^-^"^

schalters 65 wirksame Steuervektor in Drehrichtung Gleichstrommaschinenantrieben. ^t dem Ersate einer

des Feldes so lange vorgedreht, bis die Eingangsgröße Gleichstrommaschine durch eine ^ yⁿchronmaschine

des Integrators 102, d h. aber die Winkeldifferenz ergeben sich aber erhebliche Vorteile, bedmgt durcⁿ zwischen dem Steuervektor und dem Istwert des 35 eine erhöhte Betriebssicherheit und die Wartungs

Ständestromvektors zu Null geworden ist. freiheit der Asynchronmaschine.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung oder Regelung von Asynchronmaschinen, insbesondere umrichtergespeisten, deren Ständerstrom in Abhängigkeit von zwei elektrischen Größen gebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei elektrische Größen feldachsenbezogene Größen sind, von welchen die eine nur die Größe einer parallel und die andere nur die Größe einer senkrecht zur momentanen Drehfeldachse liegenden Komponente (/),., /«,) des Ständerstromvektors beeinflußt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei ständerbezogenen 'Feldkomponenten und den beiden feldachsenbezogenen Größen (b, w) zwei diesen entsprechende ständerbezogene Komponenten eines Vektors gebildet werden, welche als Stell- oder Steuergrößen oder ao als ReglersoHwerte den Ständerstrom beeinflussen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die ständerbezogenen Feldkomponenten (y>_r, ψ)) als auch die den feldachsenbezogenen Größen (b, w) entsprechenden, ständerbezogenen Vektorkomponenten (i_r, ij bzw. /_r*, Ij*) orthogonal zueinander sind.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feldachsenbezogenen Größen als Stellgrößen in Abhängigkeit gebracht sind von der Differenz zwischen Sollwerten (/(,*, /«,*) und Istwerten (Ib, Iw) für feldachsenbezogene Ständerstromkomponenten (F i g. 4).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der feldachsenbezogene Größen oder der feldachsenbezogenen Ständerstromkomponentensollwerte (I_K*) in Abhängigkeit gebracht ist von der Differenz zwischen einer vorgebbaren Solldrehzahl (w*) und der ls,idrehzahl (ri) der Asynchronmaschine.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwerte der feldachsenbezogenen Ständerstrainkomponenten gebildet werden aus orthogonalen ständerbezogenen Feldkomponenten (yv, ψ}) und orthogonalen ständerbezogenen Standerstromkoimponenten (7_r, I)).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehstreckung des Stell- oder Steuervektors in Drehrichtung des Feldes erfolgt, die abhängig ist vom Ständerstromvektor, von der Winkelgeschwindigkeit der Drehfeldachse (<;r) und von der jeweils zwischen dem den Ständerstrom beeinflussenden Stelleingang und dem Ständerstrom sübst wirksamen Verzögerungszeitkonstanten (T), insbesondere der Streufeldzeitkonstanten der Asynchronmaschine.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehstreckung des Stell- oder Steuervektors entgegengesetzt zur Drehrichtung des Feldes erfolgt, die abhängig ist vom Feldvektor, der Winkelgeschwindigkeit der Läufer- oder Drehfeldachse und der Hauptfeld-zeitkonstariten der Asynchronmaschine.

9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens einen Komponentenwandler (6), bestehend aus zwei Addierverstärkern (38, 39) und vier Multiplikatoren (40 bis 43), denen von einem Vektoranalysator (5) paarweise normierte ständerbezogene Feldkomponentenspannungen (cos φ, sin φ) sowie feldachsenbezogene oder ständerbezogene Komponentenspannungen zugeführt sind, wobei die Ausgänge eines jeden Paares mit jeweils einem Verstärkereingang verbunden sind (F i g. 6).

10. Einrichtung, insbesondere nach Anspruch 9, mit einem Vektoranalysator, dadurch gekennzeichnet, daß der Vektoranalysator zwei je mittels eines Multiplikators (28, 29) gegengekoppelte Verstärker aufweist, deren Eingängen orthogonalen Vektorkomponenten proportionale Spannungen zugeführt sind und deren quadrierte Ausgangsspannungen addiert und mit einer konstanten Größe im Eingang eines Reglers verglichen werden, dessen Ausgangsgröße je einen Eingang der beiden Multiplikatoren beaufschlagt (F i g. 5).

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausang des Reglers einseitig auf Null begrenzt ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Winkelgeschwindigkeitsmeßglied (27), bestehend aus zwei Differenzgliedern (59, 60) mit nachgeordneten Multiplikatoren (61, 62), deren Ausgangsspannungen substraktiv einem Addierverstärker (63) zugeführt sind, wobei die normierten orthogonalen ständerbezogenen Feldkomponentenspannungen (cos 9% sin φ) jeweils den Eingang eines Differenziergliedes sowie den Eingang des diesem nicht nachgeordneten Multiplikators beaufschlagen (Fig. 11).

13. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 12 für Asynchronmaschinen, welche von einem Zwischenkreisumrichter mit eingeprägtem Gleichstrom gespeist sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Komponentenwandler (6) ausgangsseitig mit einem weiteren Vektoranalysator (5') verbunden ist, dessen Reglerausgang mit dem Sollwerteingang eines Reglers (64) für den Zwischenkreisgleichstrom (/„,) verbunden ist und dessen Verstärkerausgangsspannungen (cos ß*, sin ß*) einen Winkelschalter (65) für die Steuergitter (gl bis gl2) des Wechselrichters 2b) direkt und/oder über einen weieren Regler beaufschlagen (Fig. 12).

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelschalter sechs eingangsseitig mit den Ausgängen des weiteren Vektoranalysators (5') verbundene Addierverstärker (83 bis 88) zur Erzeugung von sechs jeweils um 60^r phasenverschobenen Wechselspannungen enthält, welche über je ein Schwellwertglied und ein Gatter (89 bis 94) die Steuergitter (gl bis gl2) des Wechselrichters beaufschlagen (Fig. 15).

15. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Eingang des Winkelschalters (65) zusätzlich die Ausgangsspannung eines Phasenkorrekturreglers (74) für die Winkellage des Ständerstromvektors wirkt.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenkorrekturregler (74) einen Integrator (102) enthält, dem eine von der Winkeldifferenz zwischen einem aus den Komponentenspannungen (cos /?*, sin ß*) am Ausgang des Vektoranalysators (5') bestimmten Steuervektor und dem Ständerstromvektor abhängige Größe zugeführt ist und dessen Ausangsspannung einen Eingang eines aus zwei Multiplikatoren

(103, 104) und einem Umkehrverstärker (107) eine Mehrzahl von Funktionsgeneratoren genau aufbestehenden Phasendrehgliedes zur Verdrehung einander abgestimmt sein muß und eine Parameterdes am Eingang des Winkelschalters (65) wirk- änderung oder Einstellung sich daher überaus aufsamen Steuervektors beaufschlagt (F i g. 17). wendig und mühsam gestaltet.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, gekenn- 5 Das erfindungsgemäße Verfahren ist demgegenüber zeichnet durch zwei Multiplikatoren (96, 97), dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Größen felddenen zwei ständerphasenstromproportionale Span- achsenbezogene Größen sind, von welchen die eine nungen \Ir, Is) und zwei entsprechende, aus den nur die Größe einer parallel und die eine nur die Komponentenspannungen (cos ß*, sin ß*) des Größe einer senkrecht zur momentanen Drehfeldachse Steuervektors gebildete Wechselspannungen züge- io liegenden Komponente des Ständerstromvektors beführt sind und deren Ausgangsspannungen einem einflußt. Der Grundgedanke der Erfindung besteht Addierverstärker (100) subtraktiv zugeführt sind, also in einer feldorientierten Vektorkomonentendessen Ausgangsspannung auf Eingang des Inte- steuerung bzw. Vektorkomponentenregelung, indem grators (102) wirkt. der Ständerstromvektor der Asynchronmaschine mit-

18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch 15 tels einer feldsenkrechten und einer feldparallelen gekennzeichnet, daß auf den Eingang des Inte- Komponente vorgegeben wird, wobei die feldparallele grators (102) die Ausgangsspannung eines Phasen- Stromkomponente dann nur auf den Feldbetrag, die winkelmeßgerätes (106) wirkt, an dessen Eingängen feldsenkrechte Komponente nur auf das Moment der eine ständerphasenstromproportionale Spannung Maschine wirkt. Die erwähnten Verkoppelungen sind (Ir) sowie eine entsprechende, aus den Kompo- 20 damit aufgehoben; der Feldbetrag folgt der Vorgabe nentenspannungen (cos ß*, sin ß*) des Steuer- der feldparallelen Stromkomponente mit der Hauptvektors gebildete Wechselspannung liegt. feldzeitkonstanten, das Moment folgt der Vorgabe der

19. Einrichtung nach Anspruch 17 oder 18, feldsenkrechten Stromkomponente unmittelbar,
dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangskreis des Die Art und Weise, wie man die feldachsenbezo-Integrators (102) ein Multiplikator (105) ange- as genen Größen in entsprechende ständerbezogene ordnet ist, dem eine der Winkelgeschwindigkeit (ψ) Stromvektorkomponenten umsetzt, ist an sich beliebig, des Feldes proportionale Größe zugeführt ist. Eine besonders übersichtliche und aufwandsarme Möglichkeit ergibt sich nach einem weiteren Merkmal der

Erfindung, wenn mit zwei ständerbezogenen FeId-

30 komponenten und den beiden feldachsenbezogenen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Größen zwei diesen entsprechende ständerbezogene

Steuerung oder Regelung von Asynchronmaschinen, Komponenten eines Vektors gebildet werden, welche

deren Ständerstrom in Abhängigkeit von zwei elek- als Stell- oder Steuergrößen oder als Reglersollwerte

frischen Größen gebracht ist, bei welchem das Ziel den Ständerstrom beeinflussen,

verwirklicht werden soll, eine drehzahlunabhängige 35 Als zwei derartige Vektorkomponenten eignen sich

und voneinander entkoppelte Einstellbarkeit von grundsätzlich zwei Größen, durch die sich ein Vektor

Feldbetrag und Moment im Motorbetrieb bzw. von beschreiben läßt, wobei dessen räumliche Darstellung

Blind- und Wirkleistung im Generatorbetrieb zu in einem kartesischen, einem schiefwinkeligen Koordi-

erreichen. natensystem oder auch in ein Polarkoordinatensystem

Man könnte daran denken, je einen Feldbetrags- 4° in Frage kommen kann. Eine besonders einfache Aus- und einen Momentenregler vorzusehen, welche auf führungsform für das erfindungsgemäße Verfahren zwei Eingänge eines die Asynchronmaschine mit ergibt sich, wenn sowohl die ständerbezogenen Energie versorgenden Stellgliedes einwirken und Feldkomponenten als auch die den feldachsenbeispielsweise den Betrag und die Frequenz des bezogenen Größen entsprechenden ständerbezogenen Ständerstromes beeinflussen. Es könnte dabei der 43 Vektorkomponenten orthogonal zueinander sind.
Feldregler im wesentlichen auf den Betrag und der Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungs-Momentenregler auf die Frequenz des Ständerstromes gemäßen Verfahrens werden die feldachsenbezogenen einwirken. Dabei beeinflußt aber der Betrag des Stan- Größen als Stellgrößen in Abhängigkeit gebracht von derstromes nicht nur den Feldbetrag, sondern auch der Differenz zwischen Sollwerten und Istwerten für das Drehmoment und umgekehrt beeinflußt die 5° feldachsenbezogene Ständerstromkomponenten, wo-Frequenz des Ständerstromes nicht nur das Moment, durch die Regelung auf die vorgegebenen Vektorsondern auch den Feldbetrag. Neben dieser Vorwärts- komponenten des Ständerstromes in einem feldachsenverkopplung führt die Vorgabe von Ständerspannung bezogenen Koordinatensystem erfolgt, so daß hier bzw. Ständerstrom nach Betrag und Frequenz dazu, die durch eine hohe Genauigkeit auszeichnenden daß Feldbetrag und Moment auch innerhalb der 55 Gleichstromregler verwendet werden können. Wird Maschine über dynamische Glieder sich im Sinne weiterhin eine überlagerte Drehzahlregelung zur einer Rückwärtaverkopplun? gegenseitig beeinflussen. Lieferung der Sollwerte für die feldachsenbezogenen Diese Verkoppelungen verschlechtern Stabilität und Ständerstromkomponenten vorgesehen, dann ergibt Führungsverhalten gegenüber dem eingangs erwähnten sich mit der Erfindung ein sowohl in statischer als auch Fall, der vonenander entkoppelten Einstellgrößen. 60 in dynamischer Hinsicht überaus hochwertiger Dreh-

Es ist bekannt, bei umrichtergespeisten Asynchron- zahlregelantrieb.

maschinen den Ständerstrom nach Betrag und Fre- Zur Kompensation einer durch etwaige äußere oder quenz vorzugeben und durch speziell angepaßte, innere Verzögerungsgiieder der Maschine bedingten mittels Funktionsgeneratoren realisierter Steuerkenn- Phasenwinkelabweichung zwischen dem Stell- oder linien die zuvor erwähnten Verkopplungen möglichst 65 Steuervektor und dem Ständerstromvektor erweist es aufzuheben (N a η η i η, D., Ein Beitrag zum dyna- sich gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung mischen Verhalten der frequenzgeseuerten Asynchron- als vorteilhaft, wenn eine Drehstreckung des Stellmaschine). Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß oder Steuervektors in Drehrichtung des Feldes erfolgt,