DE19509974A1 - Verfahren zur Bremsung eines Wechselstrommotors - Google Patents
Verfahren zur Bremsung eines WechselstrommotorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Brem
sung eines Wechselstrommotors, wenn der Wechselstrom
motor von einem Frequenzumrichter mit einem Zwischen
kreis gespeist wird.
Wenn ein von einem Frequenzumrichter mit einem
Zwischenkreis gespeister Wechselstrommotor gebremst
wird, neigt die Spannung im Zwischenkreis zur Erhö
hung. Dies beruht darauf, daß der Motor dann als Gene
rator dient und die Energie seines mechanischen Sy
stems dem Zwischenkreis zuführt. Somit ist die Brems
fähigkeit des Systems auch von der im Zwischenkreis
zulässigen Spannungserhöhung begrenzt. Steigt die
Spannung zu viel an, muß entweder das Bremsmoment be
grenzt oder die überflüssige Energie durch eine geeig
nete Anordnung wie einen Inverter ins Netz gespeist
werden. Die überflüssige Energie kann auch einem ther
mischen Widerstand zugeführt werden, wobei dieser Wi
derstand und ein getrennter Brems-Chopper benötigt
werden. Diese Alternativen setzen aber den Einsatz
zusätzlicher Vorrichtungen voraus, die das System kom
plizierter machen und die Kosten erhöhen. Eine dritte
Möglichkeit zur Verstärkung der Bremsung besteht in
der Gleichstrombremsung, wobei die Regelung jedoch die
Information über die Drehzahl des Motors verliert.
Daher kann die Gleichstrombremsung nur dann verwendet
werden, wenn der Motor völlig zum Stillstand zu brin
gen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu
grunde, ein neues Verfahren zur Bremsung eines Wech
selstrommotors für den Fall anzugeben, daß der Wech
selstrommotor von einem Frequenzumrichter mit einem
Zwischenkreis gespeist wird. Es soll ein Verfahren
angegeben werden, bei dem keine zusätzlichen Vorrich
tungen, wie z. B. ein Brems-Chopper, im System nötig
sind. Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes
Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
wenn die Spannung im Zwischenkreis bei der Bremsung
einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Magneti
sierung des Motors erhöht, um thermische Verluste des
Motors zu vergrößern, und wenn die Spannung im Zwi
schenkreis wieder den genannten vorbestimmten Wert
unterschreitet, die zusätzliche Magnetisierung besei
tigt wird.
Vorzugsweise wird zur Erhöhung der Magnetisie
rung des Motors der Magnetisierungsstrom höchstens bis
zu einem vorbestimmten Grenzwert erhöht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bremsung
eines Wechselstrommotors wird nachstehend anhand der
beigefügten Zeichnung näher erläutert, wobei zeigen
Fig. 1 ein Schaltbild eines Teils eines zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeig
neten Wechselstromantriebs und
Fig. 2 ein beispielhaftes Diagramm zur Veran
schaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist ein Schaltbild eines Wechselstrom
antriebs dargestellt, bei dem ein Motor 1 von einem
Frequenzumrichter 2 gespeist wird, der einen Zwischen
kreis 4 und einen vom Zwischenkreis gespeisten Inver
ter 3 aufweist, der wiederum den Motor 1 speist. Wenn
man den Motor 1 bremsen will, entsteht eine Situation,
in der der Motor 1 als Generator zu dienen anfängt,
wobei er seine mechanische Energie in elektrische
Energie umwandelt, die in den Zwischenkreis 4 des Fre
quenzumrichters übertragen wird. Da keine Vorsichts
maßnahmen getroffen worden sind, um die Energie vom
Zwischenkreis zum Beispiel durch einen Inverter vor
wärts zum Beispiel zum elektrischen Netz zuzuführen,
wird die Energie im Zwischenkreis gespeichert, weshalb
die Spannung uc im Zwischenkreis 4, der normalerweise,
aber nicht unbedingt, ein Gleichspannungskreis ist,
ansteigt. Normalerweise wird in einem Fall wie dieser
so verfahren, daß das Bremsmoment des Motors in dem
Maße verringert wird, daß die Spannungssteigerung im
Zwischenkreis aufhört. Es ist also ein Gleichgewichts
zustand erreicht worden, wobei die Bremsleistung des
Motors den Verlusten des Motors 1 und des ihn spei
senden Inverters 3 entspricht.
Erfindungsgemäß findet man sich aber nicht mit
der Bremsleistung ab, die nach dem oben genannten üb
lichen Verfahren erreichbar ist, sondern man trifft
zusätzliche Maßnahmen zur Erhöhung der Bremsleistung.
Erfindungsgemäß wird die Magnetisierung des Motors 1
dadurch erhöht, daß dem Statorkreis des Motors 1 ein
zusätzlicher Magnetisierungsstrom vom Inverter 3 zu
geführt wird. In der Praxis erfolgt dies durch Steige
rung der Ausgangsspannung des Inverters 3. Diese Er
höhung der Magnetisierung wird vorgenommen, wenn die
Spannung im Zwischenkreis 4 einen vorbestimmten oberen
Grenzwert uc-hi-lim erreicht. Neben der Zunahme des
Statorstromes führt die Erhöhung der Magnetisierung
des Motors 1 in der Praxis auch dazu, daß im Rotor des
Motors ein zum Statorstrom proportionaler Strom indu
ziert wird. Diese Stator- und Rotorströme verursachen
eine Verlustleistung, mit deren Hilfe die Bremsung,
d. h. der Verbrauch der mechanischen Energie des Mo
tors, möglich ist. Erfindungsgemäß werden also die
Verluste des Motors durch Vergrößerung der im Motor
entstehenden thermischen Verluste und auch der Magne
tisierungsverluste vergrößert. Dadurch ist es möglich,
die Energie des vom Motor gebildeten mechanischen Sy
stems in größerem Maße als was üblich ist in ther
mische Energie des Motors umzuwandeln, wobei das
Bremsmoment auch höher sein kann.
Wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewendet
wird, brauchen in den normalen Steuerungssystemen des
Motors keine größeren Änderungen vorgenommen zu wer
den. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren braucht man
nur die Zwischenkreisspannung bei der Bremsung zu
überwachen, und wenn die Spannung im Zwischenkreis den
vorbestimmten Wert überschreitet, die Vergrößerung des
Flusses und damit auch die Erhöhung des Magnetisie
rungsstromes im Rahmen der vorbestimmten Stromgrenzen
einzuleiten. Wenn die Flußbremsung nach der Erfindung
angewendet wird, wobei der Motor also durch Erhöhung
der Magnetisierung gebremst wird, kann der Magnetisie
rungsstrom höchstens bis zu einem vorbestimmten Grenz
wert erhöht werden, der in der Praxis durch die maxi
male Ausgangsspannung des Inverters 3 oder durch den
aufgrund der Erwärmung des Motors jeweils höchstzuläs
sigen Statorstrom des Motors bestimmt wird. Anderer
seits ist es natürlich, daß die Ausgangsspannung des
Inverters 3, deren Steigerung also eine Zunahme des
Magnetisierungsstromes bewirkt, nur bis zu dem höchst
möglichen Wert des Inverters gesteigert werden kann.
Die erfindungsgemäße Flußbremsung wird passi
viert, wenn die Spannung uc im Zwischenkreis 4 die
Regelgrenze der Überspannung, d. h. den Wert uc-hi-lim
unterschreitet. Somit beruhen die Aktivierung und Pas
sivierung der erfindungsgemäßen Flußbremsung lediglich
auf der Überwachung der Zwischenkreisspannung uc.
Selbstverständlich muß die Vergrößerung des Motorflus
ses, d. h. die Erhöhung der Magnetisierung des Motors,
kontrolliert erfolgen, wobei die Vergrößerungsrate in
erster Linie von der Zeitkonstante des Rotors abhängig
ist.
In Fig. 2 ist ein beispielhaftes Flußdiagramm
zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens
dargestellt. Mit 5 ist die Einleitung der Bremsung be
zeichnet. Nachdem ein Bremsbefehl erhalten ist, wird
gemäß Block 6 begonnen, die Spannung uc im Zwischen
kreis des Frequenzumrichters zu überwachen, und ge
testet, ob diese Spannung ihren höchstzulässigen Wert
uc-hi-lim erreicht hat. Überschreitet die Zwischen
kreisspannung nicht den Wert uc-hi-lim, so wird zum
Block 7 übergegangen, gemäß dem die Bremsung in Über
einstimmung mit der Normalregelung und mit der Magne
tisierung nach dieser Normalregelung fortgesetzt wird.
Wenn die Zwischenkreisspannung aber den Wert uc-hi-lim
überschreitet, wird zum Block 8 übergegangen, wo ge
testet wird, ob der Magnetisierungsstrom is seinen
höchstzulässigen Wert is-ref überschreitet. Ist die
Bremsung erst vor kurzem eingeleitet, so ist es wahr
scheinlich, daß die Stromgrenze noch nicht erreicht
worden ist, sondern man die Bremsleistung durch die
erfindungsgemäße Erhöhung der Magnetisierung im Block
9 erhöhen kann. Dann wird wieder zum Block 6 zurückge
kehrt, um das Niveau der Zwischenkreisspannung zu te
sten, aufgrund dessen man wieder entweder zum Block 7
oder zum Block 8 übergeht.
Wenn die Magnetisierung des Motors gemäß dem
Flußdiagramm der Fig. 2 erhöht wird, entsteht zu ir
gendeinem Zeitpunkt einerseits eine Situation, in der
der Magnetisierungsstrom nicht mehr vergrößert werden
kann, sondern der höchstzulässige Wert is-ref über
schritten ist. Dann wird vom Block 8 zum Block 10
übergegangen, in dem die Magnetisierung verringert
wird. Andererseits entsteht bei fortschreitender Brem
sung zu irgendeinem Zeitpunkt auch eine Situation, in
der die Zwischenkreisspannung ihren Grenzwert uc-hi-lim
unterschreitet, wobei man vom Block 6 in die Nor
malregelung gemäß Block 7 übergehen kann.
Claims (2)
1. Verfahren zur Bremsung eines Wechselstrom
motors, wenn der Wechselstrommotor (1) von einem Fre
quenzumrichter (2) mit einem Zwischenkreis (4) ge
speist wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenn die
Spannung (uc) im Zwischenkreis (4) bei der Bremsung
einen vorbestimmten Wert (uc-hi-lim) erreicht, wird
die Magnetisierung des Motors (1) erhöht, um ther
mische Verluste des Motors zu vergrößern, und wenn die
Spannung (uc) im Zwischenkreis wieder den genannten
vorbestimmten Wert (uc-hi-lim) unterschreitet, die
zusätzliche Magnetisierung beseitigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Erhöhung der Magnetisierung des Mo
tors der Magnetisierungsstrom (is) höchstens bis zu
einem vorbestimmten Grenzwert (is-ref) erhöht wird.
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