DE2229850A1

DE2229850A1 - DEVICE FOR THE CONTROL OF TWO RIGIDLY COUPLED DC MOTORS, IN PARTICULAR FOR DRIVING ROLLING MILLS, WITH ANTIPARALLELY CONNECTED CONVERTERS

Info

Publication number: DE2229850A1
Application number: DE19722229850
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Parlesak
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1972-06-19
Publication date: 1974-01-17
Also published as: JPS4962917A; JPS534889B2

Description

Einrichtung zur Regelung von zwei starr miteinander gekuppelten Gleichstrommotoren, insbesondere für den Antrieb von Walzwerken, mit antiparallel geschalteten Stromrichtern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung von zwei starr miteinander gekuppelten Gleichstrommotoren, insbesondere für den Antrieb von Walzwerken, mit åe einem antiparallel geschaltete Stromrichter steuernden, einem gemeinsamen Drehzahlregler unterlagerten Stromregler.Device for controlling two rigidly coupled direct current motors, especially for driving rolling mills with inverters connected in anti-parallel The invention relates to a device for controlling two rigidly with one another coupled DC motors, especially for driving rolling mills åe an anti-parallel connected converter controlling a common speed controller subordinate current controller.

Die anti parallele Stromrichterschaltung hat einen prinzipiellen Nachteil, daß nämlich bei Stromumkehr eine Stromlücke entsteht und bei kleinen Strömen infolge des relativ großen Lückbereiches die Dynamik des Stromrichters erheblich beeinträchtigt wird. Zusätzlich können bei kleinen Strömen Schwingungen des Stromes auftreten, die einen unruhigen Gang des Stromrichters und des Antriebes nach sich ziehen.The anti-parallel converter circuit has a fundamental disadvantage, namely that when the current is reversed, a current gap arises and with small currents as a result the relatively large gap area significantly affects the dynamics of the converter will. In addition, oscillations of the current can occur with small currents, which cause the converter and the drive to run unsteadily.

Für große Antriebe, beispielsweise in Walzwerken, werden häufig zwei auf eine gemeinsame Welle arbeitende Gleichstrommotoren mit kleiner Schwungmasse an Stelle eines einzigen Motors mit großer Schwungmasse eingesetzt.For large drives, for example in rolling mills, two DC motors working on a common shaft with a small flywheel used in place of a single motor with a large flywheel.

Bei einer solchen Anordnung lassen sich diese Nachteile dadurch vermeiden, daß jedem Stromregler ein an den Ausgang des Drehzahlreglers angeschlossener Summierverstärker vorgeschaltet ist und daß aus einer vom Strom-Sollwert abhängigen, auf einen vorgegeben Betrag begrenzten Größe und einem dieser Größe entgegengerichteten konstanten Zusatzsollwert eine Zusatzgröße gebildet ist, die dem ersten Summierverstärker unmittelbar und dem zweiten Summierverstärker über eine Umkehrstufe zugeführt ist.With such an arrangement, these disadvantages can be avoided by that each current controller has a summing amplifier connected to the output of the speed controller upstream and that from a current setpoint dependent, limited to a predetermined amount and a size opposing this size constant additional setpoint an additional variable is formed, which the first summing amplifier is fed directly and to the second summing amplifier via an inverting stage.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt, an Hand deren die Erfindung im folgenden näher erläutert wird.In the drawings are exemplary embodiments of the invention Device shown, on the basis of which the invention is explained in more detail below will.

Nach Fig. 1 sind für den Antrieb einer Arbeitsmaschine zwei Gleichstrommotoren M1 und M2 vorgesehen, deren Wellen mechanisch miteinander -verbunden sind. Jeder der beiden Motoren ist an einen aus einem Transformator 1, ii gespeisten Stromrichter aus antiparallel geschalteten, gesteuerten Gleichrichtern 2 angeschlossen. Zur Drehzahlregelung der Motoren ist in der üblichen Weise ein Drehzahlregler 6 vorgesehen, dem je ein Stromregelkreis 4, 14 unterlagert ist. Der Drehzahl-Istwert wird von einer beispielsweise mit dem Motor M2 gekuppelten Tachodynamo 16 und der Strom-Istwert von je einem Stromwandler 3, 13 geliefert. Der Drehzahl-Sollwert n* wird beispielsweise von einem Steuerpult aus vorgegeben. Zusätzlich ist jedem Stromregelkreis 4, 14 ein Summierverstärker 5 bzw.According to Fig. 1, two DC motors are used to drive a machine M1 and M2 are provided, the shafts of which are mechanically connected to one another. Everyone of the two motors is connected to a converter fed by a transformer 1, ii from anti-parallel connected, controlled rectifiers 2 connected. For speed control the motors, a speed controller 6 is provided in the usual way, each one Current control circuit 4, 14 is subordinate. The actual speed value is from an example Tachodynamo 16 coupled to motor M2 and the actual current value from one current transformer each 3, 13 delivered. The speed setpoint n * is obtained, for example, from a control panel from given. In addition, each current control circuit 4, 14 is a summing amplifier 5 resp.

15 vorgeschaltet. Ein Eingang jedes Summierverstärkers ist mit dem Ausgang des Drehzahlreglers 6 verbunden. An den Ausgang des Drehzahlreglers ist ferner ein Verstärker 7 mit nachgeschaltetem Begrenzungsverstärker 8 angeschlossen. An einen zweiten Eingang des Begrenzungsverstärkers ist der Abgriff eines an einer konstanten Spannungsquelle liegenden Potentiometers 9 angeschlossen. Der Ausgang des Begrenzungsverstärkers ist mit einem zweiten Eingang des Summierverstärkers 5 unmittelbar und mit einem zweiten Eingang des Summierverstärkers 15 über einen Umkehrverstärker 10 verbunden.15 upstream. One input of each summing amplifier is connected to the Output of the speed controller 6 connected. At the output of the speed controller is Furthermore, an amplifier 7 with a downstream limiting amplifier 8 is connected. At a second input of the limiting amplifier is the tap of one at one constant voltage source lying potentiometer 9 connected. The exit of the limiting amplifier is connected to a second input of the summing amplifier 5 directly and to a second input of the summing amplifier 15 via a Inverting amplifier 10 connected.

Die dem Strom-Sollwert i* proportionale Ausgangsgröße des Verstärkers 7 und der vom Potentiometer 9 gelieferte konstante Zusatz-Sollwert ; haben einander entgegengesetzte Vorzeichen, so daß sich bei einer vorgegebenen Größe des Strom-Sollwertes +i*, beispielsweise bei 10 % des Strom-Sollwertes, die beiden Singangsgröen des BegrenzungaverstErkers 8 kompensieren und die Ausgangsgröße des Begrenzungsserstärkers Null ist. Bei einem diesen vorgegebenen Wert übersteigenden Strom-Sollwert bleibt der Ausgang des Begrenzungsverstärkers Null. Ist der Strom-Sollwert Null, so steht am Ausgang des Begrenzungsverstärkers zunächst nur eine dem konstanten Zusatz-Sollwert iO entsprechende Spannung an. Eine am Ausgang des Begrenzungsverstärkers aus den Eingangsgrößen resultierende Zusatzgröße wird dem Summierverstärker 5 unmittelbar und dem Summierverstärker 15 mit umgekehrter Polarität zugeführt, so daß bei kleinen Strömen bzw. kleinen Momenten die Stromregelkreise der beiden Motoren einen zusätzlichen konstanten Strom-Sollwert mit gegensätzlicher Polarität erhalten und infolgedessen die Motoren gegeneinander arbeiten. Bei hohen Momenten wird diese Zusatzgröße unterdrückt. Die Zusatzgröße verschiebt die Gesamtcharakteristik des Antriebes nicht, sondern bewirkt eine gegensinnige Verschiebung der Charakteristik der beiden Stromrichter in der Weise, daß der Nulldurchgang des Stromes des anderen Stromrichters verschoben wird. Ein Momentenwechsel verläuft infolgedessen lückenlos, so daß der Drehzahlregler während der stromlosen Pause nicht, wie bisher üblich, blockiert werden muß.The output variable of the amplifier proportional to the current setpoint i * 7 and the constant supplied by potentiometer 9 Additional setpoint ; have opposite signs, so that when a given Size of the current setpoint + i *, for example at 10% of the current setpoint, the Compensate the two singing quantities of the limiting amplifier 8 and the output quantity of the limiting amplifier is zero. With a value exceeding this predetermined value Current setpoint, the output of the limiting amplifier remains zero. Is the current setpoint Zero, initially only one constant is available at the output of the limiting amplifier Additional setpoint OK apply corresponding voltage. One at the output of the limiting amplifier The additional variable resulting from the input variables is sent directly to the summing amplifier 5 and fed to the summing amplifier 15 with reversed polarity, so that at small If the current control loops of the two motors flow or small torques, an additional one get constant current setpoint with opposite polarity and as a result the motors work against each other. This additional quantity is suppressed at high torques. The additional variable does not shift the overall characteristics of the drive, but rather causes an opposite shift in the characteristics of the two converters in such a way that the zero crossing of the current of the other converter is shifted will. As a result, a torque change takes place without any gaps, so that the speed controller does not have to be blocked during the currentless break, as was previously the case.

Die Arbeitsweise der Einrichtung verdeutlicht das in Fig. 2 dargestellte Diagramm, in dem auf der Ordinate die Ströme 11 und I2 der Motoren M1 bzw. M2 und auf der Abszisse der Strom-Sollwert i* abgetragen ist. Die gestrichelt gezeichnete Kurve gilt für den Stromrichter des Motors Ml und die durchgezeichnete Kurve für den Stromrichter des Motors M2. Die strichpunktierte Linie gibt den Verlauf der aus dem Zusatz-Sollwert io und dem von dem Verstärker 7 gelieferten Absolutwert des Strom-Sollwertes i* resultierenden, am Ausgang des Begrensungsverstärkers 8 anstehenden Zusatzgröße an. Die Lückstrombereiche sind mit L1 und L2 bezeichnet. Wie ersichtlich arbeiten bei größeren Strömen beide Stromrichter und beide Motoren symmetrisch und führen gleichen Strom, da in diesem Bereich die Zusatzgröße unterdrückt ist. Der stromlose Übergang entsteht bei kleinen Stromsollwerten nicht gleichzeitig, so daß einer der beiden Motoren stets voll im Eingriff steht.The mode of operation of the device is illustrated in FIG. 2 Diagram in which on the ordinate the currents I1 and I2 of the motors M1 and M2 and the current setpoint i * is plotted on the abscissa. The dashed line Curve applies to the converter of the motor Ml and the curve drawn through to the converter of the motor M2. The dash-dotted line shows the course of the from the additional setpoint value io and the absolute value supplied by the amplifier 7 of the current setpoint i * resulting at the output of the limiting amplifier 8th upcoming additional size. The leakage current areas are labeled L1 and L2. As can be seen, both converters and both motors work with larger currents symmetrical and carry the same current, since the additional variable is suppressed in this area is. The currentless transition does not occur at the same time with small current setpoints, so that one of the two motors is always fully engaged.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist einfacher und unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch, daß an Stelle des Verstärkers 7 und des Begrenzungsverstärkers 8 nur ein Verstärker 7a eingesetzt ist, dessen Ausgang mit einer Begrenzungseinrichtung 7b versehen ist,und daß der konstante Zusatz-Sollwert io sowie die Ausgangsgröße des Verstärkers 7a dem Summierverstärker 5 und dem Umkehrverstärker 10 unmittelbar zugeführt sind. Die Arbeitsweise dieser Einrichtung ist grundsätzlich die gleiche wie die der Einrichtung nach Fig. 1.The embodiment shown in Fig. 3 is simpler and different differs from the embodiment of FIG. 1 in that instead of the amplifier 7 and the limiting amplifier 8 only one amplifier 7a is used, its Output is provided with a limiting device 7b, and that the constant additional setpoint value io and the output of the amplifier 7a, the summing amplifier 5 and the inverting amplifier 10 are supplied immediately. The way this facility works is fundamental the same as that of the device of FIG. 1.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird eine Dynamik erzielt, die im wesentlichen der Dynamik bei einer kreisstrombehafteten Schaltung der Stromrichter entspricht.With the device according to the invention, a dynamic is achieved that essentially the dynamics in a circuit with a circular current circuit of the converter is equivalent to.

4 Patentansprüche 3 Figuren4 claims 3 figures

Claims

Patent claims W Binrichtung for the regulation of two rigidly with each other coupled DC motors, especially for driving rolling mills One common speed controller each controlling a power converter connected in anti-parallel subordinate current regulator, characterized in that each current regulator (4, 14) a summing amplifier (5) connected to the output of the speed controller (6) 15) is connected upstream and that, from one dependent on the current setpoint, to one predetermined amount of limited size and one that opposes this size constant additional setpoint, an additional variable is formed which the first summing amplifier (5) directly and the second summing amplifier (15) via an inverter (10) is fed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the Speed controller (6) an amplifier (7) to generate the current setpoint dependent Size is attached.

3. Device according to claim 2, characterized in that the amplifier (7) a limiting amplifier (8) is connected downstream of the one on a potentiometer (9) adjustable additional setpoint is supplied.

4. Device according to claim 2, characterized in that the first Summing amplifier (5) and the Ulkehretufe (15) to the output of an amplifier (7a) and to an adjustable potentiometer (9) that supplies the additional setpoint are connected.