DE2333978A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines gleichstrom-steuersignals von einem wechselrichter - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines gleichstrom-steuersignals von einem wechselrichterInfo
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Description
Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur
Dr.-lng. Manfred Honke . Diplom-Ingenieur
Anwaltsakte: 4l 992/E:th Hans Dieter Gesthuysen
43(X) Essen, den 2. Juli 1975
Theaterplatz 3
Patentanmeldung
SCRAGG POWER DRIVES LIMITED
P.O.Box 16,
Sunderland Street,
Macclesfleid, Cheshire, England
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Gleichstrom-Steuersignals von einem Wechselrichter.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gleichstrom-Steuersignals von einem Gleichstrom/
Wechselstrom-Wechselrichter mit in einer Brückenschaltung geschalteten
Schaltanordnungen, und zwar insbesondere zur Drehzahlregelung eines Induktionsmotors.
Bisher wurde der Belastungsstrom von einem Wechselrichter zu einem Induktionsmotor als Wechselstromsignal gemessen. Nach
Gleichrichtung war das sich ergebende Gleichstromsignal dann
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im allgemeinen repräsentativ für einen Mittelwert aller Frequenzkomponenten
im Wechselrichter-Belastungsstrom, und zwar fcypischwerweise
die fünfte, siebente und elfte Oberwelle ebenso wie die Grundfrequenz. Außerdem kann bei einer wesentlichIßheren
Frequenz diesem Wechselstromsignal eine Modulation aufgedrückt werden, welche zur Steuerung der Ausgangsspannung des Wechselrichters
verwendet wird.
Dieses Verfahren ist jedoch recht umständlich, sodaß die Erfindung
sich die Aufgabe gestellt hat, ein Verfahren sowie eine zu ihrer Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, mittels
welchem bezw. mittels welcher ein Gleichstrom-Steuersignal ohne besondere Schwierigkeiten von einem Gleichstrom/Wechselstrom-Wechsel"...
chter erzeugbar ist, um einen Induktionsmotor zu steuern. Dabei geht die Erfindung von der Feststellung aus, daß die
Leistung eines Induktionsmotors im wesentlichen von der Grundfrequenz des Belastungsstromes des Wechselrichters abhängt.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung daher in verfahrensmäßiger
Hinsicht vor, daß das Signal von dem nur einer Seite der Brückenschaltung eingespeisten Gleichstrom abgeleitet
wird, wobei dieser Gleichstrom dem Mittelwert der Quadratwurzel aus der Grundfrequenz des Wechselrichter-Belastungsstromes
proportional ist.
Bei Verwendung eines Wechselrichters, bei welchem jeder Schaltanordnung
eine Stromumlaufeinrichtung zwecks Rückführung von durch eine induktive Wechselrichterbelastung erzeugten elektromotorischen
Kräften parallel geschaltet ist, wird gemäß dem
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erfindungsgemäßen Verfahren zweckmäßigerweise ein zweites
Gleichstrom-Steuersignal vom Blindstrom in nur einer Seite der BrUckenschaltung der Stromumlaufeinrichtungen abgeleitet,
wobei dieser Blindstrom dem Belastungsfaktor proportional ist.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem Gleiehstrom/Wechselstrom-Wechselrichter mit einer
zwischen StromversorgungsschJanen liegenden BrUckenschaltung
aus Schaltanordnungen ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite der Brückenschaltung an eine Zwischenschiene
angeschlossen ist und zwischen die Zwischenschiene und eine der Stromversorgungsschienen eine ein Gleichstrom-Steuersignal von dem nur der entsprechenden Seite der Brückenschaltung
eingespeisten Gleichstrom ableitende Anordnung geschaltet ist. Nach einer weiteren Besonderheit der Erfindung ist bei einer
derartigen Vorrichtung, bei welcher der Wechselrichter eine. aus Halbleiter-Schaltanordnungen bestehende Brückenschaltung
aufweist und jeder Schaltanordnung eine Halbleiter-Diode zwecks Rückführung von durch eine induktive Wechselrichterbelastung
erzeugten elektromotorischen Kräften parallel geschaltet ist,
an die eine Seite der Diodenbrücke eine zweite Zwischenschiene angeschlossen und zwischen diese Zwischenschiene und eine der
beiden Stromversorgungsschienen eine ein zweites Gleichstrom-Steuersignal von dem nur in der entsprechenden Seite der Dioden-Brückenschaltung
vorhandenen, dem Belastungsfaktor proportionalen
Blindstrom ableitende Anordnung geschaltet. Dabei können die an die Zwischenschienen angeschlossenen Anordnungen als
Parallel- oder Nebenschlußwiderstände ausgebildet sein, so daß der Spannungssprung an jedem der Widerstände als Steuersignal
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verwendbar ist. Andererseits können die an die Zwischenschienen angeschlossenen Anordnungen auch als Drosseln ausgebildet sein
und zur Umformung des Magnetflusses von jeder Drossel in ein entsprechendes Steuersignal eine Hall-Effekt-Platte vorgesehen
sein.
Bei einer Anwendung der Erfindung erzeugt der Wechselrichter eine mehrphasige Kraftversorgung für einen Induktionsmotor und
die abgeleiteten Gleichstrom-Steuersignale werden in Rückkopplungsschleifen zu einem Drehzahl-Steuerkreis ausgenutzt,
um den Wechselrichter anzusteuern.
Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:
Figur 1 den Schaltplan eines die erfindungsgemäße Vorrichtung bildenden Wechselrichters; und
Figur 2 ein Schaubild der Gleichstrom-Steuersignale in Bezug
auf den mittleren Wert der Quadratwurzel des Belas-.
tungsstromes vom Wechselrichter aus der Figur 1.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäSen Wechselrichters 1 besteht dieser aus sechs
Leistungstransistoren T.-Tg, welche als Sehalteinrichtungen
wirken und in einer Brückenschaltung zwischen einer positiven Stromversorgungsschiene 2 und einer ersten negativen Zwischenschiene
5 geschaltet sind. Anstelle der Transistoren können
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auch Siliziumgleichrichter (Thyristoren) verwendet werden. Diese Transistoren werden nacheinander durch eine nicht dargestellte
Steuerschaltung getriggert, welche mit den Basen der Transistoren verbunden ist, um an den Ausgängen A, B und C
einen Drehstrom in Wellenform zu erzeugen. Parallel zu jedem der Transistoren T1-Tg sind jeweils umgekehrt Dioden D1-Dg
geschaltet. Die Dioden liegen daher in einer Brückenschaltung zwischen der positiven Speiseschiene 2 und einer zweiten Zwischenschiene
4, d.h. also einer von der vorgenannten Zwischenschiene 3 unterschiedlichen Schiene.
Zwischen die Zwischenschiene 3> und die negative Speiseschiene
5 des Wechselrichters ist ein Widerstand S1 geschaltet. In
gleicher Weise ist zwischen die Zwischenschiene 4 und die negative Speiseschiene 5 ein anderer Widerstand S2 geschaltet.
Im Betrieb wird der Wechselrichter an eine Last, insbesondere für den Antrieb eines Induktionsmotors, wie eines nicht dargestellten
Käfigankermotors, angeschlossen.
Es wurde nun festgestellt, daß der in der negativen Zwischenschiene
5 fließende Gleichstrom, d.h. der nur zu einer Seite der Transistorenbrückenschaltung fließende Strom, dem mittleren
VJert aus der Quadratwurzel der Grundfrequenz des Laststromes vom Wechselrichter proportional ist. Dieser Gleichstrom wird
zweckmäßigerweise als Spannungssprung V1 am Parallel- oder
Nebenschlußwiderstand S1 gemessen.
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Dieser Spannungssprung V1 wird als erstes Gleichstrom-Steuersignal
in einer Rückkopplungsschleife zu einem nicht dargestellten
Drehzahlsteuerkreis für den Wechselrichter verwendet.
Der durch die andere Zwischenschiene 4 fließende Gleichstrom,
d.h. der nur durch die von den Dioden gebildete eine Seite der Brückenschaltung fließende Strom, leitet die durch eine
induktive Belastung erzeugten und die Transistoren umgehenden elektromotorischen Kräfte zurück. Es wurde festgestellt, daß
dieser Blindstrom dem Lastfaktor der induktiven Belastung proportional ist. Auch dieser Gleichstrom wird zweckmäßigerweise
als Spannungs sprung V2 am Parallel- oder Nebenschlußwiderstand
S2 gemessen und als zweites Gleichstrom-Steuersignal
ebenso für Steuer- oder Regelzwecke verwendet.
Wenn beide Gleichstrom-Steuersignale zusammen verwendet werden, läßt sich das Einsetzen von Schlupf bei einem Induktionsmotor
feststellen und es lassen sich daher kritische Drehzahlen verhindern.
Die Parallel- oder Nebenschlußwiderstände S, und Sg können
auch durch Spulen ersetzt werden, wobei die erzeugten Magnetflüsse den Strömen in jeder Zwischenschiene 3 bezw. 4 proportional
sind. Um diese Magnetflüsse und damit die Ströme genau messen zu können, können Hall-Effekt-Platten verwendet werden.
Das Schaubild aus Figur 2 zeigt, wie genau das am Nebenschlußwiderstand
S. gemessene Potential V, den mittleren Wert der Quadratwurzel der Grundfrequenz des Belastungsstromes I1 eines
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typischen Wechselrichters für den Antrieb eines Induktionsmotors wiedergibt. Die gemessenen Punkte X, Y und Z wurden
jeweils bei einer Modulation von 23#, 67# bezw. 100# beobachtet,
Wie ohne weiteres ersichtlich ist, hat diese Modulation keine bedeutende Wirkung auf das Potential V,, welches eine lineare
Punktion von I, ist.
Ansprüche;
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Claims (6)
1) Verfahren zur Erzeugung eines Gleichstrom-Steuersignals von einem Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichter mit in einer
Brückenschaltung geschalteten Schaltanordnungen, dadurch
gekennzeichnet, daß das Signal (V1) von dem nur einer Seite (j5) der Brückenschaltung (T1-Tg) eingespeisten
Gleichstrom (I,) abgeleitet wird, wobei dieser Gleichstrom dem Mittelwert der Quadratwurzel aus der Grundfrequenz des Wechselrichter-Laststromes
proportional ist.
2) Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem in einem Wechselrichter jeder Schaltanordnung eine Stromumlaufeinrichtung
zwecks Rückführung von durch eine induktive Wechselrichterbelastung erzeugten elektromotorischen Kräften parallelgeschaltet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Gleichstrom-Steuersignal (V2) vom Blindstrom (I2) in nur einer Seite (4)
der Brückenschaltung der Stromumlaufeinrichtungen (Dj-Dg) abgeleitet
wird, wobei dieser Blindstrom dem Belastungsfaktor proportional ist.
3) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichter mit
einer zwischen Strom-versorgungsschienen liegenden Brückenschaltung
aus Schaltanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite der Brückenschaltung (T1-Tg) an eine Zwischenschiene
(3) angeschlossen ist und zwischen die Zwischenschiene und eine der Stromversorgungsschienen (2 oder 5) eine ein Gleichstrom-
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Andrejewski, Honke & Gesthuysen, Patentanwälte, 4300 Essen 1, Theaterpkrtz 3
Steuersignal (V1) von dem nur der entsprechenden Seite der
Brückenschaltung eingespeisten Gleichstrom (I1) ableitende
Anordnung (S1) geschaltet ist.
4) Vorrichtung nach Anspruch 3 zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1 und 2, wobei der Wechselrichter eine aus Halbleiter-Schaltanordnungen
bestehende Brückenschaltung aufweist und jeder Schaltanordnung eine Halbleiter-Diode zwecks Rückführung
von durch eine induktive Wechselrichterbelastung erzeugten elektromotorischen Kräften parallelgeschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß an die eine Seite der Diodenbrücke (D1-Dg) eine zweite Zwischenschiene (4) angeschlossen ist und
zwischen diese Zwischenschiene und eine der beiden Stromversorgungsschienen (2 oder 5) eine ein zweites Gleichstrom-Steuersignal
(Vp) von dem nur in der entsprechenden Seite der Dioden-Brückenschaltung vorhandenen, dem Belastungsfaktor
proportionalen Blindstrom (I2) ableitende Anordnung (S2) geschaltet
ist.
5) Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Zwischenschienen (3 oder 4) angeschlossenen
Anordnungen (S1 oder O2)'als Parallel- oder Nebenschlußwiderstände
ausgebildet sind, so daß der Spannungsabfall (V. oder V2) an jedem der Widerstände als Steuersignal verwendbar ist.
6) Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Zwischenschienen (3 oder 4) angeschlossenen
Anordnungen (S1 oder S2) als Drosseln ausgebildet sind und zur
Umformung des Magnetflusses von jeder Drossel in ein entsprechendes
Steuersignal (V1 oder V2) eine Hall-Effekt-Platte vorgesehen
ist.
Patentanwalt.
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Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB3136172A GB1402874A (en) | 1972-07-05 | 1972-07-05 | Apparatus for obtaining a control signal from an inverter |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2333978A1 true DE2333978A1 (de) | 1974-01-31 |
Family
ID=10321964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732333978 Pending DE2333978A1 (de) | 1972-07-05 | 1973-07-04 | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines gleichstrom-steuersignals von einem wechselrichter |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS4944224A (de) |
DE (1) | DE2333978A1 (de) |
GB (1) | GB1402874A (de) |
IL (1) | IL42643A0 (de) |
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1973
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- 1973-07-04 DE DE19732333978 patent/DE2333978A1/de active Pending
- 1973-07-05 JP JP48075318A patent/JPS4944224A/ja active Pending
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Publication number | Publication date |
---|---|
IL42643A0 (en) | 1973-10-25 |
GB1402874A (en) | 1975-08-13 |
JPS4944224A (de) | 1974-04-25 |
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