DE2344124A1

DE2344124A1 - Verfahren zur steuerung und regelung einer stromrichtermaschine synchroner bauart

Info

Publication number: DE2344124A1
Application number: DE19732344124
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Ing Goelz; Frank Dipl Ing Hentschel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-08-30
Filing date: 1973-08-30
Publication date: 1975-03-13
Also published as: DE2344124C2

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Ninnemann/se B I 73/38 Nm

8. 8. 1973

Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Stromrichtermaschine synchroner Bauart

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Stromrichtermaschine synchroner Bauart, deren Ankerwicklung von einem Umrichter, der aus einem netzsei— tigen und einem motorseitigen Stromrichter sowie einem Gleichstrom-Zwischenkreis mit induktivem Speicher besteht, gespeist werden und deren Rotor mit einem Polradlagegeber und einem Tachometergenerator verbunden ist.

Mit Hilfe der Stromrichtertechnik lassen sich Synchronmaschinen bis zu den höchsten Typenleistungen drehzahlsteuern.

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- 2 - B I 73/38 Nm

Dabei werden die Ankerwicklungen der Synchronmaschine aus einem Drehstromnetz konstanter Spannung und Frequenz über einen Umrichter mit Gleichstrom-Zwischenkreis gespeist. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise den Technischen Mitteilungen AEG - Telefunken 63 (1973) Heft 4 auf den Seiten 141 bis 148 insbesondere dem Bild 12 auf Seite 147 zu entnehmen. Der Gleichstrom.: ι im Zwischenkreis wird in Abhängigkeit von der Stellung eines mit der Rotorwelle des Stromrichtermotors starr verbundenen Polradlagegebers über einen Impulsverteiler zur Ansteuerung der Thyristoren des Umrichters auf die Ständerwicklungen des Stromrichtermotors geschaltet. Ein derartiger Polradlagegeber kann beispielsweise aus einer Anordnung von Lichtquellen, Lampen oder lichtemittierenden Halbleitern, und ihnen gegenüberliegenden Lichtempfängern, z. B. Phototransistoren, mit dazwischenliegender Blendenscheibe aufgebaut sein. Diese Blendenscheibe hat die Form einer runden Scheibe, die mit Löchern oder Schlitzen versehen ist und die von der Läuferwelle gedreht wird. Sie liefert für dreiphasige Maschinen die erforderliche statische Information zum Anfahren durch ein ebenfalls dreiphasiges Geberausgangssignalsystera dessen Pulszahl pro Umdrehung der Polpaarzahl der Stromrichterma-i· schine synchroner Bauart entspricht. Die günstigste Winkelzuordnung zwischen der Standerdurchflutung und dem Läufer muß durch Justieren des Polradlagegebers im Stillstand be-

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~ 3 - B I 73/38 Nm

stimmt werden. Der Polradlagegeber liefert jedesmal dann ein Ausgangssignal, wenn ein Loch oder Schlitz in der Blendenscheibe dem zugehörigen Lichtempfänger gegenüberliegt, so daß bei einem dreiphasigen Geberausgangssignalsystem zur statischen Messung der Läuferstellung ein Auflösungsvermögen von6o°el erreicht wird. Der Polradlagegeber wird im Stillstand für Umkehrantriebe auf einen Polradsteuerwinkel von 3^=O und für Einrichtungsantriebe nach optimalem Anfahrmoment einjustiert und gestatten bei Drehung eine feinfühlige elektronische Verstellung des mittleren Polradsteuerwinkels X . Unter dem Polradsteuerwinkel )£·

wird in diesem Zusammenhang der Winkel zwischen der Grundschwingung des Ständerstromes und der d-Achse des Läufers der Stromrichtermaschine synchroner Bauart unter Vernachlässigung der Überlappung verstanden. Der Polradsteuerwin— kel It-O entspricht dabei jener Zuordnung von Ständerund Läuferfeld, bei der die Grundwelle der Ständerdurch— flutung 0. senkrecht auf der Grundwelle der Läuferdurchflutung Ο- steht, also der optimalen Lage für das Drehmoment der Maschine. Aus Gründen der Kommutierung der Stromrichteranordnung wird abweichend vom Polradsteurwinkel )d « 0 für die optimale Lage der Durchflutungen ein Polradsteuerwinkel eingestellt, damit die Stromrichtermaschine kapazitives Verhalten zeigt. Wegen der Drehzahlverstellbarkeit von stromrichtergespeisten, wellengesteu-

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- 4 - B I 73/38 Nm

ertenr: Synchronmaschinen ist die aus der Literatur bekannte Definition einer Typendrehzahl zweckmäßig. Unter Typendrehzahl ist dabei die Grenzdrehzahl für den möglichen Betrieb mit maximal zulässigem Hauptfluß im Übergang auf Feldschwächung zu verstehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer stromrichtergespeisten, wellengesteuer— ten Synchronmaschine anzugeben, bei dem eine optimale Ausnutzung von Sychronmaschine und Stromrichter im Motor- und Generatorbetrieb der Synchronmaschine gewährleistet ist. Im Motorbetrieb soll ein maximal möglicher Grundschwingungsverschiebungsfaktor cos f bei minimaler Schonzeit für die Thyristoren des Umrichters im gesamten Drehzahlbereich erreicht werden und im Generatorbetrieb soll die Zwischen— kreisspannung des Umrichters stets unter der maximal möglichen Gleichspannung gehalten werden, die sich bei Wech— selrichterbetrieb des netzseitigen Stromrichters ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unterhalb der Typendrehzahl der Stromrichtermaschine synchroner Bauart ein Konstantflußbetrieb durch Regelung des Betrages der Maschxnenhauptspannung U" erfolgt, und oberhalb der Typendrehzahl der Stromrichtermaschine synchroner Bauart die von den Thyristoren des Umrichters begrenzte Sperrspannung durch eine Sperrspannungsregelung mit Feldschwächung

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- S - B I 73/38 Nm

in der Stromrichtermaschine konstant gehalten wird, daß im Motorbetrieb der Stromrichtermaschine eine Schonzeitregelung der Thyristoren des motorseitigen Stromrichters mit Hilfe eines Schonzeitreglers und im Generatorbetrieb eine Regelung der Zwischenkreisspannung Ud mit Hilfe eines Gleichspannungsreglers erfolgt, wobei je nach Betriebsart die Ausgangswerte des Schonzeitreglers oder des Gleich— Spannungsreglers einem an sich bekannten Schaltwerk zugeführt werden, dem außerdem Gebersignale des Polradlagegebers ,die jeweilige Drehrichtung der Stromrichtermaschine sowie die jeweilige Betriebsart zugeführt werden, und das in Abhängigkeit von diesen Werten über die Abgabe von Zünd— impulsen an die Thyristoren des motorseitigen Stromrichters den Polradsteuerwinkel der Stromrichtermaschine synchroner Bauart einstellt.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke in den Figuren 1 bis 3 der Zeichnung näher erläutert werden.

Figur 1 stellt das Blockschaltbild des gesamten Steuer- und Regelkonzeptes dar wie es sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt.

Figur 2 und Figur 3 enthalten jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Schaltwerkes.

Das in Figur 1 dargestellte Übersichtsbild der Starkstrom-, Regel— und Steuerkomponenten einer stromrichtergespeisten, wellengesteuerten Synchronmaschine enthält als Starkstrom-

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. 6 - B I 73/38 Nm

teil den mit den Phasenanschlüssen R,S,T verbundenen Umrichter 1, der aus einem Netzstromrichter la und einem maschinengeitigen Stromrichter Ib sowie einem Gleichstrom-Zwischenkreis mit induktivem Speicher besteht, und dia Stromrichtermaschine synchroner Bauart 2, deren Ankerwicklungen mit dem maschinenseitigen Stromrichter Ib verbunden sind und deren Rotor über eine mechanische Welle mit einem Polradlagegeber 3 und einem Tachometergenerator 4 verbunden 1st. Die Ansteuerung der Thyristoren des Netz— Stromrichters la erfolgt über -auch bei Gleichstrommaschi— nenantrieben bekannte und angewandte Regel- und Steuer— kreise. Sie bestehen aus einem Drehzahlregler 26, dem die Differenz eines von einem Drehzahl-Sollwertgeber 25 abgegebenen Sollwertes η ,, und eines vom Tachometergenerator 4 abgegebenen Istwertes η . . der Drehzahl η zugeführt wird und an dessen Ausgang ein Strom-Sollwert I _oll abgreifbar ist. Dieser Strom-Sollwert I ,, wird über ein Proportionalglied mit Begrenzung 27 zum Soll-Istwertvergleich mit einem von einem Gleichrichter 30, der an Stromwandler in den Phasen R,S,T angeschlossen ist, gelieferten Strom-Istwert I . . geführt. Die Differenz von Sollwert und Istwert wird einem Stromregler 28 zugeführt, der ein nachgeschaltetes Netz— Steuer— und Zündgerät ansteuert.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen die Steuer- und Regelschaltungen zur Ansteuerung des ma-

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- 7 - B I 73/38 Nm

schinenseitigen Stromrichters Ib. Zur Lösung der gestellten Aufgabe, die stromrichtergespeiste, wellengesteuerte Synchronmaschine 2 und den Umrichter 1 optimal auszunutzen, wird erfindungsgemäß ein Konstantflußbetrieb bei Nennfluß unterhalb und ein Feldschwächbetrieb mit drehzahlreziprokem Fluß oberhalb der Typendrehzahl vorgeschlagen. Auf eine direkte Messung des Maschinenhauptflusses, die nur bei extremen Anforderungen an die Dynamik erforderlich werden könnte, kann unter der Voraussetzung, daß die Kommutierungsreaktanzen der Synchronmaschine so angeordnet sind, daß die Maschinenhauptspannung U" sinusförmig verläuft, verzichtet werden. Dann ist unter Berücksichtigung der Drehzahlproportionalität die Größe der Maschinenhauptspannung U" ein Maß für den Maschinenhauptfluß. Damit wird eine indirekte Führung der Amplitude des Maschinenhauptflusses durch eine Regelung des Betrages der Maschinenhauptspannung möglich. Der Sollwert I U" ·, ·, f der Maschinenhauptspannung wird über einen Proportionalverstärker mit Begrenzung 8, dem eingangsseitig die vom Tachometergenerator 4 abgegebene, der Drehzahl der Synchronmaschine proportionale Spannung U zugeführt wird, vorgegeben. Der Istwert U" . der Maschinenhauptspannung wird von einem Istwert-Bildner 13 durch Addition der drei gleichgerichteten Phasenspannungen der Synchronmaschine, wodurch Kommutierungseinbrüche in der Klemmenspannung eliminiert werden, vorgegeben. Die

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- 8 - ' B I 73/28 Km

Differenz Δ U" von Soll- und Istwert der Maschinenhauptspannung wird einem Maschinenhauptspannungs-Regler 9 zugeführt, an dessen Ausgang ein Erregerstrom-Sollwert I abgegeben wird. Nach Vergleich mit dem Erregerstrom-l^zwert I . wird die Soll-Istwert-Differenz einem Feldstromregler 10 zugeführt, dessen Ausgang mit einem nachgeschalteten Steuer- und Zündgerät 11 das zur Ansteuerung der Thyristoren des Stromrichters oder Drehstromstellers 12 dient, verbunden ist. Mit Hilfe dieser Anordnung ist es somit möglich, den Maschinenfluß im Motor- und Generatorbetrieb unterhalb der Typendrehzahl konstant zu halten. Bei Überschreitung der Typendrehzahl wird wegen der Sollwertbegrenzung von U" ,, durch den Proportionalverstärker mit Begrenzung 8 die von den Thyristoren des Umrichters 1 begrenzte Sperrspannung durch Feldschwächung konstant gehalten. Der sich dann einstellende Fluß ist der Drehzahl umgekehrt proportional und unabhängig von der Belastung. Die Lösung der Teilaufgabe, im gesamten motorischen Betriebsbereich einen maximal möglichen Grundschwingungsverschiebungsfaktor cos f zu erhalten, wird durch eine Regelung minimaler Schonzeit für die Thyristoren des maschinenseitigen Stromrichters Ib erreicht. Hierzu ist eine stufen— lose Verstellung des Polradsteuerwinkels ^t erforderlich, was in der Anordnung nach Figur 1 durch ein in den weiteren Figuren zu beschreibendes Schaltwerk 7 erzielt wird. Zur Optimierung des Grundschwingungsverschiebungsfaktors cos f

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- 9 - B I 73/38 Nm

liefert ein Schonzeitregler 5 im Motorbetrieb der Stromrichtermaschine 2 die Steuerspannung für das Schaltwerk 7. Der Sollwert der Schonzeit t ,, wird in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Umrichters 1, wie Freiwerdezeit der Thyristoren, Oberschwingungseinflüsse, Unsymmetrien und Stabilitätsgründe, an einem Sollwertgeber 15 eingestellt. Die Ermittlung des Istwertes t . , der Schonzeit geschieht durch eine Messung der Zeit zwischen dem Nulldurchgang des Maschinen-Phasenstromes über eine Wandlerschaltung mit Aus— wertlogik und dem Nulldurchgang der zugehörigen verketteten Maschinenspannung. Hierzu dient eine Schonzeit—Meßeinrichtung 14, deren Ausgang mit dem Soll-Istwert-Vergleichspunkt verbunden ist. Die Differenz von Sollwert t ,, und Ist-

s soll

wert t , . der Schonzeit, wird dem Schonzeitregler 5 zugeführt.

Im Generatorbetrieb der Stromrichtermaschine 2 wird der Schonzeitregler 5 erfindungsgemäß unwirksam und durch einen Gleichspannungsregler 6 ersetzt. Durch diese Maßnahme wird im Bereich unterhalb der Typendrehzahl eine von der Vorgabe eines Sollwertes U, ,, für die Zwischenkreisspannung U, abhängige Verstellung des Aussteuerungsgrades des maschinenseitigen Stromrichters Ib vorgenommen, so daß die maximal erreichbare Gleichspannung des Netzstromrichters la nicht überschritten wird oder der maschinenseitige Stromrichter voll ausgenutzt wird. Während die Vorgabe des Sollwertes U, ,, für die Zwischenkreisspannung durch einen

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- 10 - 3 I 73/38 Nm

Sollwertgeber 17 erfolgt, wird der Istwert U . der Zwischenkreisspannung U durch ein Spannungsmeßgerät 18 erfaßt. Die Ablösung des Schonzeit- und des Gleichspannungsreglers beim Übergang vom Motor- auf den Generatorbetrieb oder umgekehrt erfolgt über einen Summierer 31, der die Ausgangsspannungen des Gleichspannungsreglers 6 und des Schonzeitreglers 5 sowie eine an einem Potentiometer 16 einstellbare konstante Spannung U addiert. Zur Umschaltung von dem einen Reglerbetrieb auf den anderen dient eine Ablöseschaltung, die aus einem Betriebsindikator 23 und einer elektronischen Reglersperre 24 besteht. Gibt der Betriebsindikator 23 einen Umsteuerungsbefehl an die elektronische Reglersperre 24, so werden sowohl der Schonzeitregler 5 als auch der Gleichspannungsregler 6 durch Eingriff der elektronischen Reglersperre 24 gesperrt. Durch den Anteil der konstanten Spannung U des Summierers 31 wird das Schaltwerk 7 auf eine Einstellung des Polradsteuerwinkels %- von ca 90°el gebracht. Nach Aufheben der Sperre wird der vom Betriebsindikator 23 ausgewählte Regler, also entweder der Schonzeitregler 5 oder der Gleichspannungsregler 6, freigegeben und durch Vorgabe bestimmter Spannungswerte der Polradsteuerwinkel ^t vom Schaltwerk 7 erneut vorgegeben. Gleichzeitig führt der Betriebsindikator 23 dem Schaltwerk 7 für den ungeregelten Anlaufbetrieb die Entscheidung zu, ob Motor- oder Generatorbetrieb vorliegt. Diese Entscheidung kann beispielsweise in digitaler Form geschehen

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SAD ORfGiNAL

- 11 - ß I 73/38 Nm

(Motorbetrieb G", Generatorbetrieb G). Zur Auswahl des jeweiligen Betriebzustandes werden dem Betriebsindikator 23 neben dem Istwert der Drehzahl . . auch die jeweilige Drehrichtung IR und die Regelabweichung des Drehzahlreglers 26 über einen Trigger 22, der die gewünschte Drehmomentenrichtung vorgibt, zugeführt. Die Drehrichtungserfassung erfolgt durch einen Drehrichtungsfühler 20, dem die Ausgangssignale A,B,C des Polradlagegebers 3 zugeführt werden. Durch Auswertung der Reihenfolge des Auftretens der Ausgangssignale A,B,C ist diese Drehrichtungserfas— sung mit der Hilfe digitaler Schaltungen leicht zu bewerkstelligen.

Die Einstellung des jeweiligen, für einen optimalen Betrieb der Stromrichtermaschine synchroner Bauart erforderlichen Polradsteuerwinkel ^C erfolgt nach Maßgabe der Ausgangsspannungen des Schonzeitreglers 5 bzw. des Gleichspannungsreglers 6 je nach Betriebszustand (5 oder G, sowie der Ausgangssignale A,B,C des Polradlagegebers 3 und der Drehrichtung IR durch das Schaltwerk 7, das alle diese Werte erfaßt, verarbeitet und über einen Zündverstärker 19 die Thyristoren des maschinenseitigen Stromrichters Ib ansteuert. Schaltungsbeispiele für ein derartiges Schaltwerk werden in den folgenden Figuren dargestellt.

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- 12 - B I 73/38 Mm

Dem in Figur 2 dargestellten Blockschaltbild eines digitalen Schaltwerks 7 werden die in der Beschreibung der Figur 1 näher erläuterten Signale, sowie als zusätzliche Information ein dynamisches Feinspursignal d> zugeführt. Dieses Signal dient einer feinstufigen Einstellbarkeit des Polradsteuerwinkels 3t und wird durch ein zusätzliches Sender-Empfängerpaar und eine feine Lochung der Blendenscheibe im Polradlagegeber 3 gebildet. Aus diesem möglichst hochpulsigen, drehzahlproportionalen Signal werden bei Drehung der Läuferwelle der Stromrichtermaschine synchroner Bauart der verschobene Zündbereich für die erforderliche Vor- bzw. Nacheilung der Ankerdurchflutung hergestellt. Dies geschieht in einer noch zu beschreibenden elektronischen Schaltung durch Auszählen der dynamischen Feinspursignale ο in Bereichen der statischen Ausgangssignale A,B,C.des Polradlagegebers 3 . Die vom Polradlagegeber 3 abgegebenen statischen Signale A,B,C werden einem ersten Drehwinkel-Signalinverter 75 sowie einem zweiten Drehwinkel-Signalinverter zugeführt. Die Abgabe der statischen Signale A,B,C oder invertierten statischen Signale X,5,(Ü der beiden Drehwinkel— Sign al inverter 75 bzw. 76 an einer dem ersten Drehwinkel-Signalinverter 75 nachgeschalteten Drehwinkellogik 71 bzw. dem zweiten Drehwinkel-Signalinverter 76 nachgeschalteten Torlogiic 72 hängt von der jeweiligen Ansteuerung der beiden Drehwinkel-Signalinverter 75, 76 ab. Während der erste Drehwinkel-Signalinverter 75 mit den Ausgangssignalen Α',Β',Ο'

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- 13 - DI 73/38

durch das Drehrichtungssignal IR vom Drehrichtungsfühler angesteuert wird, erhält der zweite Drehwinkel-Signalinverter 76 mit den Ausgangssignalen A",B",C" das entsprechende Soll-Drehrichtungssignal SR vom Trigger 20, der die gewünschte Drehmomentenrichtung vorgibt. Die Ausgangssignale A¹,B',C des ersten Drehwinkelsignalinverters 75 entsprechen entweder den statischen Signalen A,B,C oder den invertierten statischen Signalen S,B,C ebenso die Ausgangssignale A",B",C" des zweiten Drehwinkel-Signalinverters 76. Die Entscheidung, ob Motor (G)- oder Generator (G) - Betrieb der Stromrichtermaschine synchroner Bauart 2 vorliegt bzw. vorliegen soll, wird vom Betriebsindikator 23 an die Drehwinkellogik weitergeleitet. Ebenfalls vom Betriebsindikator 23 wird in Abhängigkeit von der Drehzahl η der Stromrichtermaschine synchroner Bauart 2, ein Signal N bzw. N an die Torlogik abgegeben, was einer Verriegelung der Torlogik 72 unterhalb einer festlegbaren Drehzahl η gleichkommt. Der Drehwinkellogik 71 werden neben dem dynamischen Feinspursignal (5 noch beliebig feinstufig vorgewählte Winkelwerte VQG bzw. VQG für den Motor- bzw. Generatorbetrieb von einer Vorwahlstufe 74 zugeführt, die in geeigneter Weise über einen Analog-Digital-Umsetzer vom Steuersignal RM der erfindungsgemäßen Steuer- und Regeleinrichtung angesteuert wird. Die von der Drehwinkellogik 71 abgegebenen Signale SG" bzw. SG _n _ die für den Motor (G")- bzw. Generatorbetrieb (G) gegenüber den statischen Signalen A,B,C verschobene

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- 14 - 3 I 73/38 Nm

Winkelbereiche umfassen, werden der Torlogik 72 zugeführt, die in Abhängigkeit von den Signalen N, N bzw. A",B",C" aufbereitete Signale c£,ß,β an eine Verknüpfungslogik 73 weitergeleitet. Für niedrige Drehzahlen (N = 0) ist das System der aufbereiteten Gebersignale^,^, ^- identisch mit den statischen Signalen A,B,C bzw. X,5,C, für die andere Drehrichtung und für höhere Drehzahlen (N = L) mit den von der Drehwinkel logik 71 abgegebenen verschobenen Signalen SM _, bzw. SG ώ r' ^-^e Gleichung der rein kombinatorischen Ver—

A, Q,l_

knüpfung für die aufbereiteten Gebersignale ⁰^,|3, V*" lautet dabei

oL = A" N + (SM_A · G + SG_A -G)-R

β = B" N + (SM_ß » 5 + SG_B -G)

= C" N + (SM_C . δ + SG_C . G) . Π

In der Verknüpfungslogik 73 werden den aufbereiteten Gebersignal en oC, ß, tf- Freigabesignale a, b, c, d, e, f fest zugeordnet, die 120 el-Stromrichterzündbereichen entsprechen und 60 el gegeneinander versetzt sind. Die Freigabesignale werden an den nachgeschalteten Zündimpulsverstärker 19 abgegeben, der die einzelne Thyristor- oder Ventilgruppen des maschinenseitigen Stromrichters zur Zündung der Thyristoren oder Ventile ansteuern. Mit Hilfe der aufbereiteten Gebersignale o£ j β ι ]/~ und damit auch mit den ihnen fest zugeordneten Freigabesignalen a bis f für den Zündimpulsverstärker 19 sind alle vier Quadranten des Betriebs der Stromrichtermaschine synchroner Bauart zu durchfahren. Eine Kombination

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- 15 - S I 73/38 Nm

entspricht dem Motorbetrieb im ersten und dem Generatorbetrieb im vierten Betriebsquadranten und eine andere Kombination dem Motorbetrieb im dritten und dem Generatorbetrieb im zweiten Quadranten des Betriebes.

In Figur 2b ist die Winkelsteuerung in detaillierter Form als Blockschaltbild dargestellt, wie sie sich aus dem Blockschaltbild der Figur 2a ergibt. Die Drehwinkellogik 71 besteht aus mehreren Logikbausteinen 711 bis 716, die den einzelnen statischen Signalen A¹,B¹,C (d.h. A,B,C bzw. Ä,B,C sowie dem jeweiligen Motor (5)- bzw. Generatorbetrieb (G) zugeordnet sind und die als Ausgangssignale die gegenüber den statischen Signalen A, B,C bzw. X,B, C* verschobenen Bereiche SG"_A, S5_ß, SG"_C bzw. SG_A, SG_ß, SG_C abgeben. Zugeführt werden den einzelnen Logikbausteinen 711 bis 716 das dynamische Feinspursignal vom Polradlagegeber 3 sowie vom Betriebsindikator 23 ein Signal G bzw. G und von der Vorwahlstufe 74 Vorwahlwerte VQG bzw. VQG für den Motor- bzw. Generatorbetrieb der Stromrichtermaschine. Außerdem werden den einzelnen Logikbausteinen 711 bis 716 die ihnen zugeordneten statischen Signale A¹,B¹,C vom Drehwinkel-Signalinverter 75 zugeführt. Der Drehrichtungifühler 20 gibt ein Signal für den Istwert der Drehrichtung der Stromrichtermaschine an den Drehwinkel-Signalinverter 75 ab. Das vom Betriebsindikator 23 oberhalb einer bestimmten Drehzahl η > η abgegebene

Auslösesignal N wird den einzelnen Logikbausteinen 711 bis 716 für jedes statische Signal A,B,C zugeordneten Torlogik-

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- IG - B I 73/38 Nm

stufen 721,722,723 zugeführt. An weiteren Eingängen der Torlogikstufen 721,722,723 werden die Ausgangssignale der Logikbausteine 711 bis 716 der Drehwinkellogik 71 für Motor- und Generatorbetrieb und die Ausgangssignale A",B",C" des zweiten Drehwinkel-Signalinverters 76, die je nach Vorgabe des Drehrichtungs-Sollwertes SR den statischen Signalen A,B,C oder den invertierten statischen Signalen X,B,C entsprechen, eingegeben. So erhält beispielsweise die Torlogikstufe 721 für das statische Grobspursignal A von den Dreh— winkel-Logikbausteinen 711 und 712 die verschobenen Bereiche SG bzw. SG" für den Motor- bzw. Generatorbetrieb sowie vom zweiten Drehwinkel-Signalinverter 76 die Eingabe des statischenSignals A bzw. X und vom Betriebsindikator das Freigabesignal N bzw. das Sperrsignal Fi. Die Ausgangssignale der Torlogikstufen 721 bis 723, die aus einem dreiphasigen System von um 120 el phasenverschobenen aufbereiteten Gebersignalen oC, β , V· bestehen, werden der Verknüpfungslogik 73 zugeführt, in der den aufbereiteten Gebersignalen C^, β , ^ ein System aus sechs 120 el langen und 60 el gegeneinander versetzten Zündbereichen a,b,c,d,e,f direkt zugeordnet wird. Jede vorgewählte Verschiebung der dreiphasigen Systeme wird damit direkt auf die Zündbereiche weitergeleitet. Die Verknüpfungsgleichungen können beispielsweise derart lauten:

a = °t- * P

b = cL ' ο

c - β · Ϊ

e = ^ · <?t f «If - β

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- I' - Γ- Ι 73/38 Nm

23U124

Anhand des in Fig. 2c dargestellten Drehwinkel-Logikbausteines 711 für das statische Signal A und Motorbetrieb 5 der Stromrichtermaschine synchroner Bauart soll die Funktionsweise der Drehwinkellogik 71 beschrieben werden. Wie der vorangegangenen Beschreibung zu entnehmen ist, werden dem Drehwinkel-Logikbaustein 711 vom Polradlagegeber 3 das dynamische Feinspursignal ο und über den ersten Drehwinkel-Signalinverter 75 als A¹ das statische Signal A bzw. das invertierte statische Grobspursignal A und von der Vorwahlstufe 74 die m Vorwahlwerte VQ G für den Motorbetrieb G

eingegeben. Aus dem statischen Signal A' werden über zwei monostabile Kippstufen 110 und 111 die Einschalt(T )- und Ausschalt(T )-zeitpunkte des statischen Signals A¹ ermittelt und zu einem gemeinsamen Schaltsignal T in einem Summierglied 113 zusammengefaßt. Über eine weitere monostabile Kippstufe 114 wird aus dem gemeinsamen Schaltsignal T ein etwas längeres Rücksetzsignal ZR für einen nachgeschalteten Zähler 115 gebildet, dem an einem weiteren Eingang das dynamische Signal ^ zugeführt wird. Der Zählbereich des Zählers 115 liegt somit in dem Zeitbereich, in dem das Rücksetzsignal ZR nicht vorhanden ist, er ist also gleich Zr. Während des Zählbereiches 2"R" werden mit dem Zähler 115 die dynamischen Signale d gezählt. Die Zahl ZQ der dynamischen Signale <$ im Zählbereich 2R" werden an einen Komparator 116 abgegeben. An einem weiteren Eingang werden dem Komparator 116 über eine Synchronisationsstufe 117 die von der Vorwahlstufe abgegebe-

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-Ib- 3 I 73/33 Xn

23ΑΛ124

nen m Vorwahlwerte VQ S als synchronisierte Vorwahlwerte SQ. S zugeführt. Durch die Synchronisation mit dem Beginn des Zählervorgangs soll ein unerlaubtes Verstellen der Vorwahleingänge des Komparators 116 während des Zählvorganges verhindert werden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit einem aus dem Einschaltimpuls T des statischen Grobspursignals A¹ über eine Synchronsperre 112 hergeleiteten Impuls T , also nur bei jedem zweiten Rückstellen des Zählers 115, synchronisiert. Die synchronisierte Winkelvorgabe SQ 5 wird ständig mit dem jeweiligen Zählerstand ZQ im Komparator verglichen und nur bei Übereinstimmung beider Werte (in Bits) gibt der Ausgang des Komparators 116 ein Identitätssignal IG" Ot ab, dessen Länge der Zähltaktfrequenz des Zählers 115 entspricht und das als Taktgeber einem Speicher 118 eingegeben wird. Das dem Speicher 118 zugeführte Identitätssignal IG" löst dort einmal den Beginn und beim nächsten Mal das Ende des verschobenen Zündbereiches SG" aus. An weiteren direkten Eingängen des Speichers 118 werden das statische Signal A' (also A bzw. A)und die Einschalt(T_A )- und Ausschalt(T_A )-zeitpunkte des statischen Signals A· eingegeben, um bei einem den Zählbereich überschreitenden Vorwahlwert VQ G" noch das Schalten des Speichers 118 in seiner Grenzlage sicherzustellen.

Die Erläuterung der Impulsverschiebung soll anhand der zeitlichen Darstellung der Figuren 2d bis 2k erfolgen.

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- 19 - ^ I 73/38 Nm

In Fig. 2d sind symbolisch die dynamischen Feinspursignale o als Impulskamm dargestellt, wobei die Zahl der dynamischen Feinspursignale ο während 180 el von der geforderten Genauigkeit der Winkelverstellbarkeit abhängt. Sind z. B. 720 dynamische Feinspursignale G pro Geberumdrehung vorhanden, so ergeben sich bei einer 6-poligen Maschine 720/6 = 120 Impulse pro 180°el.

Fig. 2e zeigt das statische Signal A bzw. in den Signallücken das invertierte statische Signal X. Jeweils zu Beginn und Ende des statischen Signals A wird über die monostabilen Kippstufen 110 und 111, das Summierglied 113 und die weitere Kippstufe 114 das in Fig. 2f dargestellte Zählerrücksetzsignal ZR gebildet. Im Zählerbereich 2R^- , d. h. also im Bereich nichtvorhandener Zählerrücksetzsignale ZR zählt der nachgeschaltete Zähler 115 die dynamischen Feinspursignale α aus, so daß am Zählerausgang der Fig. 2g dargestellte Zählerstand ZQ. G* auftritt, der hier der Anschaulichkeit halber als ein

Am *

mit jedem durch das dynamische Feinspursignal » gegebenen Impuls während des Zählbereichs ZR ansteigenden Wertes dargestellt ist. Der von der Vorwahlstufe 74 vorgegebene, in Fig. 2h als zeitlich konstante Größe dargestellt, Vorwahlwert SQ. 5 wird im Komparator 116 mit dem jeweiligen Zählerstand ZQ. C verglichen und bei Übereinstimmung an dessen Άτα

Ausgang das in Fig. 2i dargestellte Identitätssignal IG* an den nachgeschalteten Speicher 118 abgegeben. Durch entsprechende Eingabe des statischen Signals A bzw. Ä in Vorbereitungs-

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- 20 -. :: 1 73/38 Nm

eingänge des Speichers 118 werden mit dem als Taktgeber
dienenden Identitätssignal lS die in Fig. 2k daxgestclI-ten verschobenen Zündbereiche SÜ am Ausgang des Speichers 118 abgegeben. Durch digitale oder analoge Vorwahl kar.n somit ein Zündbereich S5. gegenüber dem Ursprungszündbereich A, wie in Fig. 2k dargestellt, um einen Wert *4 A verschoben werden. Für Grenzlagen müssen noch besondere Zusätze vorgesehen werden. 1st beispielsweise der Vorwahlstand SQ, S so groß, daß die Zahl der im Zählbereich ZR vornan der; ei.
dynamischen Signale ο nicht ausreicht, den Komparator ansprechen zu lassen, so liegt eine Fehleinstellung vor ur.c der Speicher 118 muß über direkte Setz- und Rücksetz—Eingänge geschaltet werden. Zu diesem Zweck werden die Einschalt (T )- und Ausschalt(T }-Signäle dem Speicher 118 zugeführt. Diese

Aa "

Steuerung stört für andere Vorwahlstände nicht und wird deshalb immer beibehalten.

Ein Ausführungsbeispiel eines analogen Schaltwerks ist in Fig. 3a dargestellt.

Die Ausgangssignale A,B,C des Polradlagegebers 3 werden
einer Auswahllogik 81 und einer Meßeinrichtung 84 zugeführt. Die Auswahllogik 81 entscheidet in Abhängigkeit von der Drehzahl der Stromrichtermaschxne synchroner Bauart zwischen
einem Anfahr- und einem maschinenkommutierten Betriebsbereich. Ihre Ausgangssignale Z-Z entsprechen also entweder den Ausgangssignalen T-T des noch zu beschreiben-

a χ

den Regelkreises oder den Ausgangssignalen A,B,C des Polrad-

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BAD ORIGINAL

- 21 - Z I 73/38 !fcn

lagegebers 3. Eine logische Verknüpfung der Signale Z-Z_-1.

a χ

findet in einem Zündbefehls-Verknüpfungsglied 82 statt, dessen Ausgangssignale a - f über den Zündverstärker 19 als Zündimpulse dem maschinenseitigen Stromrichter zur Zündung der einzelnen Thyristoren zugeführt werden. Die der Meßeinrichtung 84 zugeführten digitalen Ausgangssignale A,B,C des Polradlagegebers 3 werden mit den Ausgangssignalen T-T

a χ

der noch zu beschreibenden Steuerung und Regelung digital verglichen und in einen aus dem Vergleich resultierenden analogen Istwert <£ . , i. a. einem analogen Spannungswert umgeformt. Nach einem Vergleich des analogen Istwertes X- - , mit einem analogen Sollwert >t- .... des Polradsteuerwinkels

^ soll

wird die Regelabweichung Δ dt einem <2£-Regler 85 eingegeben. Die der Regelabweichung^ ät proportionale Ausgangs spannung 36 _R des 3e.-Reglers 85 wird zusammen mit einer vom Tachometergenerator 4 gelieferten drehzahl— bzw. frequenzpro— portionalen Spannung U , die der jeweiligen Betriebsfre— quenz der Stromrichtermaschine synchroner Bauart entspricht einem Integrator 861 zugeführt, der zusammen mit einem nachgeschalteten Spannungskomparator 862 einen Impulsgenerator 86 bildet. Der am Ausgang des Integrators 861 anstehende

Sollwert ^C _ des Polradsteuerwinkels H. wird sowohl zum soll

beschriebenen Soll-Istwertvergleich des Polradsteuerwinkels X- als auch zu einem Vergleich mit der dem gewünschten Wert des Polradsteuerwinkels ^C entsprechenden Steuer-Signalspannung Udjj, das von der erfindungsgemäßen Steuerung und Rege—

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- 22 ·- Z I 72/38 Υ,τχ

lung geliefert wird, geführt. Dieser Wert wird durch die hier beschriebene Steuerung exakt und ohne Stufung c'r.qe^ halten. Die Spannungsdifferenz U wirkt auf den ricchgeschalteten Spannungskomparator 862, der oberhalb einer einstellbaren Spannungsdifferenz ü„ einen Impuls U abgibt. Dieser Impuls Up dient einerseits der Rückstellung des Integrators 861 und wird andererseits an einem Ringzähler 87 weitergeleitet, der die Impulsfrequenz von U auf die Betriebsfrequenz reduziert und an seinem Ausgang die Zündimpulse T-Tj. für die einzelnen Thyristoren abgibt, die sowohl

3. XT

der Auswahllogik 81 als auch der Meßeinrichtung 84 für den Polradsteuerwinkel 3£ zugeführt werden. Die Auf ladesei t -; t des Integrators 861 wird durch die ihm zugeführte Spannung bestimmt, während die Integrationsdauer durch die Impuls— abgabe des Spannungskomparators 862 bestimmt ist. Der Integrator 861 kann z.B. in bekannter Weise aus einer spannungsgesteuerten Stromquelle aufgebaut sein, die zur Aufladung eines nachgeschalteten Kondensators dient, der von einem durch die Impulsabgabe des Spannungskomparators 862 angesteuerten Kondensator-Entladekreis entladen wird.

Zwei die Betriebsweise des analogen Schaltwerks 7 erläuternde zeitliche Darstellungen der einzelnen Signale und Spannungen sind in den Figuren 3b und 3c wiedergegeben. Während in Figur 3b von einer seitlich konstanten, der jeweiligen Betriebsfrequenz der Stromrichtermaschine pro- portionalen Spannung U aber einer Veränderung des Wertes

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- 23 ·- 2 I 73/38 Km

der Steuersignalspannung U^ ausgegangen wird, zeigt Fig. 3c die zeitliche Lage der Ausgangsimpulse U_p des Impuisgene— rators 862 bzw. der Zündirnpulse T - T_f bei konstantem Steuersignal U _M aber variabler Frequenzproportionaler Spannung U .

Wie in Fig. 3b dargestellt, erfolgt zum Zeitpunkt t ein Sprung der Steuersignal spannung U .. um einen Betrage U₀., Während die frequenzproportionale Spannung U als konstant vorausgesetzt wurde. Die dem Sollwert ^L ., des Polradsteuerwinkels <dC- entsprechende Ausgangsspannung des Integrators 861 steigt wegen des konstanten V.'ertes der frequenzproportionalen Spannung U linear an, bis infolge der Abgabe eines Impulses U_p am Ausgang des Komparators 862 der Rücksetzbefehl dem Integrator 861 zugeführt wird. Die Komparator-Eingangsspannung U wird urr. den Betrag des Steuerspannungssprungs A U reduziert, so daß der im Komparator 862 eingestellte Spannungsbetrag Ά π zur Auslösung des Impulses U erst nach einer Zeitspanne A t erreicht wird und zur Rücksetzung des Integrators 861 führt. Die vom Komparator 862 abgegebenen Impulse werden im Ringzähler 87, i. a. einem Vorwärts-Rückwärts-ZähJer, in längere, zur Zündung der Thyristoren des maschinenseitigen Stromrichters geeignete Impulse T - T umgeformt.

a i

In Fig. 3c wird von einer zeitlich konstanten Steuersignalspannung Ό™ aber einer veränderlichen frequenzproportio—

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- 24 ·- Z 1 73/33 .\*m

nalen Spannung U ausgegangen. Wie dem Blockschaltbild nach Fig. 3a zu entnehmen ist, bedeutet eine Erhöhung der frequenzproportionalen Spannung U ein Anwachsen der Eingangsspannung des Integrators 861. Da der Integrator 861 bei größerer Eingangsspannung aber eine kürzere Auflade— zeit aufweist, wächst die Steilheit der ansteigenden Spannung und der zur Auslösung des Ausgangsimpulses U_p des Spannungskomparators 862 und damit des Rücksetzsignals für den Integrator führende, im Spannungskomparator 862 eingestellte Spannungsbetrag Δ U_K wird früher erreicht. Diese Verhältnisse sind in den zeitlichen Darstellungen von ^L ,,, IL. und Up, dessen Impulsfolge dichter wird, wiedergegeben. Entsprechend der dichteren Impulsfolge werden die am Ausgang des Ringzählers anstehenden Signale· T - Ί\_ kurzer.

a χ

Zur Verdeutlichung des beschriebenen Prinzips der erfindungsgemäßen Steuerung und Regelung wurde auf die zeitliche Darstellung der X-Regler-Ausgangsspannung ~)L· verzichtet, da das Zeitverhalten des ^-Regelkreises als vernachlässigbar schnell angenommen wird.

Neben den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen des Schaltwerks sind auch andere Varianten von analogen oder digitalen Schaltwerken zur Signalverknüpfung und Vorgabe eines Polradsteuerwinkels möglich.

Werden die Ansprüche bezüglich der Ausnutzung des Umrichters und der Synchronmaschine auch im Teillastbereich redu-

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- 25 - E I 73/38 Nm

ziert und eine Stromüberlastbarkeit nicht gefordert, so kann auf eine Schonzeitregelung verzichtet werden. Statt dessen wird im Feldschwächbereich eine direkte drehzahl— abhängige Verstellung des Polradsteuerwinkels ^stufig oder stufenlos je nach Verwendung eines digitalen oder analogen Schaltwerks vorgenommen, so daß der notwendige Schon— zeitwinkel bei maximalem Ankerstrom nicht unterschritten wird. Die Gleichspannungsregelung im Generatorbetrieb kann unter Verzicht auf das maximale Drehmoment durch eine kostante Winkeleinstellung ersetzt werden.

Beide Vereinfachungen, ob einzeln oder zusammen, führen zu einer Minderung des Steuerungsaufwands unter Erhöhung des Aufwandes für Maschine und Umrichter.

Die Vorteile die sich aus der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten Synchronmaschinensteuerungen ergeben sind insbesondere darin zu sehen, daß ein Betrieb mit maximal möglichem Grundschwingungsverschiebungsfaktor cos f bei höchstem Wirkungsgrad und gleichzeitigem Feldschwächbetrieb möglich ist. Eine optimale Ausnutzung des maschinenseitigen Stromrichters durch Sperrspannungsregelung und eine optimale Ausnutzung des Netzstromrichters durch die vorgenannten Vorteile sowie eine Gleichspannungsregelung im Generatorbetrieb der Synchronmaschine erweitern die Vorteile die durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erreichen sind. Weiterhin ist eine Senkung des Oberschwingungsanteils im Dreh—

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- 26 - P I 73/38 Nm

moment auf einen minimal möglichen Wert zu erzielen und die Überlastbarkeit von Synchronmaschine und Umrichter wird nicht durch die Kommutierungsgrenze der Umrichter-Ventile beschränkt sondern nur durch die thermischen Eigenschaften. Schließlich erfolgt der Übergang vom Motor- in den Generatorbetrieb der Synchronmaschine stetig ohne Unterbrechung des Stromflusses im Gleichstromzwischenkreis, was eine stetige Momentenumkehr ohne Momentensprung erlaubt.

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Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Ninnemann/se B I 73/38 Nm

8. 8. 1973

Patentansprüche

1. Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Stromrichtermaschine synchroner Bauart, deren Ankerwicklungen von einem Umrichter, der aus einem netzseitigen und einem motorsei tigen Stromrichter sowie einem Gleichstrom-Zwischenkreis mit induktivem Speicher besteht, gespeist werden und deren· Rotor mit einem Polradlagegeber und einem Tachometergenerator verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß unterhalb der Typendrehzahl der Stromrichterinaschine synchroner Bauart (2) ein Konstantflußbetrieb durch Regelung des Betrages der Maschinenhauptspannung Ό7* erfolgt, und oberhalb der Typendrehzahl der Stromrichtermaschine synchroner Bauart (2) die von den Thyristoren' des Umrich-

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ters (1) begrenzte Sperrspannung durch eine Sperrspannungsregelung mit Feldschwächung in der Stromrichtermaschine (2, konstant gehalten wird, daß im Motorbetrieb der Stromrich— termaschine (2) eine Schonzeitregelung der Thyristoren des motorseitigen Stromrichters (Ib) mit Hilfe eines Schonzeitreglers (5) und im Generatorbetrieb eine Regelung der Zwischenkreisspannung U, mit Hilfe eines Gleichspannungsre- · glers (6) erfolgt, wobei je nach Betriebsart die Ausgangswerte des Schonzeitreglers (5) oder des Gleichspannungsreglers (6) einem Schaltwerk (7) zugeführt werden, dem außerdem Gebersignale (A,B,C) des Polradlagegebers (3) die jeweilige Drehrichtung der Stromrichtermaschine (2) sowie die jeweilige Betriebsart zugeführt werden, und das in Abhängigkeit von diesen Werten über die Abgabe von Zündimpulsen an die Thyristoren des motorseitigen Stromrichters (Ib) den Polradsteuerwinkel der Stromrichtermaschine synchroner Bauart (2) einstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß zur Regelung des Betrages der Maschinenhauptspannung U" als Sollwert U" ,., der Maschinenhauptspannung eine vom Tachometergenerator (4) abgegebene drehzahlproportionale Spannung über einen Proportionalverstärker mit Begrenzung (8) vorgegeben wird und als Istwert U" die Summe der drei gleichgerichteten, den Ankerwicklungen der Stromrichtermaschine zugeführten Phasenspannungen vorgegeben wird

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und nach erfolgtem Soll-Istwert-Vergleich die Regelabweichung

U. als Erregerstromsollwert I .... dem Stromregler (10) des Feldstromrichters (12) der Stromrichtermaschine (2) vorgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß für die Schonzeitregelung der Sollwert der Schonzeit t ,, in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Umrichters (l) fest vorgegeben und mit einem Istwert der Schonzeit t . , verglichen wird, dessen Wert durch eine Messung der Zeit zwischen dem Nulldurchgang des Phasenstromes und dem Nulldurchgang der zugehörigen verketteten Maschinenspannung ermittelt und die Regelabweichung dem Schonzeitregler (5) zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, :·
dadurch gekennzeichnet,

daß für die Regelung der Zwischenkreisspannung der Istwert U. . . der Zwischenkreisspannung U. mit einem vorgegebenen, eingestellten Sollwert U ,, verglichen und die Regelabweichung dem Gleichspannungsregler (6) zugeführt wird.

5.) Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,
daß ein Schaltwerk (7) vorgesehen ist, das über einen Zünd-

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verstärker (19) die Thyristoren des raaschinenseitigen Stromrichters (Ib) ansteuert, und das eingangsseitig mit einem Summierer (31), der die Ausgangsspannungen des Schonzeitreglers (5), des Glexchspannungsreglers (6) und eines Potentiometers (16) addiert, einem Betriebsindikator (23), der die jeweils gewünschte Betriebsart der Synchronmaschine und ein drehzahlabhängiges. Signal (N) vorgibt, einem Drehrichtungsfühler (20), dem Tachometergenerator (4), dem Polradlagegeber (3), sowie wahlweise mit dem Ausgang eines die gewünschte Drehmomentenrichtung vorgebenden Triggers (22) verbunden ist.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 3 und 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Umschaltung vom Motorbetrieb in den Generatorbe— trieb der Stromrichtermaschine durch eine Ablöseschaltung erfolgt, die aus der Reihenschaltung des Betriebsindikators (23) und einer elektronischen Reglersperre (24) besteht, wobei auf einen Umsteuerungsbefehl des Betriebsindikators (23) die elektronische Reglersperre (24) sowohl den Schonzeitregler (5) als auch den Gleichspannungsregler (6) sperrt, so daß eine an einem Potentiometer (16) einstellbare konstante Spannung U , die neben den Ausgangsspannungen des Schonzeitreglers (5) oder des Gleichspannungsreglers (6) einem Summierer (31) zugeführt wird, am Schaltwerk (7) anliegt und eine Einstellung des Polradsteuerwinkels ^L von ca. 90 el bewirkt und nach Aufheben der Sperre der vom Betriebsindi-

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kator (23) ausgewählte Regler freigegeben und durch Vorgabe bestimmter Spannungswerte vom Schonzeitregler (5) oder Gleichspannungsregler (6) der jeweilige Polradsteuerwinkel vom Schaltwerk (7) erneut vorgegeben wird.

7. Anordnung nach Patentanspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß dem Betriebsindikator (23) ein Trigger (22) vorgeschaltet ist, der die gewünschte Drehmomentenrichtung (SR) vorgibt und eingangsseitig mit dem Ausgang eines Drehzahlreglers (26), der zur Vorgabe eines Stromsollwertes (I '"i-j) für einen Stromregler (28) zur Aussteuerung der Thyristoren des Netzstromrichters (la) dient, verbunden ist.

8. Anordnung nach Patentanspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein digitales Schaltwerk (7) vorgesehen ist, das aus der Hintereinanderschaltung einer Drehwinkellogik (71), einer Torlogik (72), und einer Verknüpfungsstufe (73) besteht, wobei die Drehwinkellogik (71) sowohl mit dem am Polradlagegeber (3) angebrachten Signalgeber für dynamischen Feinspursignale (<4) als auch über einen ersten Drehwinkel-Signalinverter (75) mit den Signalgebern für die statischen Signale (A,B,C) und die Torlogik (72) mit dem Betriebsindikator (23) und über einen zweiten Drehwinkel-Signalinverter (76) mit den Signalgebern für die statischen Signale (A,B,C) verbunden sind (Figur 2a).

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S 1 "/3/38 Nm

9. Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet.

daß weitere Eingänge der Drehwinkellogik (1) mit Ausgängen einer Vorwahlstufe (74), die vorgewählte Werte des Polradsteuerwinkels für den Motor(VQS)- und Generatorbetrieb (VQG) . enthält, und des Betriebsindikators (23) der Motor(G)- bzw. Generatorbetrieb (G) vorgibt, verbunden sind (Figur 2a).

10. Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Drehwinkellogik (71) aus Logikbausteinen (711-716) aufgebaut ist, die den einzelnen statischen Signalen (A,B,C) bzw. den antivalenten statischen Signalen (A", B, C) sowie der jeweiligen Betriebsart, d. h. Motor (S)- bzw. Generatorbetrieb (G), zugeordnet sind. (Figur 2b).

11. Anordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Logikbausteine (711-716) der Drehwinkellogik (71) einen Komparator (116) enthalten, dem einerseits über einen Zähler (115) der Zählerstand (ZQ_1n) der dynamischen Feinspursignale (£) während des Vorhandenseins des jeweiligen statischen Signales (A bzw. B bzw. C) andererseits der jeweilige von der· Vorwahlstufe (74) abgegebene Drehwinkelwert (VQ G bzw.

VQ G) zugeführt werden, und dessen Ausgang bei Identität des vorgewählten Drehwinkelwertes (VQ 5 bzw. VQ G) und des Zählerstandes (ZQ) ein Identitätssignal (IG\ _ _ bzw. IG. _ _n) an π» ³ A,B,C A,B,C

einen Speicher (118) abgibt, dessen Ausgang der gegenüber den statischen Signalen (A,B,C) verschobenen Bereich (S., S_ß, S-.)

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·- 1 - B :: 73/38 Nm

zu entnehmen ist (Figur 2c).

12. Anordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß den Setz- und Rücksetzeingängen des Speichers (118) das jeweilige statische Signal (A,B,C) bzw. das antivalente statische Signal (Ä,5,C) sowie über ein dynamisches Einschaltglied (110) und ein dynamisches Ausschaltglied (111) der Beginn (T_Ae) und das Ende (^T _Aa) des statischen Signals (A,B,C) bzw. des antivalenten statischen Signals (Ä,B,C) zugeführt sind.

13. Anordnung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausgänge des dynamischen Einschaltgliedes. (110) und des dynamischen Ausschaltgliedes (ill) mit den Eingängen eines Summiergliedes (113), dessen Ausgänge wiederum einer monostabilen Kippstufe (114) zugeführt ist, verbunden sind, und daß vom Ausgang der monostabilen Kippstufe (114) ein Rücksetzsignal <^ZR _A»_B»_C> dem Zähler (115) zugeführt ist.

14. Anordnung nach Patentanspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein'analoges Schaltwerk (7) vorgesehen ist, das aus der Reihenschaltung einer Meßeinrichtung (84), eines ^ - Reglers (85), eines Impulsgenerators (86) und eines Ringzählers (87) sowie das der Reihenschaltung einer Auswahllogik (81) und

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eines Zündbefehl-Verknüpfungsgliedes (82) besteht, wobei die Gebersignale (A,B,C) des Polradlagegebers (3) sowohl der Auswahllogik (81) als auch der Meßeinrichtung zugeführt sind, ein von der Meßeinrichtung (84) gebildeter Istwert (^C ) des Polradsteuerwinkels (Ä.) mit einem beliebig vorgebbaren Sollwert {2t _o-ii) des Polradsteuerwinkels (3Q verglichen wird, und von dem durch diesen Vergleich synchronisierten Impulsgenerator (86) Impulse an den Ringzähler (87) abgegeben werden, dessen Ausgangssignale (T bis T₄.) sowohl der Meßeinrichtung

a χ

(84) als auch der Auswahllogik (81) zugeführt sind, wobei von der Auswahllogik (81) im Anlaufbereich unterhalb einer vom Betriebsindikator (23) vorgebbaren Drehzahl die Gebersignale (Α,Β,Ο und im masehinenkommutierten Betriebsbereich oberhalb der vorgegebenen Drehzahl die Ausgangssignale (T bis

el

T_f) des Ringzählers (87) an das Zündbefehl-Verknüpfungsglied (82) weitergeleitet werden. (Figur 3a)

15. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Impulsgenerator (86) aus der Reihenschaltung eines Integrators (861) und. eines Spannungskomparators (862) besteht, wobei der Ausgang des Spannungskomparators (862) zur Rückstellung des Integrators (861) mit dem Integrator (861) verbunden ist. (Figur 3a)

16. Anordnung nach Anspruch 14 und Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ausgang des Integrators (861) mit einem zwischen Heßeinrichtung (84) und ^-Regler (85) befindlichen Summierungs-

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B 1 73/ 38 Nm

punkt verbunden ist.

17. Anordnung nach Anspruch 14 und Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen dem 3t-Regler (85) und dem Integrator (861) ein Summierungspunkt vorgesehen ist, der.mit dem Tachogenerator (4) verbunden ist.

18. Anordnung nach Anspruch 14 und Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen Integrator (861) und Spannungskomparator ein Summierungspunkt vorgesehen ist, der mit dem Summierer (31) verbunden ist.

19. Anordnung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Integrator (861) eine spannungsgesteuerte Stromquelle zur Aufladung eines nachgeschalteten Kondensators, dem eine mit dem Ausgang des Spannungskomparators (862) verbundene Entladungseinrichtung parallelgeschaltet ist, enthält.

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