DE2362053B2 - Regeleinrichtung für eine Stromrichteranordnung - Google Patents

Description

SeichSliei (23) wei ergegeben wird und der 35 portionalverstärkung, eines zweiten proportionalen

speicnergiieu ^j; weiicigcgcusii « Gliedes mit einer Verstärkung in Abhängigkeit vom

18) und zur wÄ?v£Ä araUefgeschaltit ist, und eines integrierenden GKe-

gnal (S ekktron sehe Schalter (19, 40 des (DT-OS 20 55 473). Die Verstärkung des zweiten

e beauflag» ^^

und. ^ g^"^ ^^ ^^ _gescha|let

binäres Signal angesteuert wird, das durch das Vorhandensein bzw. NichtVorhandensein des Strom-

richterstromes erzeugt wird und aus Impulsen mit

einer Breite entsprechend der Pausendauer des Stro-50 mes besteht. Auch bei diesem bekannten Regler ist

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrich- somit ein Schaltbetrieb vorgesehen. Durch eine Vertune für eine Stromrichteranordnung mit einem änderung des integralen Anteils über eine VerstarsZmregler und ein™ Einrichtung zur lückstrom- kungsänderung des zweiten proportionalen Gliedes adTpTieS Regelkreisparameteränd^gerung in Abhän- wird das gesamt^= Zeitverha _{ten des} bekannten Stromeiekeit von einer aus den Zeitabschnitten von Strom- 55 reglers wesentlich beeinflußt.

fluß und Strompause im Lückbereich abgeleiteten Der Erfindung hegt daher d.e Autgabe zugrunde

unLber einen Funktionsgeber geführten Größe. eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art

Eiie de artige Regeleinrichtung ist bekannt (Auf- mit möglichst einfachen Mitteln zu realisieren wobei sate »Da? stationäre Kennlinienverhalten von Thyri- die Lückstromadaptierung unabhängig von der Art SsteuSiedeni beim übergang vom nichtlückenden 60 und von den Parametern des Reglers sein und nicht η den Seilen Strombereich« in ELEKTRIE, im Schaltbetneb, sondern stetig in den Rege kreis 1973 Heft SS 410 bis 413). Diese bekannte Regel- eingreifen soll. Ernndungsgemaß wird diese Aufgabe einrichtung beruht auf der Erkenntnis, daß bei ge- durch eine Regeleinrichtung mit der Kombination wissei!Γ Vernachlässigungen die Belastungekennlinie der folgenden Merkmale gelost:
vom lückenden in den nichtlückenden Bereich stetig 65

übergeht Die Stromdauer ist eine hinreichende In- a) ein den Stromverlauf auswertender Pausenwandformation für die Änderung des Innenwiderstandes ler zur Bildung eines analogen Pausensignals;

des Ankerkreises im lückenden Betrieb. Weil die b) zur caherungswsisen Nachbildung des Zusam-

menhangs zwischen der reziproken Strecken- Fig. 1 das Blockschaltbild einer erfindungs-

verstärkung und der Pausendauer ist der Funk- gemäßen Regeleinrichtung,

tionsgeber eingangsseitig mit dem Pausensignal F i g. 2 ein Stromdiagramm zur Erläuterung des

beaufschlagt, lückenden und des nichtlückenden Bereichs,

c) ein dem Stromregler vor- oder nachgeordneter 5 Fig. 3a ein Ausführungsbeispiel eines Pausen-Multiplizierer, dem zur stetigen Beeinflussung wandlers,

der Kreisverstärkung als alleinigem lür.kstrom- Fig. 3b den zeitlichen Verlauf einiger Signale im adaptierten Regelkreisparameter das Ausgangs- Pausenwandler der F i g. 3 a,

signal des Funktionsgebers als Multiplikations- Fig. 4 den Funktionsverlauf eines für die Schalfaktor zugeführt ist. ₁₀ tung nach F i g. 1 geeigneten Funktionsgebers.

F i g. 1 zeigt die Verwendung eines stromgeregelten

Der beanspruchte Schutzumfang beschränkt sich Stromrichters zur Drehzahlregelung eines Gleichauf die Gesamtkombination der Merkmale des strommotors 1, der über einen Stromrichter 2 als Hauptanspruches. Stellglied aus einem Drehstromnetz RST gespeist ist.

Es wurde gefunden, daß die Verschlechterung der 15 Ein Tachogenerator 3 bildet die Drehzahl η des Regeleigenschaften des Stromregelkreises eines Gleichstrommotors 1 ab. Die Regeldifferenz aus dem Stromrichters im Lückbereich im wesentlichen auf die Istwert der Drehzahl« und ihrem Sollwert«* Änderung der Streckenverstärkung zurückzuführen steuert einen Drehzahlregler 4 aus, dessen Ausgangsist. Die Änderung der Streckenzeitkonstante ist dem- größe /* an Klemme 10 den Sollwert für einen untergegenüber von untergeordneter Bedeutung. Bei der 20 lagerten Stromregler 5 bildet. Ein Stromwandler 6 erfindungsgemäßen Regeleinrichtung wird daher die liefert an seiner Ausgangsklemme 7 eine den Strom-Kreisverstärkung als alleiniger lückstromadaptierter richterstrom und damit auch den Motorstrom ab-Regelkreisparameter beeinflußt. Der hierfür nötige bildende Gleichspannung, die dem Vergleichspunkt Schaltungsaufwand ist daher geringer als bei einer IS subtraktiv zugeführt ist. Die Regeldifferenz aus zusätzlichen Beeinflussung des Zeitverhaltens des as dem Istwert / des Stromes und dem zugehörigen Stromreglers. Die Beeinflussung der Kreisverstärkung Sollwert /* steuert den Stromregler 5 aus, dessen erfolgt bei der erfindungsgemäßen Regeleianchtung Ausgang über einen Multiplizierer 16 mit einer Einin dem Sinne, daß die Kreisverstärkung im lüeken- gangsklemme 8 eines Steuersatzes 9 verbunden ist, den Bereich wenigstens annähernd den gleichen der die erforderlichen Zündimpulse an die gesteuer-Wert aufweist wie im nichtlückenden Bereich. Die 30 ten Halbleiterventile des Stromrichters 2 abgibt. Beeinflussung der Kreisverstärkung erfolgt stetig Fig. 2 zeigt die beiden typischen Betriebszustände

durch einen dem Stromregler vor- oder nachgeord- für den zeitlichen Verlauf des Stromes / des Stromneten Multiplizierer. Hierdurch kann der Strom- richters 2 im Lückbereich A und im nichtlückenden regler selbst unverändert belassen werden. Die regel- Bereich B. Im Lückbereich A wechseln Zeiten der dynamischen Verhältnisse bleiben im lückenden wie 35 Stromführung S mit stromlosen Pausen P ab: Der im nichtlückenden Bereich gleich gut, unabhängig Strom »lückt«. Dieses Lücken tritt abhängig von der von der Art des eingesetzten Reglers und der ange- Zeitkonstante des Verbraucherkreises unterhalb eines wandten Optimierungsvorschrift. Dem Multiplizierer bestimmten Stromwertes auf. Von wesentlicher Bewird als Multiplikationsfaktor das Ausgangssignal deutung ist die im Lückbereich A auftretende Vereines Funktionsgebers zugeführt, der eingangsseitig 40 ringerung der Streckenverstärkung mit zunehmender von einem analogen Pausensignal eines Pausenwand- Dauer der stromlosen Pausen. Ein für den nichtlers beaufschlagt ist. Der Funktionsgeber bildet den lückenden Bereich B nach gewissen Kriterien — z. B. Zusammenhang zwischen der reziproken Strecken- symmetrisches Optimum oder Betragsoptimum — einverstärkung und der Pausendauer häherungsweise gestellter Regler findet demzufolge im Lückbereich nach. Das analoge Pausensignal des Pausenwandlers 45 eine Regelstrecke mit verminderter Verstärkung vor ist ein Maß für die Dauer der stromlosen Pausen. und kann deshalb bei Lückbereich in regeldynami-Somit wird bei der erfindungsgemäßen Regeleinrich- scher Hinsicht nicht mehr das gleiche leisten wie tung allein die Kreisverstärkung in stetiger Abhängig- im nichtlückenden Bereich.

keit von der Dauer der stromlosen Pausen beeinflußt. Zur Abhilfe ist im Ausführungsbeispiel der F i g. 1

Die Erfassung der stromlosen Pausen an Stelle der 50 der Multiplizierer 16 im Ausgang des Stromreglers 5 Zeitabschnitte des Stromflusses ist im Hinblick auf vorgesehen. Dem Multiplizierer 16 ist an Klemme 14 den Funktionsgeber vorteilhaft, der dann eine an- das Ausgangssignal Vz eines Funkeionsgebers 11 als steigende Kennlinie aufweisen kann. Ein solcher Multiplikationsfaktor zugeführt. Der Funktionsgeber Funktionsgeber ist in bekannter Weise einfach zu II dient zur näherungsweisen Nachbildung des Zurealisieren. 55 sammenhanges zwischen der Streckenverstärkung Es ist bei Adaptivsteuerungen bei geregelten elek- und der Pausendauer. Hierzu ist ihm an der Klemme trischen Antrieben an sich bekannt, einen Multipli- 13 das Pausensignal Ps eines den Stromverlauf auszierer oder Dividierer als gesondertes Glied in den wertenden Pausenwandlers 12 zugeführt. Die EinRegelkreis einzufügen, wenn der unmittelbare multi- stellung des Funktionsgebers 11 und des Pausenplizierende oder dividierende Eingriff auf die dyna- 60 wandlers 12 ist so vorgenommen, daß bei stark mischen Glieder des Reglers Geräte verlangt, die lückendem Betrieb mit großer Pausendauer P ein speziell auf den Einzelfall ausgerichtet sind (Rege- verhältnismäßig großes Pausensignal Pi entsteht und lungstechnik, Heft 3, 1967, S. 106 bis 111, insbeson- einen ebenfalls verhältnismäßig großen Multiplikadere S. 107, linke Spalte, Zeilen 18 bis 22). tionsfaktor Vz hervorruft. Bei kleinen Stromlücken Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihre in 65 und damit kurzer Pausendauer P erscheint ein kleiden Unteranspriichen gekennzeichneten Ausgestal- nes Pausensignal Pi, das einen Multiplikationsfaktungen werden im folgenden an Hand der Figuren tor Vz zur Folge hat, der nur wenig größer als 1 ist. näher beschrieben. Es zeigt Beim nichtlückenden Betrieb entfällt das Pausen-

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signal Ps, und der Multiplikationsfaktor Vz wird zu definiert auf Nullpotential gehalten wird. Dies erfolgt

»1«. Es findet dann keine weitere Beeinflussung der mittels des Ausgangssignals eines UND-Gatters 26,

Kreisverstärkung mehr statt. dem eingangsseitig das Ausgangssignal S des Grenz-

Da der Zusammenhang zwischen der Strecken- wertmelders 28 und das negierte Ausganggssignal C verstärkung und der Pausendauer von der jeweiligen 5 der monostabilen Kippstufe 29 zugeführt ist.
Strecke unabhängig ist, ist die erfindungsgemäße F i g. 4 zeigt die Charakteristik des Funktions-Regeleinrichtung universell einsetzbar und muß nicht gebers 11, der in der Schaltung nach F i g. 1 veran den jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden. wendbar ist. Der Zusammenhang zwischen der

Die Wirkungsweise des in Fig. 3a dargestellten Pausendauer P und dem Multiplikationsfaktor Vz

Pausenwandlers 12 wird unter Bezugnahme auf die io läßt sich analytisch näherungsweise durch die Glei-

zugehörigen in Fig. 3b dargestellten zeitlichen Si- chung(1)beschreiben:
gnalverläufe erläutert: Der Pausenwandler 12 hat die

Aufgabe, an seiner Ausgangsklemme 13 eine Gleich- ^

spannung als Pausensignal Ps zu erzeugen, die ein V_z = (1)

Maß für die Dauer der Strompausen darstellt. 15 (* ~ ^p)²

Der Pausenwandler 12 enthält einen mit einer konstanten Gleichspannung N einer Konstantspannungs- wobei τ die Periodendauer der Impulsfrequenz des quelle 20 beaufschlagbaren Integrator, der aus einem Stromes, P die Dauer der Strompausen und K eine Operationsverstärker 17 und einem Gegenkopplungs- Konstante ist. Die entsprechende Kurve ist mit der kondensator 18 besteht. Der Integrator 17, 18 läuft ao Bezugsziffer 34 bezeichnet. Es wurde gefunden, daß während der Dauer der Strompausen zeitlinear hoch. sich diese Funktion ganz besonders zur Kompensie-Sein Ausgangssignal Ps' am Ende dieser Pausen wird rung der sich im Lückbereich ändernden Streckenüber einen Feldeffektransistor 22 als elektronischen verstärkung eignet. Realisiert kann diese Funktion in Schalter in einen Analogspeicher eingegeben, der als an sich bekannter Weise beispielsweise durch einen Kondensator 23 dargestellt ist. Die Spannung am as Operationsverstärker werden, in dessen Eingangs-Kondensator 23 ist somit ein Maß für die Dauer der und/oder Gegenkopplungskreisen vorgespannte jeweiligen Strompause. Diese Spannung wird über Schwellwertdioden angeordnet sind, welche nacheineinen Impedanzwandler 24 als Pausensignal Ps an ander in Abhängigkeit von der angelegten Eingangsdie Ausgangsklemme 13 weitergegeben. spannung durchlässig werden und so den Verstär-

Eine vom Ausgangssignal S eines den Strom / 30 kungsgrad des Operationsverstärkers in der geüberwachenden Grenzwertmelders 28 beaufschlagte wünschten Weise verändern. Je größer die Anzahl monostabile Kippstufe 29 mit der gegenüber einer der dabei verwendeten Dioden ist, desto genauer Periodendauer sehr kleinen Kippzeit t₁ sorgt dafür, kann die gewünschte Funktion nachgebildet werden, daß gegen Ende einer Strompause zuerst das Aus- Es hat sich allerdings für viele Fälle als ausreichend gangssignal des Integrators 17,18 im Kondensator 23 35 erwiesen, die Kurve nach Gleichung (1) nur durch abgespeichert wird und kurz darauffolgend der Inte- ein oder zwei Geradenstücke anzunähern. Hierfür grator mittels der als elektronische Schalter wirken- sind dann auch nur ein oder zwei Schwellwertdioden den Feldeffekttransistoren 19, 21 und 25 von der erforderlich. Eine Annäherung mit den Geraden-Gleichspannung N abgeschaltet, zurückgesetzt und stücken 35 und 36 ist in F i g. 4 eingezeichnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Stromdauer sowohl von der Induktivität, dem ohmschen Widerstand als auch vom Steuerwinkel abhängt, Patentansprüche: besteht dort die angegebene Möglichkeit, einen Funket mrirhtpr tionsgeber zu verwenden, der als Eingangssignal die

1. Regeleinrichtung für eine SüOmnchter- *_{dauer erhä}i_t und der als Ausgangssignal die anordnung mit einem Stromregler und einer cm- d _{Änderung des} Innenwiderstandes des Ankerkreises richtung zur lückstromadaptierten Regelkreis- .· _fert Weitere Hinweise zur praktischen technischen Parameteränderung in Abhängigkeit von einer ö_ealisierung »iner derartigen Regeleinrichtung sind aus den Zeitabschnitten von Stromfluß und £^et_{esem A} ^B _{ufsatz jedo}ch nicht gegeben.
Strompause im Lückbereich abgeleiteten una ^^ ^^ _bekannten Regeleinrichtung für über einen Funktionsgeber geführten OroJJe, ge- _lückstromadaptierte Stromregelung von Stromken η ζ e i c h η e t d u r c h die Kombination der ^lucmro ^P^ _{nichuückenden} Betrieb folgenden Merkmale: -_{st em S}p_ezieller Regler mit umschaltbarem Zeitver-

a) ein den Stromverlauf (I) auswertender Pau- _n3j_{ten und e}j_ne Umschalteinrichtung vorgesehen senwandler (12) zur Bildung eines analogen _(DT-AS 19 57 599). Die Umschaltung wird so vor-Pausensignals (P_s); genommen, daß der Regler im nichtlückenden Be-

b) zur näherungsweisen Nachbildung des Zu- _{rejcJj üna} während der Stromführung im lückenden sammenhangs zwischen der reziproken _Berei_ch ein Pl-Verhalten, dagegen in den Strom-Streckenverstärkung und der Pausendauer i^en des lückenden Bereichs ein I-Verhalten aufist der Funktionsgeber (11) eingangsseitig ^ _{wdst Die st}ändigen Umschaltungen des Zeitverhalmit dem Pausensignal (P_s) beaufschlagt; _{tens des} Stromreglers können bei dieser bekannten

c) ein dem Stromregler (5) vor- oder nachge- Regeleinrichtung Unruhe in den Regelkreis bringen. ordnetet Multiplizierer (16), dem zur steti- Darüber hinaus lassen sich mit dieser bekannten gen Beeinflussung der Kreisverstärkung als Regeleinrichtung nur für den Sonderfall, daß ein alleinigem lückstromadaptierten Regelkreis- ^ pj.Rggier mit einer der Zeitkonstanten des Verbrauparameiter das Ausgangssignal des Funktions- _cnerkreises entsprechenden Nachstellzeit verwendet gebers (11) als Multiplikationsfaktor (V_z) _wird> gj_{eich gute re}geldynamische Verhältnisse sozugeführt ist. wohl' im nichtlückenden als auch im lückenden Be-

2. ^^^^^^jdOJd^ ^reig_n ^er^^_{er bekannter Regler} für eine Stromregegekennzeichnet daß der ^Pause"7™^ ³ _lung mit selbsteinstellenden Parametern für den einen wahrend der Strompausen mit euwikon ™*_εη™_{η und} nichtlückenden Arbeitsbereich eines