DE2409948C3 - Anordnung zur Steuerung der Drehzahl mehrerer Synchronmotoren - Google Patents

Description

schaltung zusammengeschaltet sind, daß jeweils die Ausgangsventilgruppe (CC₁N) des einen Frequenzumrichters (CLM_x) mit der Eingangsventilgruppe (CC\p) des folgenden Frequenzumrichters (CLM₂) durch eine Gruppe von Verbindungsleitungen verbunden ist, daß weiterhin ein Leistungstransformator (Tr) mit einer der Anzahl der Synchronmotoren (M₁, M₂) entsprechenden An-Eahl von Sekundärwicklungen (J^₂₁, W₂₁) vorgesehen ist, von denen die Ausgangsanschlüsse jeweils einer Sekundärwicklung phasenrichtig mit einer der Verbindungsleitungsgruppen verbunden sind und daß zur Drehmomenteinstellung der Motoren jedem Frequenzumrichter eine Steuereinrichtung zur Einstellung des Kommutierungswinkeis (Winkel zwischen den Durchflutungsachsen von Rotor und Ständer) zugeordnet ist, der Signale von einem Rotorlagegeber zugeführt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsventilgruppe (CC₁Af) eines Frequenzumrichters (CLM₁I und die mit dieser über eine Verbindungsleitungsgruppe zusammengeschaltete Eingangsventilgruppe (CC₂p) des folgenden Frequenzumrichters (CLM₂) eine Gleichrichterstufe zum Gleichrichten der Ausgangsspannung der mit dieser Verbindungsleitungsgruppe verbundenen Sekundärwicklung 1 W₂₁) bilden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekenn-

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl mehrerer Synchronmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem über Thyristoren gespeisten Synchronmotor werden die Thyristoren in vorgegebener Ring-Reihen- 15 Reihenfolge entsprechend den Stellungen des Läufers

in bezug auf die Stellungen des Ständers des Synchronmotors gezündet.

Bekanntlich gibt es zwei Arten von über Thyristoren gespeiste Synchronmotoren: Bei der einen Art arbeiten die Thyristoren als Wechselrichter, wenn eine Gleichstromversorgung vorliegt, und bei der anderer. Art als Direktumrichter, wenn eine Wechselstromversorgung vorliegt (vgl. z. B. AEG-Mitteilungen, 1966, S. 370 bis 374).

Ein über Thyristoren in Direktumrichterschaltung gespeister Synchronmotor ist so aufgebaut, daß die Kommutierung der Wechselstromversorgung sicher bei jeder Halbwelle des Stroms in der Anfangsperiode erfolgt, wenn die Gegen-EMK des Synchronmotors noch nicht aufgebaut ist, und somit ist die Zwischenphasen-Kommutierung des Ankerstroms des Synchronmotors durch die Thyristoren gewährleistet. Die Ausgangsspannung der Thyristoren kann, durch Verstellen des Zündwinkels der Thyristoren geändert werden, wodurch eine Drehzahleinstellung des Synchronmotors möglich ist. Daher kann ohne Stromwender bzw. Kommutator ein stetiger Betrieb des Synchronmotors über einem Drehzahlbereich von Null bis zu Höchstdrehzahlen erzielt werden.

Seibot wenn der Zündwinkel der Thyristoren groß und ihre Ausgangsgleichspannung klein gemacht werden, fließt doch der Netz- oder Betriebsstrom, d. h. der Ausgangsgleichstrom, immer mit der gleichen Stromdauer oder -breite von 180°. Dadurch liefert

40

zeichnet durch in den Verbindungsleitungen ange- 45 die Wechselstromversorgung eine hohe Blindleistung, d d d

ordnete und den Ausgangs- (CC₁N, CQ.v) und Eingangsventilgruppen (CC₁P, CC₂p) zugeordnete Drosselspulen (SL₁P, SL₁K, SL₂P, SL_2n) die entsprechend der Anzahl der Verbindungsleitungen dieser Verbindungsleitungsgruppe miteinander magnetisch verkoppelt sind.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausgangs- und Eingangsventilgruppen jedes Frequenzumrichters voneinander unabhängige Steuereinrichtungen vorgesehen sind.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Sekundärwicklungen des Leistungstransformators (Tr) eine Ausgangsspannung er- zeugt, deren Betrag von dem der anderen Sekundärwicklungen verschieden ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterstufe(n) zum Gleichrichten der Ausgangsspannung der Sekundärwicklung(en), deren Ausgangsspannung niedriger ist als die der übrigen Sekundärwicklung(en), über den Gesamt-Phasenwodurch sich ein niedriger Leistungsfaktor ergibt. Der Leistungsfaktor ist insbesondere am niedrigsten bei einem Zündwinkel von 90". Weiter wird der Betriebsstrom durch die Wirkung einer Glättungsdrossel in Rechteckform umgewandelt, so daß er plötzlichen Änderungen von einem positiven zu einem negativen Höchstwert unterliegt, was zur Folge hat, daß unerwünschterweise mehr Oberwellen im Betriebsstrom enthalten sind.

In jüngster Zeit werden über Thyristoren gespeiste Synchronmotoren zum Antrieb von wechselstromgetriebenen Fahrzeugen verwendet. Hierzu ist eine gleichzeitige Einstellung mehrerer derartiger Synchronmotoren erforderlich, was bedeutet, daß nicht nur der Leistungsfaktor erhöht werden muß, sondern auch die Oberwellen in den Rechteckwellen vermindert werden müssen.

Es ist zwar bereits eine Anordnung bekannt (CH-PS 62 291), bei der zur Steuerung der Drehzahl mehrerer Synchronmotoren diese jeweils über einen eigenen, aus steuerbaren Gleichrichterventilen aufgebauten Frequenzumrichter gespeist sind. Um das Verhältnis dei Ausgangsfrequenzen der einzelnen Frequenzumrichtei

und damit das Verhältnis der verschiedenen Dreh- umrichter, Zweigpaare und Phasen bezeichnen. Weiter

zahlen wenigstens annähernd konstant zu halten, ist sind Glättungsdrosseln SL₁P, SL₁N, SL₂P und SL₁N

für alle Frequenzumrichter ein gemeinsamer Fre- sowie Motoranschlußpunkte CZ₁, ^₁, W₁ und U₂, V₂,

quenzgeber vorgesehen. Die Steuerfrequenz für die W₂ vorgesehen. Die Punkte im Leistungstransforma-

cinzelnen Frequenzumrichter wind mitte's einer Ab- 5 tor Tr und an seinen Wicklungen sowie in den Glät-

frageeinrichtung aus digitalen Zählstufen ausgewählt. tungsdrosseln bezeichnen die Polarität der betreffen-

Damit kann zwar eine hohe Drehzahlgenauigkeit der den Stellen.

einzelnen Motoren erreicht werden, hinsichtlich des F i g. 2 ist das Blockschaltbild einer Steuerein-

Gesamtleistungsfaktors und des Cberweilengebaltes richtung zum Verstellen der Zündung der Thyristo-

ist diese Anordnung aber ungünstig. ι ο ren A des Direktumrichters; Phasenschieber PS₁P,

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine wirtschaftlich Po₁Jv, PS₂p und PS₂N erzeugen Zündsignale X₁P, arbeitende Anordnung der eingangs genannten Art /X₁N, «₂p und <x₂.v und sind unabhängig voneinander zu schaffen, mit der bei gleichzeitiger Versorgung steuerbar, um das Zünden der Thyristoren zu vermehrerer über Drekiumrichter gespeister Synchron- stellen. Die Zündsignale der Phasenschieber werden motoren der Leistungsfaktor der Stromversorgung 15 entsprechenden Verteilern DM_lP, DM₁N, DM₂p und erhöht, unerwünschte Oberwellen vermindert werden DM₂N zugeführt, die das ihnen zugeführte Eingangskönnen und bei der das Drehmoment der Motoren signal teilen und Teilsignale erzeugen, die die Lagen unabhängig voneinander steuerbar sein soll. der Läufer der Motoren AZ₁ und Af₂ oder die Span-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ^urch die im nungsphasen von deren Ankern darstellen. Die so

kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen 20 von den Verteilern erzeugten Ausgangssignale werden

Merkmale gelöst. den Zweigen der Eingangsventilgruppen CC₁P und

Auf diese Weise ist der Leistungsfaktor verbessert CC₂p oder den Ausgangsventilgruppen CC₁^ und und der Oberwellengehalt verringert, was sich ins- CC₂N der Direktumrichter zugeführt,
besondere bei Fahrzeugantrieben als zweckmäßig er- Im folgenden wird der Betrieb des vorstehend erweist. 25 läuterten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Angenommen, den Zweigpaaren P₁Pu und P_±xw

Zeichnung näher erläutert. Es zeigt der Eingangs- und Ausgangsventilgruppe des ersten

F i g. 1 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen An- Direktumrichters CLM₁ und den Zweigpaaren P₂pw

Ordnung, und P₂N υ der Eingangs- und Ausgangsventilgruppe

F i g. 2 ein Blockschaltbild von Steuereinrichtuigen, 30 des zweiten Direktumrichters CLM₂ werden Teil-

F i g. 3 ein Schaltbild zur Erläuterung des Betriebs signale zugeführt, so ergibt sich die Schaltung gemäß

der Anordnung gemäß F i g. 1, F i g. 3. Die Ankerwicklungen der Motoren Af₁ und

F i g. 4 Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebs Af₂ sind mit Wu₁, Ww\ bzw. Ww₂, Wu₂ bezeichnet,

der Anordnung gemäß l· 1 g. 1, Wenn von den vier durch die vier Phasenschieber

F i g. 5 ein Kennliniendiagramm zur Erläuterung 35 gemäß F i g. 2 bestimmten Zündwinkeln die drei

der Zündwinkeleinstellungen, Zündwinkel a_lP, »_lN und oc₂n mit Null festgelegt sind

F i g. 6 ein Scnaltbild einer Steuereinrichtung, und der vierte Zündwinkel a.₂p verstellt wird, ergibt

F i g. 7 ein Zeitdiagramm der Signalspannungs- sich der in der F i g. 4 erläuterte Betrieb der Schalverläufe zur Erläuterung des Betriebs der Steuerein- tung. Der Verlauf der Primärspannung e_x des Leistungsrichtung gemäß F i g. 6, 4° transformators Tr ist in Fig. 4(a) dargestellt. Durch

F i g. 8 ein Blockschaltbild einer für einen Ver- die Primärspannung ^₁ werden der Thyristor A_uu teiler vorgesehenen Kommutierungswinkel-Einstell- und der Thyristor A₁₂u des Zweigpaares P₁Pu geschaltung, maß F i g. 4(b) gezündet, während die Thyristoren

F i g. 9 ein Diagramm der Ausgangskennlinien A₂₃u und A_2tv des Zweigpaars P₂A¹U gemäß F i g. 4(c)

eines Führungsgrößengebers der Schaltung gemäß 45 stromleitend werden, so daß durch die Thyristoren/4 _nr,

F i g. 8 und A₁₂u, A₂₃u und A_2iu eine erste Gleichrichterstufe ge-

F i g. 10 ein Diagramm mit Betriebskennlinien der bildet wird. Diese bewirkt ein Gleichrichten der von

Schaltung gemäß F i g. 8. der Sekundärwicklung W₂₁ erzeugten Spannung und

Gemäß F i g. 1 weist eine Schaltung gemäß der er- legt an die Anschlußpunkte U₂ und U₁ eine Gleichfindungsgemäßen Anordnung zwei Motoren auf. Es 50 spannung Ci₁ an, wählend ein Strom /₂₁ gemäß sind vorgesehen: eine Wechselstromversorgung S, F i g. 4(e) in der Sekundärwicklung W₂₁ fließt. Es ist ein Leistungstransformator Tr mit zwei unabhängigen zu beachten, daß in der Zeichnung die sich durch die Sekundärwicklungen W₂₁ und W₂₂ sowie einer Primär- Glättungsdrosseln SL₁P und SL₂A" ergebenden Spanwicklung W₁ und Frequenzumrichter CZ-Af₁ und nungsabfälle nicht berücksichtigt sind. Die Thyri-CLAf₂, deren jeder einen Direktumrichter und einen 55 stören A_i3w und A_uw des Zweigpaa^rs P₁AMv werder Synchronmotor Af₁ bzw. Af₂ hat. Jeder Direktum- gemäß F i g. 4(f) gezündet, während die Thyristorichter hat mehrere Thyristoren A, die in eine Ein- ren A₂₁ w und A₂₂w des Zweigpaars P₂pw gemäf gangsventilgruppe CCp und eine Ausgangsventil- F i g. 4(g) stromleitend gemacht werden; so bilder gruppe CCn unterteilt sind, deren jede wiederum die Thyristoren A_l3w, A₁₁W, A₂₁w und A₂₂w eine parallelgeschaltete Zweigpaare Ppu, P_PV, Ppw bzw. 60 ?weite Gleichrichterstufe zum Gleichrichten der voi Pnu, Pnv, Pyw hat, die die Phasen U, Kund Wdar- der Sekundärwicklung H'₂₂ erzeugten Spannung. Dii stellen. Die Eingangsventilgruppe CCp und die Aus- von der zweiten Gleichrichterstufc erzeugte Gleich gangsventilgruppe CCx der Direktumrichter und die spannung Cd₂ gemäß F i g. 4(h) wird zwischen dii Zweigpaare Ppu, Ppv, Prw und Pnu, Pnv, Pnw Anschlußpunkte W₁ und W₂ gelegt. In diesem FaI sind mit Indizes versehen, die dem ersten Frequenz- 65 fließt in der Sekundärwicklung W₂₂ ein Strom I₂₂ gc umrichter CLM₁, dem zweiten Frequenzumrichter maß F i g. 4(i), der in bezug auf die Speisespannung e CLM₂ usw. entsprechen. In gleicher Weise tragen die um «₂p verzögert ist. Dadurch, daß die erste und di< Thvristoren A Indizes, die die jeweiligen Frequenz- zweite Gleichrichterstufc rcihengeschaltet sind, ent

spricht die von der Wechselströmversorgung S über werden wie im Fall der Erhöhung der Anzahl von die Direktumrichter zugeführte Gesamtgleichspan- Sekundärwicklungen.

nung ed [F i g. 4(j)], also der Summe der Ausgangs- Zum Beispiel sei in F i g. 1 angenommen, daß das

gleichspannungen e&i und e&₂ der ersten und der Windungsverhältnis zwischen den Sekundärwicklunzweiten Gleichrichterstufe. Dies bedeutet, daß es 5 gen If₂₁ und HK₂₂ des Leistungstransformators Tr möglich ist, die Spannungszuführung zu den Moto- 1: 2 ist. In diesem Fall sind in den Sekundärwickren M₁ und M₂ durch Verstellen des Zündwinkels a₂p lungen If₂₁ und W₂₂ fließende Ströme J₂₁ und Z₂₂ einzu verstellen. ander gleich, wogegen das Verhältnis des in der Pri-

F i g. 3 veranschaulicht einen Fall, bei dem den märwicklung W₁ induzierten Stroms zu den Strömen Zweigpaaren der Phasen U und W für den Frequenz- io in den Sekundärwicklungen J-K₂₁ und W₂₂ 1: 2 ist. umrichter CLM₁ und den Zweigpaaren der Phasen W Das Verhältnis der gleichgerichteten Spannung der und U Teilsignale zugeführt werden, und gleiche ersten Gleichrichterstufe, die die Ausgangsspannung Steuervorgänge werden sequentiell für die anderen der Sekundärwicklung W₂₁ gleichrichtet, zu dem der Phasen durchgeführt. Im erläuterten Fall bilden die zweiten Gleichrichterstufe, die die Ausgangsrpannung Direktumrichter CC₁P, CC₂N und CC₂p, CC₁N eine 15 der Sekundärwicklung H^₂₂ gleichrichtet, ist ebenfalls erste bzw. eine zweite Gleichrichterstufe zum Gleich- 1: 2.

richten der Ausgangsspannungen der Sekundärwick- Unter Bezugnahme auf F i g. 5 wird im folgenden

lungen außer während der Kommutierungsperiode. die Steuereinrichtung des Direktumrichters im vorWenn der Zündwinkel cn₂p den Höchstwert nahe stehend erläuterten Beispiel beschrieben.
180° erreicht, erfolgt die Umschaltung zum Ver- 20 Die Erläuterung bezieht sich auf den Fall, daß der stellen des Zündwinkels «,p. Zündwinkel «₅r der Eingangsventilgruppe CC₁P des

Wie aus F i g. 4 ersichtlich ist, ist die Dauer oder Frequenzumrichters CLM₁ verstellt wird.
Breite des in der Sekundärwicklung W₂₂ fließenden Das Verstellen des Zündwinkels /X₁P ist deshalb

Stroms J₂₂ desto kleiner, je größer der Zündwinkel <x₂p erwünscht, weil die gesteuerte Gleichspannung e^ ist, was eine kleinere Scheinleistung der Wechsel- 25 der ersten Gleichrichterstufe kleiner ist als die gestromversorgung zur Folge hat. Entsprechend der steuerte Gleichspannung α₂ der zweiten Gleich-Abnahme der von der Stromversorgung gelieferten richterstufe. Dies bedeutet, daß dadurch eine VerLeistung werden somit die Dauer des Stroms von der besserung des Leistungsfaktors der Stromversorgung Stromversorgung und dessen Augenblickswert kleiner. und eine Verminderung von Oberwellen in noch wirk-Dadurch ergibt sich eine kleinere Blindleistung bei 30 samerer Weise erzielbar sind.

erhöhtem Leistungsfaktor der Stromversorgung. Fort- Es wird jetzt auf F i g. 5 Bezug genommen. Vom

schreitende Änderungen des Netzstroms tragen auch Punkt x₀ bis zum Punkt X₁ des Steuerbereichs der zu einer Verminderung von Oberwellen bei. Gleichspannungen sind die Zündwinkel <ν,_Λ·, λ₂ρ und

Die vorstehend erläuterten Vorteile werden noch k₂n festgelegt, während nur der Zündwinkel λ,/>, gesteigert, wenn die Anzahl der reihengeschalteten 35 der der Eingangsventilgruppe CC₁P des Frequenz-Frequenzumrichter und Sekundärwicklungen des Umrichters CLM₁ zugeordnet ist, phasengleich ver-Leistungstransformators erhöht werden. stellt wird. In dem Augenblick, in dem der Zünd-

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß winkel «_lP arn Punkt X₁ seinen Mindestwert oder im durch Reihenschaltung mehrerer Frequenzumrichter wesentlichen den Wert Null erreicht, kehrt er unverder Strompegel ausgeglichen wird und eine fehler- 4° züglich auf seinen Höchstwert (x_max zurück. Zur hafte Erregung des Direktumrichters eines der mehre- gleichen Zeit nimmt der der Ausgangsventilgruppe ren Frequenzumrichter im wesentlichen keinen nach- CC₂N des Frequenzumrichters CLM₂ zugeordnete teiligen Einfluß auf die Gesamtspannungsänderungen Zündwinkel ιχ_ΐΝ von seinem Höchstwert \_mai. aul hat, wodurch unerwünschte Stromanstiege verhindert seinen Mindestwert ab. Selbst wenn die Zündwinwerden, die sonst auf Grund der fehlerhaften Erre- 45 kel a_lP und &₂n am Punkt X₁ geändert werden, ergung eines Frequenzumrichters auftreten könnten fährt die Gleichspannung eg auf diese Weise kein« Die vorstehende Erläuterung des Ausführungs- Änderung. Dies bedeutet, der Betrag der Änderung beispiels der Erfindung gemäß F i g. 1 gründet sich der gleichgerichteten Spannung ^₁, die dann auftritt darauf, daß die Sekundärwicklungen W_zl und W₂, wenn der Zündwinkel ^₁P des positiven Abschnitt: des Leistungstransformators Tr die gleiche Aus- 50 CC₁P von seinem Höchstwert a._max auf seinen Min gangsspannung erzeugen, d. h., die Sekundärwick- destwert geändert wird, ist gleich der Änderung de lungen nehmen gleiche Abschnitte der Sekundärseite gleichgerichteten Spannung ^₁, die durch die An des Transformators ein bzw. haben eine gleiche Win- derung des Zündwinkels O₂^ der Ausgangsventil dungszahl. gruppe CC₁N von seinem Höchstwert x_max auf seinei

Es wurde bereits erwähnt, daß durch Erhöhen der 55 Mindestwert bewirkt wird. Wenn also der Zünd Anzahl von Sekundärwicklungen des Leistungstrans- winkel oc^n von seinem Höchstwert oi_max auf seinei formators der Leistungsfaktor der Stromversorgung Mindestwert zum gleichen Zeitpunkt geändert wird weiter verbessert werden kann und Oberwellen ver- wie der Zündwinkel <x_lP von seinem Höchst- au mindert werden können. Die Strombelastbarkeit der seinen Mindestwert geändert wird, bleibt die Aus Thyristoren stellt jedoch eine gewisse Beschränkung 60 gangsgleichspannung *_dl der ersten Gleichrichter der Anzahl von Wicklungen dar, in die die Sekundär- stufe konstant

seite des Leistungstransf ormators unterteilbar ist Bei Erreichen des Punktes x₂, an dem der Zünd

Wenn in diesem Zusammenhang die Sekundärseite winkel λ, ρ durch Verstellen seinen Mindestwert an des Transformators in Wicklungen unterschiedlicher nimmt werden in gleicher Weise die beiden Zünd Windungszahl unterteilt wird, um unterschiedliche 65 winkel *,p und «,» vom Mindest- auf den Höchst Ausgangsspannungen von diesen Wicklungen zu er- wert geändert, während gleichzeitig der Zündwir halten, kann die gleiche Verbesserung des Leistungs- kel x_iP für die Eingangsventilgruppe CC_xP des F« faktors und Verminderung von Oberwellen erhalten quenzumriohters CLM₁, vom Höchst- auf den Mir

7 KJ 8

destwert geändert wird. In diesem Fall ist die Win- differenzierten Impuls vom Differenzierglied empdungszahl der Sekundärwicklung W₂₂ doppelt so fängt; das Flipflop wechselt somit zwischen seinem hoch wie die der Sekundärwicklung W_2x, und daher gesetzten und seinem rückgesetzten Zustand bei Ansind die Änderungen der Gleichspannungen a_x und sprechen auf die differenzierten Impulse gemäß e,i₂ einander gleich. Selbst wenn also der Zündwin- 5 F i g. 7(e). Das UND-Glied UND₁ läßt das Rechtkel »₂p zum gleichen Zeitpunkt vom Mindest- auf den ecksignal vom Signalformer SH durch und führt es Höchstwert geändert wird, zu dem die Zündwin- dem ODER-Glied ODER₁ zu, wenn sich das Flipkel λ,/> und <x_ty von ihren Mindest- auf ihre Höchst- flop im Zustand »1« befindet. Das ODER-Glied ODER₂, werte geändert werden, bleibt die Gleichspannung ea dem das Ausgangssignal des Höchstwertstellers SE unverändert. io und das durch das UND-Glied UND_x durchgelassene Die vorstehend erläuterten zwei Arten der Zünd- Rechtecksignal zugeführt werden, erzeugt ein Zündwinkelverstellung werden wiederholt, und zwar die Stellsignal ix_tN. Dies bedeutet, das ODER-Glied ODER₂ erstere an den Punkten .Y₃ und .Y₅ und die letztere am erzeugt ein Zündstellsignal «₂;v mit einem Mindest-Punkt .Y₄. wodurch die Gesamtgleichspannung Cd ge- zündwinkel Null und einem Hörhstzündwinkel i\_ma.r. steuert wird. 15 Unbeschadet der Anwesenheit der beiden Zünjstell-Durch dieses Verstellen der Zündwinkel erfährt signale werden die Thyristoren durch ein Zündstelldie Eingangsventilgruppe CC_xp der ersten Gleich- signal mit kleincrem Zündwinkel gezündet, und daher richterstufe, die mit der Sekundärwicklung W_2x nie- wird das Zündstellsignal mit größerem Zündwinkel drigerer Windungszahl verbunden ist, eine konti- im wesentlichen als nicht vorhanden angesehen. Innuierliche Phasensteuerung. Diese ist einer Einrich- ao folgedessen erzeugt das ODER-Glied ODER₂ ein tung mit drei Sekundärwicklungen des Leistungs- Zündstellsignal, dessen Höchstzündwinkel <x_maz vom transformators Tr äquivalent, wodurch eine weitere Höchstwertsteller Sf in Anwesenheit eines Ausgangs-Verbesserung des Leistungsfaktors der Stromversor- signals vom UND-Glied eingestellt wird, während gung und eine weitere Verminderung von Ober- es andererseits ein Zünd Stellsignal mit einem Zündwellenkomponenten möglich ist. 25 winkel Null in Abwesenheit eines Ausgangssignals F i g. 6 zeigt das Blockschaltbild einer Steuer- vom UND-Glied UND_x erzeugt, wobei das Zündeinrichtung zur Zündwinkelverstellung gemäß F i g. 5. Stellsignal Λ₂,ν den Verlauf gemäß F i g. 7(f) hat. Die Ein Signalformer SH ändert den Verlauf der Wechsel- Vergleicher CO_x und CO₂ vergleichen das stufenspannung e_x icr Wechselstromversorgung S in ein förmige Ausgangssignal des Funktionsgenerators FG Rechtecksignal, das im Zündwinkel mit Null ange- 30 mit den Einstellwerten /, bzw. l_t. Wenn die Einstellnommen wird. Ein Phasenschieber PSp führt eine werte I_x und /, gemäß F i g. 7(a) eingestellt sind, erkontinuierliche Phasensteuerung durch, und ein Höchst- zeugen die Vergleicher CO_x und CO₁ Ausgangswertsteller SE bestimmt den Höchstwert λ_μο, des signale entsprechend F i g. 7(g) oder F i g. 7(i). Das Zündwinkels a,p und erzeugt ein Ausgangssignal heißt, der Vergleicher CO_x erzeugt ein Ausgangsnach Empfang eines Rechtecksignals von 175~ el. 35 signal »1« am Punkt x_t, während der Vergleicher CO₂ vom Signalformer SH. Ein Funktionsgenerator FG am Punkt .Y₄ ein Ausgangssignal »1« erzeugt. Das Auserzeugt ein stufenförmiges Signal bei Ansprechen auf gangssignal des Höchstwertstellers SE wird auch den das Phasensieuersigr.a! Vc; ein Subtrahierer SL' er- ODER-Gliedern ODER* und ODER, zugeführt. Dazeugt eine Analogdifferenz zwischen dem Phasen- her erhält man vom ODER-Glied ODER₃ ein Zündsteuersignal Vc und dem Ausgangssignal des Funk- 40 Stellsignal λ₂ρ gemäß F i g. 7(h) und vom ODER-tionsgenerators; ferner sind vorgesehen ein Differen- Glied ODER₁ ein Zündstdlsignal λ_ιΛ-gemäß F i g. 7(j). zierglied Dl, ein Flipflop FF, Vergleicher CO_x und Die so erzeugten Zündstellsignale ^₁P. \,.v. \,p und COn. UND-Glieder UND₁ bis L¹ND_x sowie ODER- λ_2Λ- gleichen denen von F i g. 5, und es werden die Glieder ODER_x bis ODER₁. gewünschten Kennlinien erhalten.

Der Betrieb der Schaltung gemäß F i g. 6 wird im 45 Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich foleenden unter Bezugnahme auf F i g. 7 erläutert. daß durch Unterteilen der Sekundärseite des Leistungs-Aus F i g. 7. in der auf der Abszisse das Phasen- transformators in Wicklungen unterschiedlicher Winsteuersignal Vc aufgetragen ist. ergibt sich, daß der dungszahl die gleiche Verbesserung des Leistungs Funktionsgenerator FG ein stufenförmiges Ausgangs- faktors und Verminderung von Oberwellen erzielbai signal [F i g. 7(a)] abhängig von der Größe des 50 sind wie bei Verwendung einer größeren Anzahl vor Phasensteuersignals Vc erzeugt. Die Differenz zwischen Sekundärwicklungen.

diesem Stufensignal vom Funktionsgenerator FG und Gemäß der Erfindung sind mehrere Frequenz

dem Phasensteuersignal Vc wird vom Subtrahierer Sl/ umrichter so reihengeschaltet, daß in jedem ein Stron

gebildet. Das Ausgangssignal des Subtrahierers Si' gleicher Stärke fließt, wodurch sich für jeden Moto

ist sägezahnförmig [F i g. 7Qa)], erfährt an den Punk- 55 ein gleiches Drehmoment ergibt. Es gibt jedoch einei

ten X₁ bis Jt₅ eine plötzliche Änderung und wird dem Fall, in dem die Drehmomentanteile jedes Motor

Phasenschieber PSp zugeführt. Dieser wiederum er- neu zu verteilen sind. Dies ist z. B. dann der FaI]

zeugt das Zündwinkel-Verstellsignal λ, ρ [F i g. 7(c)]. wenn einige der mit mehreren Motoren zum Antreibei

das sich sechsmal zwischen seinem Höchstwert \_nax von wechselstromgetriebenen Fahrzeugen verbundene!

und seinem Mindestwert ändert. Das Differenzier- 60 Räder leerlaufen oder Schlupf auftritt; in diesem FaI

glied DI erzeugt ein differenziertes Pulssignal muß das Drehmoment des mit diesem Rad verbundene!

[F i g. 7(d)] bei jeder plötzlichen Änderung des Motors verringert werden, um ein erneutes Hafte:

stufenförmigen Signals vom Funktionsgenerator FG des Rades auf der Schiene sicherzustellen.

an den Punkten x, bis x₅ und führt dieses dem Flip- Im genannten Fall wird die Drehmomentsteuerun

flop FF zu. Das Flipflop FF wird gesetzt und erzeugt 65 durch Steuern des Ankerstromflusses bewirkt, d. t

ein Signal »1«, wenn ihm ein erster differenzierter durch Einstdien des Verteilungssteuerungs-Vorei

Impuls zugeführt wird, während es rückgesetzt wird winkeis γ, der den Winkel darstellt, um den der Stroi

und ein Signal tO« erzeugt, wenn es einen zweiten eines Motors der in der Ankerwicklung auf Grün

ίο

der Rotorstellung induzierten Spannung vorcilt. Je näher der Steuerungs-Voreilwinkel γ bei 90° liegt, desto geringer ist die dem Motor zugeführte elektrische Energie. Je näher andererseits der Voreilwinkel γ bei 0° liegt, desto größer ist die den Motor lugeführte elektrische Energie. Das vom Motor erzeugte Drehmoment ist im wesentlichen der dem Motor zugeführten Energie proportional, so daß das Drehmoment des Motors durch Einstellen des Steuerungs-Voreilwinkels steuerbar ist.

Das Blockschaltbild von F i g. 8 zeigt eine Steuerungs-Voreilwinkel-Einstellschaltung zum Einstellen des Verteilungssteuerungs-Voreilwinkels γ.

Eine Schaltung gemäß F i g. 8 ist für jeden verteiler DM₁P, DM_lN, DM_zp und DM₂* vorgesehen.

Ein Führungsgrößengeber IN erzeugt ein Führungsgrößensignal K_y0 für einen Steuerungs-Voreilwinkel, der der Schlupf drehzahl eines Rades (F i g. 9) proportional ist; eine Addier-Subtrahier-Vorrichtung ASU addiert das Führungsgrößensignal K,,_o zum Mindeststellwert V_yS desSteuerungs-Voreilwinkelsoder subtrahiert es von diesem; ein Steller SE_y stellt den Steuerungs-Voreilwinkel γ auf der Grundlage des Ausgangssignals V_Y der Addier-Subtrahier-Vorrichtung ASU ein, wobei der Mindeststellwert K_yS z. B. mit γ, gemäß F i g. 10 angenommen wird.

In Abwesenheit eines Schlupfes ist das Führungsgrößen-Signal Ky₀ Null. Daher stellt der Steller SE_r den Steuerungs-Voreilwinkel entsprechend dem Mindeststellwert V_yt auf den Mindestwert y_f ein.

Bei Vorhandensein eines Schlupfes erzeugt der Führungsgrößengeber IN ein Führungsgrößen-Signal Ky₀ gemäß F i g. 9. Da das Führungsgrößen-Signal V_Y0 größer als der Stellwert V_yf ist, wird das Ausgangssignal Ky der Addier-Subtrahier-Vorrichtung ASU negativ. Aus diesem Grund stellt der Steller S€_r einen größeren Steuerungs-Voreilwinkel γ ein.

Es braucht kaum erwähnt zu werden, daß dem Steller SE_Y die vom Motor erzeugte Spannung ode ein Läufer-Lagesignal zugeführt wird.

Beim Einstellen des Steuerungs-Voreilwinkels in dci

oben erläuterten Weise hat das Drehmoment einer Antriebseffekt, wenn γ zwischen Null und 90' liegt während es mit γ zwischen 90 und 180° einen Brems effekt hat.

Wie ersichtlich ist, ist das Drehmoment jedes de

Motoren unabhängig Steuer- bzw. regelbar durch Ein ίο stellen des Steuerungs-Voreilwinkels -/, wodurch sie ein großer Vorteil insbesondere bei Anwendung zur Antrieb elektrischer Fahrzeuge ergibt.

Dadurch, daß der Steuerungs-Voreilwinkel sehne

einstellbar ist, kann außerdem die Ansprechkennlini verbessert werden im Vergleich zu einem Fall, bei der die Drehmomentsteuerung durch Ändern des Strom durchgeführt wird.

Es ist also ersichtlich, daß gemäß der Erfindun

mehrere über Thyristoren gespeiste Synchronmotore reihengeschaltet sind und ebenso vicie unabhängig!

Sekundärwicklungen vorgesehen und mit entsprechen den Verbindungspunkten der reihcngeschalteten Mc toren verbunden sind. So ist es möglich, durch gleicl· zeitiges Steuern der Motoren den Leistungsfaktor de Stromversorgung beträchtlich zu verbessern un Oberwellen zu vermindern. Dieser Vorteil wird noc verstärkt, indem mindestens eine der Sekundär wicklungen des Leistungstransformators ein Au* gangssignal erzeugt, das von den Ausgangssignale der übrigen Sekundärwicklungen verschieden is Weiter ist das Drehmoment jedes Motors dadurc unabhängig steuerbar, daß dessen Steuerungs-Vorei winkel unabhängig eingestellt wird.

Die vorstehenden Erläuterungen betrcfTcn eine Fall, bei dem es sich um eine Einphascn-Stromvcrsor gung handelt: die Erfindung ist jedoch mit den gleichen Erfolg auch bei einer Drehstromversorgun anwendbar.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung der Drehzahl mehrerer Synchronmotoren, die je über einen eigenen, aus steuerbaren Gleichrichterventilen aufgebauten Frequenzumrichter gespeist sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Frequenzumrichter (CLM₁, CLM₂) in Direktumrichterschaltung ausgeführt ist, mit für die Motorphasen vorgesehenen zwei Gruppen [CC₁P, CC₁K; CC₂P, CC₂^r) von steuerbarer. Gleichrichterventilen (A₁₁V bis A_2iw) in Gegentaktschaltung, die mit den Gleichrichtergruppen der weiteren Frequenzumrichter derart zu einer bereich einstellbar ist (sind) und daß die andere(n) Gleichrichterstufe(n) nur auf den Höchst- oder den Mindestwert der Ausgangsspannuiig einstellbar ist (sind).