DE2417659B2

DE2417659B2 - Steuerung des anfahrmomentes von zum antrieb von maschinen mit grossem last- oder losbrechmoment dienenden stromrichtergesteuerten gleichstrommotoren mit strombegrenzung

Info

Publication number: DE2417659B2
Application number: DE19742417659
Authority: DE
Priority date: 1974-04-11
Filing date: 1974-04-11
Publication date: 1977-01-13
Also published as: DE2417659A1

Description

Zusatzfunktion liefernden Funktionsgenerators abgenommene Spannung überlagert wird, daß der aus Stromsollwert und Zusatzfunktion gebildete neue Stromsollwert an einem weiteren Summationspunkt mit dem Stromistwert des Ankerstromes des Motors verglichen wird und die Differenz hieraus über einen Verstärker ausgeregelt wird.

Zur wahlweisen Anpassung der Zusatzfunktion an die Art des Antriebs kann ein Wahlschalter vorgesehen sein, in dessen einer Betriebsstellung der Eingang des Funktionsgenerators von dem Stromsollwert beaufschlagt wird, während in der anderen Betriebsstellung des Wahlschalters der Eingang des Funktionsgenerators von der Spannung eines von dem zu steuernden Motor angetriebenen Tachogenerators beaufschlagt wird. ι s

Um ein Oberschwingen der abklingenden Zusatzfunktion auf einen unter dem stationären Stromsollwert liegenden Wert zu verhindern, können mittels eines im Ausgangskreis des Funktionsgenerators geschalteten Transistors und einer im Emitter-Basis-Kreis dieses Transistors angeordneten Diode nur positive Ausgangsspannungen des Funktionsgenerators auf den Summationspunkt passierbar gemacht werden.

In F i g. 1 der Zeichnung ist die prinzipielle Schaltungsanordnung für die Steuerung gemäß der Erfindung dargestellt

F i g. 2 stellt die durch besondere Schaltungseinzelheiten ergänzte Schaltungsanordnung dar, in der entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind wie in F i g. 1.

F i g. 3 zeigt graphisch den wahlweise einstellbaren zeitlichen Kurvenverlauf der Strombegrenzung.

Die erfindungsgemäße Steuerung enthält eine in der Regeltechnik bekannte Schaltung der unterlagerten Stromregelurg. JS

Der Verstärker OPi ist der Drehzahlregler, an dessen Ausgang der Sollwert für den Stromregler (Verstärker OP2) abgenommen wird. Das Potentiometer R 1 dient der Einstellung des Stromsollwertes Us-Mittels eines Funktionsgenerator F wird ein Zusatzsignal erzeugt, das auf den Summationspunkt 3 geschaltet wird und den neuen Stromwert /ajf erzeugt.

Arn Summationspunkt 4 findet der Vergleich zwischen dem Stromsollwert /as dem Stromwert Usf und dem Stromistwert Ui des Ankerstromes statt. Die Differenz hieraus wird über den Verstärker OP 2 in der bekannten Weise ausgeregelt.

Mittels des Wahlschalters S 1 kann der Eingang des Funktionsgenerators Fmit dem Stromsollwert Ias oder mit der Ausgangsspannung t/reines Tachogenerator T beaufschlagt werden, der von dem zu steuernden Motor angetrieben wird.

Wenn der Wahlschalter Sl in Stellung 1 steht, wird der Stromwert /ASFmittels der vom Funktionsgenerator F gelieferten Zusatzfunktion F aus dem vorgegebenen Stromsollwert /ASgebildet:

Iasf= Ml + F).

In Stellung 2 des Wahlschalters 51 wird der Stromwert Usf mittels der Zusatzfunktion F von der Spannung L/röes Tachogenerators Tbeeinflußt

Nach F i g. 2 dient als Funktionsgenerator F ein als Integrator oder als Tiefpaß geschalteter Verstärker OP 3, dem ein Widerstand R 2 vorgeschaltet ist Über den Verstärker OP3 sind ein als Tippschalter ausgebildeter Starter S 2 und ein zu einem Kondensator C parallelliegender Widerstand R7 geschaltet. Der Ausgang 5 des Verstärkers OP3 ist über den Widerstand R 3 und die mit ihm in Reihe geschalteten Dioden Di, DI mit dem Summationspunkt 3 verbunden, dem über einen Widerstand R Λ der Stromsollwert Uszugeführt wird.

Mit dem Summationspunkt 3 ist ferner die Basis eines Transistors Ti verbunden, der als Emitterfolger geschaltet ist Im Emitter-Basis-Kreis des Transistors Tl sind ein Widerstand RS und eine Diode D3 angeordnet, während der Emitter über einen Widerstand R 6 mit dem Summationspunkt 4 verbunden ist.

Die Dioden DX und D 2 kompensieren einerseits den Einfluß der Basis-Emitter-Diode des Transistors Ti, andererseits ist durch die Anzahl dieser Dosen die Dauer Td der Zusatzfunktion F in Abhängigkeit vom Stromsollwert l_As beeinflußbar.

Die Diode D 3 ist so geschaltet, daß nur positive Ausgangsspannungen auf den Summationspunkt 4 über den Transistor Π gelangen.

Wie in F i g. 3 gezeigt ist, ergeben sich je nach Stellung des Wahlschalters Sl und nach Beschallung des Verstärkers OP3 folgende Kurvenverläufe:

Schalter S1 in Stellung 1:

a) Exponentiell Charakteristik nach Kurve 1, wenn der Widerstand R 7 eingebaut ist.

b) Lineare Charakteristik nach Kurve 2, wenn der Widerstand R 7 nicht vorhanden ist.

Schalter Sl in Stellung 2:

Der Stromsollwert /^s wird mittels der Zusatzfunktion F. die von der Tachospannung Ut abhängig ist, beeinflußt. Hierdurch ergibt sich, wie Kurve 3 zeigt, je nach Beschallung des Verstärkers OP 3 eine quadratische oder exponentiell Charakteristik.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: generators auf den Summationspunkt (4) passierbar gemacht werden.

1. Steuerung des Anfahrmomentes von zum Antrieb von Maschinen mit großem Last- oder Losbrechmoment dienenden stromrichtergesteuerten Gleichstrommotoren mit Strombegrenzung, bei denen der Ankerstrom und damit das Drehmoment beim Anfahren gegenüber dem für den Dauerbetrieb vorübergehend erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromsollwert für den Dauerbetrieb (Ias) beim Anfchren mit einer stetig verlaufenden Zusatzfunktion (F) beaufschlagt wird in der Weise, daß der Ankerstrom (Ia) beim Anfahren von einem Höchstwert (V- Ias) stetig auf den Stromsollwert (Ias) für den Dauerbetrieb absinkt

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangswert des Ankerstromes vom Stromsollwert (Ias) unabhängig ist.

3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangswert des Ankerstromes vom Stromsollwert (Us) abhängig ist

4. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer (Td) der Zusatzfunktion (F) unabhängig vom Stromsollwert (I_As)ist

5. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer (Td) der Zusatzfunktion (F) abhängig vom Stromsollwert (Ias) ist

6. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf und die Dauer der Zusatzfunktion von der Drehzahl der zu regelnden Gleichstrommaschine abhängig ist

7. Schaltungsanordnung fü^r die Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem am Ausgang eines als Drehzahlregler dienenden Verstärkers (OPl) abgenommenen Stromsollwert (Ias) an einem Summationspunkt (3) die am Ausgang eines, die Zusatzfunktion liefernden Funktionsgenerators (Verstärker OP 3) abgenommene Spannung überlagert wird, daß der aus Stromsollwert (l_As) und Zusatzfunktion (F) gebildete neue Stromwert (Iasf) an einem weiteren Summationspunkt (4) mit dem Stromistwert (U/) des Ankerstromes des Motors vergleichen wird und die Differenz über einen Verstärker (OP 2) ausgeregelt wird.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Wählschalter (Sl), in dessen einer Betriebsstellung der Eingang des Funktionsgenerators F(Verstärker OP3) von dem Stromsollwert (/^beaufschlagt wird, wählend in der anderen Betriebsstellung des Wahlschalters der Eingang des Funktionsgenerators von der Spannung eines von dem zu steuernden Motor angetriebenen Tachogenerators (^beaufschlagt wird.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangskreis des Funktionsgenerators (F) Dioden angeordnet sind, deren Anzahl die Abhängigkeit der Dauer (Td) der Zusatzfunktion vom Betrag des Eingangswertes des Funktionsgenerators bestimmt.

10. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines im Ausgangskreis des Funktionsgenerators geschalteten Transistors (Ti) und einer im Emitter-Basis-Kreis dieses Transistors angeordneten Diode (D 3) nur positive Ausgangsspannungen des funktions-Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung des Anfahrmomentes von zum Antrieb von Maschinen mit großem Last- oder Losbrechmoment dienenden stromrichtergesteuerten Gleichstrommotoren mit Strombe-

grenzung, bei denen der Ankerstrom und damit das Drehmoment beim Anfahren gegenüber dem für den Dauerbetrieb vorübergehend erhöht wird.

Antriebe mit Gleichstrommotoren, bei denen Drehzahl und Drehmoment geregelt werden, zeigen den Effekt, daß stationär kein größeres Drehmoment abgegeben werden kann, als durch die Strombegrenzung vorgegeben ist

Dies wirkt sich bei großem Losbrechmoment oder großem Trägheitsmoment der Last in einer Verzöge-

rung des Hochlaufes aus. In kritischen Fällen, z. B. bei zu großen» Losbrechmoment ist unter Umständen ein Anlaufen des Antriebes nicht möglich.

In der Praxis hilft man sich dadurch, daß Gleichstrom-Maschinen und Stromrichter für den Hochlauffall dimensioniert werden. Man nimmt bei dieser Maßnahme in Kauf, daß im stationären Betrieb eine Überdimensionierung vorliegt.

Eine andere Möglichkeit, die gemäß einem älteren Vorschlag praktiziert wird, besteht darin, für eine

bestimmte Zeit die Strombegrenzung auf einen höheren Wert zu schalten. Hierbei kann jedoch durch den Schaltvorgang in der Strombegrenzung ein unerwünschtes Überschwingen oder ein Drehmomentensprung auftreten (DT-OS 23 52 767).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuerung des Anfahrmomentes von zum Antrieb von Maschinen mit großem Last- oder Losbrechmoment dienenden stromrichtergesteuerten Gleichstrommotoren nvt Strombegrenzung, bei denen der Ankerstroni und damit das Drehmoment beim Anfahren gegenüber

dem für den Dauerbetrieb vorübergehend erhöht wird, ein sicheres, stoßfreies und unverzögertes Hochlaufen zu erzielen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stromsollwert für den Dauerbetrieb beim Anfahren mit einer stetig verlaufenden Zusatzfunktion beaufschlagt wird in der Weise, daß der Ankerstrom beim Anfahren von einem Höchstwert stetig auf den Stromsollwert für den Dauerbetrieb absinkt.

Durch die Erfindung wird gegenüber dem bekannten Stand der Technik der Vorteil erzielt, daß ohne Überdimensionierung des Motors für den Dauerbetrieb ein sicherer und unverzögerter Anlauf bei jeder Last erfolgt, ohne daß es hierbei zu einem Überschwingen oder zu einem Drehmomentensprung kommt.

Der Verlauf der Funktion kann der Art des Antriebs angepaßt werden, indem man den Anfangswert des Ankerstromes vom Stromsollwert entweder abhängig oder unabhängig macht, indem man die Dauer der Zusatzfunktion entweder abhängig oder unabhängig macht oder indem man den Verlauf und die Dauer der Zusatzfunktion von der Drehzahl der zu regelnden Gleichstrommaschine abhängig macht.

Eine für die Steuerung nach der Erfindung geeignete Schaltungsanordnung kann im Prinzip darin bestehen, daß dem am Ausgang eines als Drehzahlregler dienenden Verstärkers abgenommenen Stromsollwert an einem Summationspunkt die am Ausgang eines die