DE2624597A1 - CONTROL OF THREE-PHASE AC MOTORS SUPPLIED BY A CONVERTER ARRANGEMENT IN THE EVENT OF DYNAMIC OPERATING CHANGES - Google Patents
CONTROL OF THREE-PHASE AC MOTORS SUPPLIED BY A CONVERTER ARRANGEMENT IN THE EVENT OF DYNAMIC OPERATING CHANGESInfo
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Description
Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt / Main, Theodor-Stern-Kai 1
Hamilton/se BI 7 6/4 HarnHamilton / se BI 7 6/4 urine
Steuerung von über eine Stromrichteranordnung gespeisten Drehstrommotoren bei dynamischen BetriebsänderungenControl of three-phase motors fed by a converter arrangement in the event of dynamic operating changes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern von Drehstrommotoren, die über eine aus zwei antiparallelen, netzgeführten Stromrichtern, einem Gleichspannungszwischenkreis und einem selbstgeführten Stromrichter bestehende Stromrichteranordnung mit vorgewähltem Spannung-Frequenζverhältnis gespeist werden.The invention relates to a method for controlling three-phase motors that are operated via one of two anti-parallel, line-commutated converters, a DC voltage intermediate circuit and a self-commutated converter fed with a preselected voltage-frequency ratio will.
Bekannt ist es für einen stationären motorischen oder generatorischen Betrieb der Drehstrommotoren, mit edjier Schaltungsanordnung die Spannungsregelung über die netzgeführten Stromrichter und die Frequenzsteuerung über den selbstgeführten Stromrichter vorzunehmen. Dabei dient der eine antiparallele netzgeführte Stromrichter für den motorischen Betrieb, während der andere für den generator!sehen Betrieb eingesetzt wird.It is known for a stationary motor or generator Operation of three-phase motors, with edjier circuitry the voltage control via the line-commutated converter and the frequency control via the self-commutated Make converter. The one anti-parallel line-commutated converter is used for motor operation while the other is used for generator operation.
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tftf
Schwierigkeiten ergeben sich bei dynamischen Betriebsänderungen, also beim Umsteuern vom motorischen auf generatorischen Betrieb oder umgekehrt, weil dann wegen der Umsteuerung von dem einen antiparallelen Stromrichter auf den anderen das vorgewählte Spannungsfrequenzverhältnis U/f nicht mehr eingehalten wird. Vielmehr ist U/f dann Undefiniert. Zusätzlich ergibt sich wegen des größeren Lastmoments, das durch die Drehstrommotoren beim Brems- bzw. Beschleunigungsvorgang aufgebracht werden muß, eine nachteilige Absenkung der Klemmenspannung.Difficulties arise with dynamic operational changes, i.e. when changing from motor to generator operation or vice versa, because then because of the reversal from one anti-parallel converter to the other, the preselected one Voltage frequency ratio U / f is no longer maintained. Rather, U / f is then undefined. In addition, it results because of the greater load torque that is generated by the three-phase motors when braking or accelerating must, a disadvantageous lowering of the terminal voltage.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu nennen, durch welches die Klemmenspannung an den Drehstrommotoren sowohl beim Beschleunigen oder Bremsen der Motoren als auch beim dynamischen Übergang der Energierichtungen auf einen optimalen Wert gebracht wird. Des weiteren soll eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.The invention is therefore based on the object of naming a method by which the terminal voltage on the three-phase motors both when accelerating or braking the motors and when dynamically transitioning the energy directions to one optimal value is brought. Furthermore, a circuit arrangement is to be specified for carrying out the method.
Die vorgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung für ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst durch eine Korrektur während dynamischer Betriebsänderungen über logische Bausteine, durch die eine Frequenzverstellung verhindert wird und/oder eine zusätzliche Anhebung der Motorklemmenspannung erfolgt. Indem bei dynamischen Betriebsänderungen, d.h. also bei Spannungsabweichungen eine Frequenz„verstellung gegebenenfalls bei gleichzeitiger zusätzlicher Anhebung der Klemmen-The aforementioned object is achieved according to the invention for a method of the type described at the outset by a Correction during dynamic operational changes using logic modules that prevent frequency adjustment and / or an additional increase in the motor terminal voltage takes place. By doing dynamic operational changes, i.e. in the event of voltage deviations, a frequency adjustment, if necessary with simultaneous additional lifting of the terminal
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spannung verhindert wird, ist die Durchführung eines dynamischen Betriebes mit Drehstrommehrmotorenantrieben bei bestmöglichen Spannungsverhältnissen an den Motorklemmen vorteilhafterweise erreichbar.voltage is prevented, dynamic operation with three-phase multi-motor drives is best possible Voltage ratios at the motor terminals are advantageous accessible.
In spezieller Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung wird über einen Summierungspunkt mit nachgeschalteter Verstärkerstufe eine dynamische Betriebsänderung erfaßt, und eine die Änderung zu motorischem und generatorischem Betrieb der Drehstrommotoren unterscheidende Stufe verhindert solange eine Veränderung der Ausgangsspannung eines mit dieser Ausgangsspannung die Frequenz des selbstgeführten Stromrichters bestimmenden Steilheitsbegrenzers, bis am Summierungspunkt die Verstimmung abgeklungen ist.In a special embodiment of the method according to the invention, a summation point with a downstream amplifier stage is used a dynamic change in operation is detected, and a change to motor and generator operation of the Three-phase motors differentiating stage prevents a change in the output voltage of one with this output voltage the frequency of the self-commutated converter determining the slope limiter, up to the summation point Upset has subsided.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung wird während des Beschleunigens oder Bremsens der Drehstrommotoren eine zusätzliche Spannungsführungsgröße zur Erhöhung der Zwischenkreisspannung bereitgestellt.In a further embodiment of the method according to the invention, the three-phase motors are activated during acceleration or braking an additional voltage command variable is provided to increase the intermediate circuit voltage.
Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei einstellbare Stufenglieder vorgesehen sind, vonAn advantageous circuit arrangement for performing the Method according to the invention is characterized in that two adjustable step members are provided, from
denen eines der Änderung von motorischem zu generatorischem und das andere der Änderung von generatorischem zu motorischemone of which is the change from a motor to a generator and the other is a change from a generator to a motor
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Betrieb der Drehstrommotoren zugeordnet ist, und diesen Stufengliedern eine ODER-Stufe nachgeordnet ist«Operation of the three-phase motors is assigned, and these stage elements are followed by an OR stage «
In der Zeichnung ist als ein Ausführungsbeispiel eine Schaltungsanordnung als Prinzipsskizze dargestellt· Daran soll im folgenden das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise näher erläutert werden.The drawing shows a circuit arrangement as an exemplary embodiment Shown as a basic sketch. The method according to the invention will be explained in more detail in the following, for example explained.
Mit der in der Figur 1 gezeigten Stromrichteranordnung, die aus zwei antparallel geschalteten, netzgeführten Stromrichtern 1 und 2, einem Gleichspannungszwischenkreis 3 und einem selbst— geführten Stromrichter 4 besteht, soll ein dynamischer Betrieb realisiert werden. Dabei wird eine sowohl beim Beschleunigen der bei R1, S1, T1 angeschlossenen (nicht dargestellten) Drehstrommotoren (Speisung vom Drehstromnetz RST über den netzgeführten Stromrichter 1) als auch beim Bremsen (Betrieb über den Stromrichter 2) möglichst optimale Spannung zwischen R1, S'-und T1, also an den Klemmen der Drehstrommotoren angestrebt.With the converter arrangement shown in FIG. 1, which consists of two line-commutated power converters 1 and 2 connected in parallel, a DC voltage intermediate circuit 3 and a self-commutated power converter 4, dynamic operation is to be realized. A voltage between R 1 is as optimal as possible both when accelerating the three-phase motors (not shown) connected at R 1 , S 1 , T 1 (supply from the three-phase network RST via the line-commutated converter 1) and when braking (operating via the converter 2) , S 'and T 1 , ie aimed at the terminals of the three-phase motors.
Das Verfahren nach der Erfindung legt dabei die bekannte Schaltungsanordnung nach Figur 1 zugrunde, nach der bei stationärem Betrieb die Spannungsregelung bei vorgegebenem Spannungs-Frequensverhäitnis U/f über die netzgeführten Stromrichter 1 oder 2 durch einen Impulsgeber 5, einen Spannungsregler 6, einen Suiwnierungspunkt 7 und ein die Zwischenkreis-The method according to the invention is based on the known circuit arrangement according to FIG In steady-state operation, the voltage regulation at a specified voltage-frequency ratio U / f via the line-commutated converter 1 or 2 by a pulse generator 5, a voltage regulator 6, a Suiwnierungspunkt 7 and the intermediate circuit
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spannung U, erfassendes Glied 8 erfolgt. Die zugehörige Frequenzsteuerung über den selbstgeführten Stromrichter 4 erfolgt über ein Einstellglied 12 für die Frequenz (entsprechend einer Spannung Uf), einen Steilheitsbegrenzer 11, ein Glied 10, das die vom Steilheitsbegrenzer 11 abgegebene Spannung der entsprechenden Frequenz zuordnet, und einen Impulsgeber 9.voltage U, sensing element 8 takes place. The associated frequency control via the self-commutated converter 4 takes place via a setting member 12 for the frequency (corresponding to a voltage U f ), a slope limiter 11, a member 10 which assigns the voltage output by the slope limiter 11 to the corresponding frequency, and a pulse generator 9.
Um bei dynamischen Betriebsänderungen bei Spannungsabweichungen eine Frequenzverstellung und damit ein Undefiniertes U/f-Verhältnis zu vermeiden, sind die zusätzlichen Elemente 13 und 14 eingefügt, die folgendermaßen wirken:A frequency adjustment and thus an undefined U / f ratio in the event of dynamic operating changes in the event of voltage deviations To avoid this, the additional elements 13 and 14 have been added, which act as follows:
Eine Verstärkerstufe 13b erkennt über einen Summierungspunkt 13a, ob eine Verstimmung vorliegt und eine diese Änderung zu motorischem und generatorischem Betrieb unterscheidende Mot.-Gen.-Stufe 14 hält die Ausgangsspannung eines Steilheitsbegrenzers solange auf der vorhandenen Amplitude, die einer bestimmten Frequenz entspricht, fest, bis am Summierungspunkt 13a wieder Gleichgewicht herrscht. ^An amplifier stage 13b recognizes via a summation point 13a, whether there is a detuning and a motor gen. stage that distinguishes this change from motor and generator operation 14 keeps the output voltage of a slope limiter at the existing amplitude, that of a certain Corresponds to frequency, fixed until equilibrium again prevails at summing point 13a. ^
In der Figur 2 ist ausführlich gezeigt, wie sowohl beim Umsteuern von der Betriebsart motorisch auf generatorisch > U. über den Summierungspunkt 14d, hier wird das zulässige + Δ, U. (positive Abweichung der Zwischenkreisspannung) eingestellt, die Generatorstufe 14c, als auch beim Umsteuern von Betriebsart generatorisch auf motorisch < Ud über den Summierungs-In FIG. 2 it is shown in detail how both when changing from the motor mode to generator mode> U. via the summation point 14d, here the permissible + Δ, U. (positive deviation of the intermediate circuit voltage) is set, the generator stage 14c, as well as the Changeover from generator mode to motor mode <U d via the summation
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punkt 14b, hier wird das zulässige - Δ U^ (negative Änderung der Zwischenkreisspannung) eingestellt, die Motorstufe 14a angesteuert wird. In beiden Fällen wird über die ODER-Stufe 14e eine Veränderung der Ausgangsspannungsamplitude UF„ und damit der Frequenz, verhindert.point 14b, here the permissible - Δ U ^ (negative change in the intermediate circuit voltage) is set, the motor stage 14a is controlled. In both cases, a change in the output voltage amplitude U F “and thus the frequency is prevented via the OR stage 14e.
Während des Beschleunigens oder Bremsens wird über eine Stufe eine zusätzliche Spannungsfuhrungsgröße auf den Summierungspunkt 7 vorgegeben. Diese Vorgabe erfolgt solange, bis die Stufe 11a das Ende des dynamischen Vorganges signalisiert. Die Amplitude der zusätzlichen Spannungsfuhrungsgröße kann über ein Potentiometer oder Bewertungswiderstände getrennt für motorischen oder generatorischen Betrieb den jeweiligen Motoren angepaßt werden.During acceleration or braking, an additional voltage control variable is applied to the summation point via a step 7 specified. This specification continues until stage 11a signals the end of the dynamic process. The amplitude of the additional voltage control variable can be separated using a potentiometer or evaluation resistors can be adapted to the respective motors for motor or generator operation.
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