DE2639567A1

DE2639567A1 - Drehzahlregeleinrichtung fuer induktionsmotor

Info

Publication number: DE2639567A1
Application number: DE19762639567
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hayashida; Takeo Maeda; Yasuo Matsuda; Tadashi Okawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-09-05
Filing date: 1976-09-02
Publication date: 1977-03-17
Also published as: US4099108A; JPS5231320A; DE2639567B2; DE2639567C3; JPS5627195B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlregeleinrichtung für Induktionsmotor, insbesondere eine Drehzahlregeleinrichtung, die für plötzliche Beschleunigung oder Verlangsamung eines Asynchron- oder Induktionsmotors geeignet ist.

Um einen Betrieb eines Induktionsmotors mit veränderlicher bzw. veränderbarer Drehzahl zu erreichen, wird herkömmlich der Induktionsmotor mit einer Versorgung veränderlicher Spannung und veränderlicher Frequenz verbunden und wird die Ausgangsspannung und die Ausgangsfrequenz der Versorgung geändert. In diesem Fall wird die Ausgangsspannung und die Ausgangsfrequenz so geändert, daß das Verhältnis der

8l-(A1765-O2)-MaE

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Spannung V zur Frequenz f des Induktionsmotors konstant gehalten ist, d. h. auch das Verhältnis der Ausgangsspannung zur Ausgangsfrequenz der Versorgung, das sogenannte V/f-Verhältnis. Dies erfolgt, um das Drehmoment des Induktionsmotors konstantzuhalten und um eine magnetische Sättigung des Kerns oder Ankers des Induktionsmotors zu vermeiden. Im Niederfrequenzbereich der Ausgangsfrequenz wird eine Konstantdrehmoment-Regelung bzw. -Steuerung des Induktionsmotors erreicht durch Kompensieren eines Spannungsabfalls infolge der Impedanz der Primärwicklung des Induktionsmotors. Dieses System ist befriedigend anwendbar, wenn der Induktionsmotor keiner plötzlichen Beschleunigung oder Verlangsamung unterliegt.

Wenn jedoch die plötzliche Beschleunigung oder Verlangsamung einer Last großer Trägheit mittels eines Induktionsmotors erreicht werden soll, wie beim Antrieb von Rollgängen einer Mühle, unterliegt der Eingangsstrom des Induktionsmotors einer Änderung in der Größenordnung des 10- und mehrfachen des Normalwerts und auch der Leistungsfaktor unterliegt großer Änderung vom Positiven zum Negativen. In diesem Fall reicht das Konstanthalten des V/f-Verhältnisses des Induktionsmotors nicht aus, um das Drehmoment konstantzuhalten und um magnetische Sättigung des Ankers des Induktionsmotors zu vermeiden. Um dieses Problem zu überwinden, muß das Verhältnis einer induzierten Spannung V_nJ zur Frequenz f des Induktionsmotors, das sogenannte V_m/f-Verhältnis, konstant gehalten werden. Die herkömmliche Regeleinrichtung, die lediglich die Konstanz des V/f-Verhältnisses erreicht, ergibt eine Verringerung der Drehmoment-Erzeugung oder eine Übererregung des Induktionsmotors, wodurch nachteilig geringes Ansprechverhalten auf eine Drehzahlsteuerung bzw. ein Drehzahl-Steuersignal erreicht ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Drehzahlregeleinrich-

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tung für einen Induktionsmotor zu schaffen, bei der der Induktionsmotor eine verbesserte Beschleunigungs- und Verlangsamungs-Kennlinie aufweist, wobei hohes Ansprechvermögen auf eine Beschleunigungs- oder Verlangsamungs-Steuerung möglich ist, und insbesondere eine Übererregung des Induktionsmotors während der Beschleunigung oder der Verlangsamung vermieden ist.

Die Aufgabe wird bei einer Drehzahlregeleinrichtung für Induktionsmotor, mit einer Versorgung veränderbarer Spannung und veränderbarer Frequenz, um dem Induktionsmotor elektrische Leistung mit im wesentlichen festem Verhältnis von Spannung und Frequenz zuzuführen, einem Spannungs-Stellglied zum Steuern der Ausgangsspannung der Versorgung, einem Frequenz-Stellglied zum Steuern der Ausgangsfrequenz der Versorgung, und einem Steuerglied zum Anlegen eines Drehzahl-Steuersignals an das Spannungs-Stellglied und das Frequenz-Stellglied, erfindungsgemäß gelöst durch ein Spannungs-Korrekturglied zum Ändern des Drehzahl-Steuersignals vom Steuerglied zum Spannungs-Stellglied, abhängig vom Vergrößerungs- oder Verkleinerungsgrad und von der Größe des Drehzahl-Steuersignals.

Vorteilhaft enthält das Spannungs-Korrekturglied einen Differentiator zum Differenzieren des Drehzahl-Steuersignals, einen Multiplizierer zum Multiplizieren des Drehzahl-Steuersignals mit dem Differentiator-Ausgangssignal und zum Erzeugen des Absolutwerts dieses Produkts, und ein Addierglied zum Addieren des Differentiator-Ausgangssignals und des Multiplizierer-Ausgangssignals .

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Drehzahlregeleinrichtung ein Frequenz-Korrekturglied zum Ändern des Drehzahl-Steuersignals vom Steuerglied zum Frequenz-Stellglied entsprechend des Zunahme- und/oder Ab-

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nahmegrads des Drehzahl-Steuersignals enthält.

Die Erfindung gibt also einen Induktionsmotor an, der durch eine Versorgung veränderbarer Spannung und veränderbarer Frequenz betrieben ist. Die Spannung und die Frequenz dieser Versorgung veränderbarer Spannung und veränderbarer Frequenz wird durch eine Regeleinrichtung zur Beschleunigung oder Verlangsamung (Abbremsung) des Induktionsmotors geändert. Zur langsamen Steuerung der Drehzahl des Induktionsmotors wird das Verhältnis der Ausgangsspannung zur Ausgangsfrequenz der Versorgung veränderbarer Spannung und veränderbarer Frequenz im wesentlichen konstant gehalten. Die Regelschaltung enthält ein Spannungs-Korrekturglied, das abhängig von einem Steuersignal für plötzliche Beschleunigung oder Verlangsamung der Drehzahl des Induktionsmotors die Ausgangsspannung der Versorgung entsprechend des Beschleunigungsgrads oder des Verlangsamungsgrads und der gegebenen Größe der Ausgangsfrequenz der Versorgung veränderbarer Spannung und veränderbarer Frequenz ändert oder korrigiert.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Äquivalentschaltbild eines Induktionsmotors,

Fig. 2 Beispiele der V/f-Kennlinie herkömmlicher Induktionsmotoren,

Fig. 3 ein Vektordiagramm zur Darstellung der Spannungen und des Stroms des in Fig. 1 gezeigten Induktionsmotors,

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Pig. 4 die V/f-Kennlinie eines Induktionsmotors gemäß der Erfindung,

Pig. 5 ein Blockschaltbild einer Drehzahlregeleinrichtung für einen Induktionsmotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebs des in Fig. 5 gezeigten V/f-Stellers,

Fig. 7 ein erstes Schaltbild für einen V/f-Steller gemäß Fig. 5,

Fig. 8 ein zweites Schaltbild für einen V/f-Steller gemäß Fig. 5,

Fig. 9 ein Blockschaltbild eines V/f-Stellers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 10 ein Blockschaltbild eines Korrektur-Verhinderungsglieds gemäß Fig. 9,

Fig. 11 Signalverlaufe zur Erläuterung des Korrektur-Verhinderungsglieds gemäß Fig. 10,

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Drehzahlregeleinrichtung für einen Induktionsmotor gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 13 die Schlupf-Drehmoment-Kennlinie eines mit der Drehzahlregeleinrichtung gemäß Fig. 12 gesteuerten Induktionsmotors.

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Ein Äquivalentschaltbild eines Induktionsmotors ist in Pig. 1 dargestellt und enthält einen Widerstand r. der Primärwicklung des Induktionsmotors, einen Widerstand r_ der Sekundärwicklung des Induktionsmotors, eine primäre Streureaktanz χ., eine sekundäre Streureaktanz χ , eine Erregungsreaktanz χ , einen Schlupf s, eine Anschlußspannung V, eine induzierte Spannung V , einen Motorstrom I₁ und einen Leistungsfaktor cos© wie von der Erregungsseite in die Sekundärseite gesehen, außer dem Widerstand r. und der Streureaktanz X₁. Wie sich aus dem Äquivalentschaltbild gemäß Fig. 1 ergibt, wird der Spannungsabfall I₁(V. +Jx₁) durch die Impedanz der Primärwicklung verursacht, weshalb es, wenn das Verhältnis Y/f konstant gehalten werden soll, notwendig ist, das Verhältnis V/f um I₁(^₁ + Jx₁) zu korrigieren. Bei herkömmlichen Regeleinrichtungen werden die Geraden B oder C in Fig. 2 verwendet zur Steuerung der Drehzahl des Motors zur Korrektur gegenüber der Geraden A, die ein konstantes Verhältnis V/f angibt. Ein derartiger fester Betrag der Korrektur ist nicht befriedigend, wenn eine große Änderung des Primärstroms auftritt, beispielsweise bei einer plötzlichen Beschleunigung oder Verlangsamung einer schweren Last mit großer Trägheit.

Die Fig. 3 zeigt ein Vektordiagramm der Spannungen und Ströme eines Induktionsmotors aufgrund des ÄquivalentSchaltbildes gemäß Fig. 1. Aus diesem Vektordiagramm ergibt sich die Beziehung zwischen den Spannungen und Strömen zu:

V= V\ + I₁ Cr₁ + X₁ ) + ²⁷H₁ ¹I^₁ ^{cose + x}i ^sin9)

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Wenn gesetzt wird K = V /f und χ_χ = 2ir If, mit I₁ = Induktanz oder Induktivität der Primärwicklung, sind folgende Beziehungen in die Gleichung (1) einsetzbar:

a = K² + 2KI₁ · (25Tl₁) sin© + I_± ²

b = 2KI₁r₁ cos©;

2 2

²^²

c =

Daraus folgt die Gleichung:

V² = af² + bf + c (2).

Die Gleichung (2) gibt eine Hyperbel wieder, deren Asymptote gegeben ist durch:

V = ^a (f + b/2a) O).

Eine graphische Darstellung der Gleichung (2) ist in Fig. ty dargestellt. Die Kurve D zeigt den Fall, wenn das Vorzeichen von cos© positiv ist und die Kurve E den Fall, in dem das Vorzeichen von cos© negativ ist, jeweils mit gleichem Absolutwert. Die Gerade F zeigt eine Mittellinie zwischen den Asymptoten an den Kurven D und E und ergibt sich aus der Gleichung:

Eine Frequenz, -die einem Minimalwert der Kurve E entspricht, beträgt bei einem Allzweck-Induktionsmotor einige Hz.

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Wenn ein Induktionsmotor bei Frequenzen über einigen Hz verwendet wird, können die Kurven D und E angenähert durch Geraden ersetzt werden, die nahezu parallel dazu sind und durch die Gleichung (3) wiedergegeben sind.

Wie sich aus dem folgenden ergibt, ist AV, gemäß Fig. 4 im wesentlichen proportional zum Strom I. und der Frequenz f und ist AV. im wesentlichen proportional zum Strom I₁. Aus Fig. 4 ergibt sich ΔΥ zu:

Av₁ = \fl

a f - Kf =

^2JtlA 2 1 ₁ + ( T^") " ¹T ^Kf·

+ 2 I 2Ji-I₁ sine I, + (

Bei einem gewöhnlichen Induktionsmotor gilt

2JLf 1.I₁ ₀

Kf
woraus folgt, daß

= 2%\Λ sine · I₁ = K₁I₁ · f.

1 111

In gleicher Weise ergibt sich -^Vp zu:

- Jü -

" 2 fa "

χ - . , ²^l¹I ^2 ._ri cose /y//l*2i . 2Al₁ sine I_{1 +} ( )

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Für einen üblichen Induktionsmotor gilt:

_1_
K

woraus folgt, daß

₁I₁ sinö << 1;

_{1 p}

cos© =

Eine Änderung des Stroms I₁ ist im wesentlichen proportional einer Änderung des Beschleunigungs- oder Verlangsamungsgradsim Bereich des Schlupfs,der kleiner als ein Schlupf ist, der maximales Drehmoment verursacht. Folglich ist AV proportional sowohl dem Beschleunigungs- oder Verlangsamungsgrad und der Frequenz, während ΔV im wesentlichen proportional zum Beschleunigungs- oder Verlangsamungsgrad ist. Folglich wird ein Wert proportional zum Beschleunigungs- oder Verlangsamungsgrad mit einem Wert proportional zur Frequenz multipliziert, um den Wert für ΔV zu erhalten, während der Wert für Δν« durch einen Wert proportional zum Beschleunigungs- oder Verlangsamungsgrad erhalten wird. Durch Addieren des durch die Gerade A wiedergegebenen Werts und der Werte für AV. und AV ist es im wesentlichen möglich, die Kennlinie D zu erhalten. Durch Abziehen des Werts für ΔV von der Summe aus dem durch die Gerade A gegebenen Wert und dem Wert für Δ V₁ wird andererseits im wesentlichen die Kennlinie E erhalten. Noch besser angenäherte Werte sind erhältlich, wenn eine Leerlaufstrom-Komponente zur Korrektur addiert wird.

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Ein Blockschaltbild einer Drehzahlregeleinrichtung für einen Induktionsmotor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. In Fig. 5 wird ein Dreiphasenwechselstrom an einen Umrichter 10 angelegt und ein durch den Umrichter 10 in Gleichstrom umgerichteter Strom wird über eine Gleichstromdrossel 12 an einen Wechselrichter 14 angelegt. Ein durch den Wechselrichter 14 erzeugter Dreiphasenwechselstrom wird an einen Induktionsmotor 16, um diesem Leistung zuzuführen, angelegt. Der Umrichter 10 und der Wechselrichter 14 bilden eine Versorgung veränderlicher bzw. veränderbarer Spannung und veränderlicher bzw. veränderbarer Frequenz. Die Ausgangsspannung des Umrichters 10 wird durch ein Spannungs-Stellglied gesteuert oder gestellt. Ein Steuersignal eines Drehzahl-Steuersignalgenerators l8 wird einen V/f-Steller 20 zugeführt, um das Eingangs-Steuersignal in ein Steuersignal umzuformen, um dadurch einen vorgegebenen Wert der Ausgangsspannung des Umrichters 10 zu erhalten. Das Ausgangssignal des V/f-Stellers 20 wird über ein erstes Addierglied 22 an einen Spannungsregler 24 angelegt. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters 14 wird an das erste Addierglied 22 über einen Transformator 26 und einen ersten Gleichrichter 28 rückgekoppelt oder rückgeführt. D. h., die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des V/f-Stellers 20 und dem Rückkopplungsanteil des Ausgangssignals des Wechselrichters 14 wird dem Spannungsregler 24 zugeführt. Das Ausgangssignal des Spannungsreglers 24 wird einem zweiten Addierglied 30 zugeführt. Ein die Differenz zwischen dem dem zweiten Addierglied 30 zugeführten Signal und einem durch einen Stromwandler 32 erfaßten und in Gleichstrom durch einen zweiten Gleichrichter 34 gleichgerichteten RüGkkopplungssignal wird einem Stromregler 36 zugeführt. Das Ausgangssignal des Stromreglers betreibt einen automatischen Impulsschieber 38, dessen Ausgangssignal durch einen ersten Verstärker 40 verstärkt und

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dem Umrichter 10 so zugeführt wird, daß das Zünden jedes der im Umrichter 10 enthaltenen (nicht dargestellten) Thyristoren gesteuert wird, um dadurch die Ausgangsspannung des Umrichters 10 zu steuern bzw. zu regeln.

Die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 14 wird durch ein Frequenz-Stellglied gesteuert. Das Steuersignal vom Steuersignalgenerator 18 wird einem Oszillator 42 veränderbarer Frequenz zugeführt, um dessen Schwingungsfrequenz einzustellen. Das Schwingungssignal des Oszillators 42 veränderbarer Frequenz wird durch einen Ringzähler 44 frequenzgeteilt und über einen zweiten Verstärker 46 an (nicht dargestellte) Thyristoren des Wechselrichters 14 angelegt, um dadurch dessen Ausgangsfrequenz zu steuern bzw. zu regeln.

Der V/f-Steller 20 enthält ein V/f-Setzglied 48, um das Verhältnis V/f in der Zeit stetigen Betriebs des Induktionsmotors 16 zu setzen, einen Differentiator 50, um das Steuersignal zu differenzieren, einen Multiplizierer 52, um das Steuersignal mit dem Ausgangssignal des Differentiators 50 zu multiplizieren, und ein drittes Addierglied 54, um das Ausgangssignal des Differentiators 50 und das Ausgangssignal des Multiplizierers 52 zu addieren, und ein weiteres viertes Addierglied 56, um das Ausgangssignal des dritten Addierglieds 54 und das Ausgangssignal des V/f-Setzglieds 48 zu addieren.

Die Erläuterung des V/f-Stellers 20 erfolgt anhand der in Fig. 6 dargestellten Signalverläufe. Der Signalverlauf A zeigt ein Steuersignal, d. h. ein Ausgangssignal des Drehzahl-Steuersignalgenerators 18, das beispielsweise das Drehzahlmuster des Rollgangs einer Mühle wiedergibt. Der Signalverlauf D in Vollini'en zeigt das Ausgangssignal des V/f-Setzglieds 48, d. h. ein Ausgangssignal des V/f-Stellers 20 bei stetigem Betrieb des. Induktionsmotors 16, während die Strich-

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linie das Steuersignal gemäß der Kennlinie A wiedergibt und wobei die Differenz zwischen der Strichlinie und der Volllinie das Ausmaß der Spannungskorrektur für den stetigen Betrieb des Induktionsmotors 16 wiedergibt. Die Kennlinie C zeigt ein Ausgangssignal des Differentiators 50, das durch Differenzieren des Steuersignals A erhalten ist, und das proportional der Geschwindigkeit oder dem Grad der Drehzahlzunahme oder -abnähme des Induktionsmotors 16 ist. Ausgangssignale entgegengesetzter Polaritäten werden durch den Differentiator 50 beim Beschleunigen bzw. Verlangsamen erzeugt. Die Kennlinie D zeigt ein Ausgangssignal des Multiplizierers 52, das als Ergebnis der Multiplikation des Steuersignals gemäß Kennlinie A und des Ausgangssignals des Differentiators 50 gemäß Kennlinie C erhalten ist. Der Multiplizierer 52 ist so aufgebaut, daß dessen Ausgangssignal Absolutwert besitzt. Die Kennlinie D zeigt ein durch Addieren des Ausgangssignals des Differentiators 50 gemäß Kennlinie C zum Ausgangssignal des Multiplizierers 52 gemäß Kennlinie D mittels des dritten Addierglieds 54 erhaltenes Signal. Die Kennlinie P zeigt ein durch Addieren des Ausgangssignals des V/f-Setzglieds 48 gemäß Kennlinie B zum Ausgangssignal des dritten Addierglieds 54 gemäß Kennlinie E mittels des vierten Addierglieds 56 erhaltenes Signal. Das so erhaltene Signal gemäß Kennlinie F bildet das Ausgangssignal des V/f-Stellers 20.

Gemäß dieser Ausführung wird die Ausgangsspannung des Umrichters 10 gesteuert, wenn ein geeignetes Ausgangssignal durch den V/f-Steller 20 erzeugt ist, zur Zeit der Zunahme oder der Abnahme des Steuersignals. Polglich wird der Induktionsmotor 16 wirksam betrieben und folgt der Regelung bzw. Steuerung wiedergabegetreu.

Eine besondere Ausfuhrungsform des V/f-Stellers 20 ist in Fig. 7 wiedergegeben. In Pig. 7 weisen dem Ausführungs-

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beispiel gemäß Pig. 5 gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen auf. Das V/f-Setzglied 48 enthält einen ersten und einen zweiten Operationsverstärker 58, 60; der Differentiator 50 enthält einen dritten Operationsverstärker 62; der Multiplizierer 52 enthält ein erstes Multiplizierglied 64 sowie ein Paar aus einem vierten und einem fünften Operationsverstärker 66, 68 zur Erzeugung des Absolutwerts des Ausgangssignals des Differentiators 50; und das dritte Addierglied 54 und das vierte Addierglied 56 enthalten einen sechsten Operationsverstärker 70 bzw. einen siebten Operationsverstärker 72. Außerdem sind Widerstände r, - r_?-r, Kondensatoren CL und C sowie Dioden D₁ und D_ enthalten. Außerdem ist die Spannungsversorgung P angegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Absolutwert des Ausgangssignals des Differentiators 50 zunächst festgestellt und wird dann mit dem Steuersignal durch das Multiplizierglied 64 multipliziert.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des V/f-Stellers 20 ist in Fig. 8 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält der Differentiator 50 einen achten Operationsverstärker 74 und enthält der Multiplizierer 52 ein zweites Multiplizierglied 76 und einen neunten Operationsverstärker 78, um den Absolutwert des Ausgangssignals des zweiten Multiplizierglieds 76 dem dritten Addierglied 54 zuzuführen. Das dritte Addierglied 54 enthält einen zehnten Operationsverstärker 80. Bei diesem Ausführungsbeispiel wirkt ein elfter Operationsverstärker 82 sowohl als V/f-Setzglied 48 als auch als viertes Addierglied 56. Weiter sind Widerstände T₃₇ rjjc-, Kondensatoren C, und C₁. sowie Dioden D₁. und D₁. enthalten.

Ein weiterer V/f-Steller ist in Fig. 9 dargestellt. Bei diesem V/f-Steller ist eine Korrektur-Verhinderungsschaltung 84 oder -Unterdrückungsschaltung vorgesehen, um zu vermeiden, daß eine Korrekturanweisung dem vierten Addierglied 56 zuge-

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führt wird, wenn das Steuersignal einen vorgegebenen Wert besitzt. Diese Korrektur-Verhinderungsschaltung 84 wirkt so, daß bei einem Steuersignal für Verlangsamung eine Schalteinrichtung 86 betätigt wird, um das Korrektursignal abzutrennen, das sonst vom dritten Addierglied 54 zum vierten Addierglied 56 geführt wird. Dies erfolgt, um eine Verschlechterung des Ansprechverhaltens des Induktionsmotors l6 zu vermeiden, die durch eine Zeitverzögerung im Steuerbzw. Regelsystem verursacht würde und ein unzureichendes Verlangeamungs-Drehmoment ergeben würde, wenn das Korrektursignal im Niederfrequenzbereich während der Verlangsamung angelegt würde.

Ein Ausführungsbeispiel der Korrektur-Verhinderungsschaltung 84 ist in Fig. 10 dargestellt und enthält einen Diskriminator 88, um eine Diskriminierung zwischen Zunahme und Abnahme des Steuersignals vom Drehzahl-Steuersignalgenerator l8 zu erreichen, einen Konverter 9O₅ um ein positives Ausgangssignal abhängig von einem negativen Anteil des Ausgangssignals des Diskriminators 88 zu erzeugen, ein JK-Speicherglied oder JK-Plipflop 92, das mit dem Ausgangssignal des Konverters 90 beaufschlagt ist, ein NAND-Glied 94, an dem die Ausgangssignale des JK-Flipflops 92 und des Konverters 90 anliegen, und ein Pegel-Detektor 96, um den Pegel des Steuersignals zu erfassen. Das Ausgangssignal des Pegel-Detektors 96 liegt am Anschluß R des JK-Flipflops 92.

Der Betrieb dieser Schaltungsanordnung wird anhand der Signalverläufe in Fig. 11 näher erläutert. Die Kennlinie A zeigt das vom Drehzahl-Steuersignalgenerator 18 abgegebene Steuersignal. Wie in der Kennlinie B wiedergegeben, nimmt

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das Ausgangssignal des Diskriminators 88 den Zustand "+1" an, wenn das Steuersignal zunimmt (Beschleunigung), den Zustand "0" ein, wenn es stetig ist, und den Zustand "-1" ein, wenn es abnimmt (Verlangsamung). Der Konverter 90 erzeugt abhängig vom Ausgangssignal des Diskriminators 88 ein Ausgangssignal mit Pegel "1" lediglich abhängig vom Zustand "-1" des Ausgangssignals des Diskriminators 88, wie durch die Kennlinie C wiedergegeben. Der Pegel-Detektor 96 erzeugt ein Ausgangssignal mit Pegel "1", wie durch die Kennlinie D wiedergegeben, lediglich dann, wenn der Pegel des Steuersignals, d. h. die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 14,geringer als ein vorgegebener Pegel oder Wert ist. Das Ausgangssignal des Konverters 90 wird als Taktsignal und das Ausgangssignal des Pegel-Detektors 96 als Rücksetzsignal dem JK-Flipflop 92 zugeführt. Polglich nimmt das Ausgangssignal des JK-Flipflops 92 den Signalpegel "1" an, wie in der Kennlinie E dargestellt, wenn das Steuersignal unter den eingestellten oder gesetzten Pegel (eingestellte oder gesetzte Frequenz) abgenommen hat (Verlangsamung). Das NAND-Glied 94 erzeugt, wie in Kennlinie P dargestellt, sin Ausgangssignal zum Abschalten oder öffnen der Schalteinrichtung 86, wenn das Steuersignal die Form eines Verlängsamungssignals unter dem eingestellten Pegel annimmt. Obwohl diese Korrektur-Verhinderungsschaltung 84 so aufgebaut ist, daß kein Korrektur-Steuersignal zur Verlangsamung unter eine vorgegebene Frequenz abgegeben wird, kann eine Korrektur in gleicher Weise für die Verlangsamung voll'kommen beseitigt sein.

Eine Drehzahlregeleinrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 12 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Steuersignal des Drehzahl-Steuersignalgenerators 18 einem fünften Addierglied 100 einerseits direkt und andererseits über ein Frequenz-Korrekturglied 102 zugeführt, um das Drehzahl-Steuersignal zu korrigieren oder zu ändern. Die übrigen Bauteile entsprechen denen der Fig. 5, weshalb auf die entsprechenden Erläute-

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rungen verwiesen wird. Das Frequenz-Korrekturglied 102 besteht aus einem zweiten Differentiator 104 und einem Punktionsgenerator 106. In dem Frequenz-Korrekturglied 102 wird eine Korrekturanweisung abhängig von je nachdem der Zunahme oder der Abnahme des Steuersignals vom Differentiator 104 erzeugt, während ein Korrektursignal proportional zum Steuersignal vom Punktionsgenerator 106 erzeugt wird.

Die Schlupf(s)-Drehmoment Cu)-Kennlinie eines durch die Regeleinrichtung gemäß Fig. 12 geregelten Induktionsmotors 16 ist in Pig. 13 dargestellt. Wenn der Induktionsmotor 16 längs der Vollinien-Kennlinien arbeitet, wird die Korrektur durch +Af während der Beschleunigung bewirkt, um die Drehmomenterzeugung im Induktionsmotor von T auf T zu erhöhen, und durch - At bei der Verlangsamung, um ein negatives Drehmoment T ' im Induktionsmotor 16 zu erzeugen. Beim Ausführungs-

et

beispiel gemäß Fig. 12 wird, wenn eine Beschleunigung erwünscht ist, das Ausmaß der Frequenzkorrektur erhöht, abhängig vom Beschleunigungsgrad. Wenn eine große Beschleunigung ausgeübt wird, wird ein entsprechend größeres Drehmoment erforderlich, damit der Induktionsmotor 16 auf die entsprechende Beschleunigungs-Anweisung erfolgreich anspricht. Dies wird dadurch erreicht, daß das Ausmaß der Prequenzkorrektur abhängig vom Beschleunigungsgrad erhöht wird. Der Punktionsgenerator 106 ist zur Korrektur eines mechanischen Verlustes des Induktionsmotors 16 vorgesehen, der der Frequenz proportional ist. Wenn der mechanische Verlust abhängig von der Frequenz nicht stark erhöht wird, kann auf den Punktionsgenerator 106 verzichtet werden. Durch geringes Ändern der Frequenz abhängig vom Grad der Zunahme oder Abnahme des Steuersignals, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12, ist es möglich, daß der Induktionsmotor 16 empfindlicher auf das Steuersignal anspricht.

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Claims

26395S7 Ansprüche

1. Drehzahlregeleinrichtung für Induktionsmotor, mit

einer Versorgung veränderbarer Spannung und veränderbarer Frequenz, um dem Induktionsmotor elektrische Leistung mit im wesentlichen festem Verhältnis von Spannung und Frequenz zuzuführen,

einem Spannungs-Stellglied zum Steuern der Ausgangsspannung der Versorgung,

einem Frequenz-Stellglied zum Steuern der Ausgangsfrequenz der Versorgung,

einem Steuerglied zum Anlegen eines Drehzahl-Steuersignals an das Spannungs-Stellglied und das Frequenz-Stellglied,

gekennzeichnet durch,

ein Spannungs-Korrekturglied (20) zum Ändern des Drehzahl-Steuersignals (Fig. 3A, HA) vom Steuerglied (Generator 18), zum Spannungs-Stellglied (22-40), abhängig vom Ä'nderungsgrad des Drehzahl-Steuersignals entsprechend dem Beschleunigungsgrad oder dem Verlangsamungsgrad der Drehzahl und der Größe des Drehzahl-Steuersignals.

2. Drehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungs-Korrekturglied (20) aufweist

einen Differentiator (50) zum Differenzieren des Drehzahl-Steuersignals ,

einen Multiplizierer (52) zum Multiplizieren des Differentiator-Ausgangssignals (Fig. 3G) mit dem Drehzahl-Steuersignal und

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Erzeugen eines Absolutwerts als Ergebnis der Multiplikation, und

einen Addierer (5*0 zum Addieren des Differentiator-Ausgangssignals und des Multiplizierer-Ausgangssignals (Fig. 3D).

3. Drehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplizierer (52) aufweist

einen Absolutwert-Bildner (66₁ 68, r, - r,-, D. - D„) zum Bilden des Absolutwerts des Differentiator-Ausgangssignals, und

ein Multiplizierglied (64) zum Multiplizieren des Absolutwert-Bildner-Ausgangssignals mit dem Drehzahl-Steuersignal (Fig. 7).

4. Drehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplizierer (52) aufweist

ein Multiplizierglied (76) zum Multiplizieren des Differentiator-Ausgangssignals mit dem Drehzahl-Steuersignal, und

einen Absolutwert-Bildner (78, r₂g - r,^, D₁^ - D_) zum Bilden des Absolutwerts des Multiplizierglied-Ausgangssignals (Fig. 8).

5. Drehzahlregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungs-Korrekturglied (20) das Drehzahl-Steuersignal nur korrigiert, wenn eine der Beschleunigung des Induktionsmotors (16) entsprechende Änderung des Drehzahl-Steuersignals erfaßt ist.

6. Drehzahlregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungs-Korrekturglied (20) das Drehzahl-Steuersignal nur korrigiert, wenn eine der Beschleunigung des Induktionsmotors (16) entsprechende Änderung des Drehzahl-Steuersignals erfaßt ist, oder wenn

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eine der Verlangsamung des Induktionsmotors (16) entsprechende Änderung des Drehzahl-Steuersignals so erfaßt ist, daß das Drehzahl-Steuersignal größer als ein vorgegebener Pegel ist.

7. Drehzahlregeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch ein Prequenz-Korrekturglied (102) zum Ändern des Drehzahl-Steuersignals vom Steuerglied (Generator 18) zum Frequenz-Stellglied (42, 44, 46), abhängig vom Änderungsgrad des Drehzahl-Steuersignals entsprechend dem Beschleunigungsgrad oder dem Verlangsamungsgrad der Drehzahl des Induktionsmotors (16).

8. Drehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das durch das Prequenz-Korrekturglied (102) geänderte Drehzahl-Steuersignal am Spannungs-Stellglied (22-40) und am Spannungs-Korrekturglied (20) anliegt (Fig. 12).

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