DE2639567B2 - Drehzahl-Steuerung eines Induktionsmotors - Google Patents
Drehzahl-Steuerung eines InduktionsmotorsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Induktionsmotors gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Um einen Betrieb eines Induktionsmotors mit veränderbarer Drehzahl zu erreichen, ist bei einer
bekannten Anordnung zur Steuerung der Drehzahl der Induktionsmotor mit einstellbarer Spannung und
einstellbarer Frequenz gespeist, und es wird die Ausgangsspannung und die Ausgangsfrequenz der
Speisung geändert (vgl. z.B. Elektrotechnik, 1968, S. 238/239). In diesem Fall wird die Ausgangsspannung und
die Ausgangsfrequenz so geändert, daß das Verhältnis der Spannung Vzur Frequenz /des Induktionsmotors
konstant gehalten ist, d. h. auch das Verhältnis der Ausgangsspannung zur Ausgangsfrequenz der Versorgung,
das sogenannte V//-Verhältnis. Dies erfolgt, um das Drehmoment des Induktionsmotors konstant zu
halten und um eine magnetische Sättigung des Kerns oder Ankers des Induktionsmotors zu vermeiden. Im
Niederfrequenzbereich der Ausgangsfrequenz wird eine Konstantdrehmoment-Steuerung des Induktionsmotors
erreicht durch Kompensieren eines Spannungsabfalls infolge der Impedanz der Primärwicklung des Induktionsmotors.
Dieses System ist befriedigend nur 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
Normalwertes, und auch der Leistungsfaktor unterliegt großer Änderung vom Positiven zum Negativen. In
diesem Fall reicht das Konstanthalten des V//-Verhältnisses des Induktionsmotors nicht aus, um das
Drehmoment konstant zu halten und·um magnetische Sättigung des Ankers des Induktionsmotors zu vermeiden.
Um dieses Problem zu überwinden, muß das Verhältnis einer induzierten Spannung Vn, zur Frequenz
/des Induktionsmotors, das sogenannte VnJ/-Verhältnis,
konstant gehalten werden. Die bekannte Anordnung, die lediglich die Konstanz des V7/-Verhältnisses
erreicht, erreicht dagegen eine Verringerung der Drehmoment-Erzeugung oder eine Übererregung des
Induktionsmotors, wodurch nachteilig geringes Ansprechverhalten auf ein Drehzahlsteuersignal erreicht
ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Induktionsmotors der
eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Induktionsmotor eine verbesserte Beschleunigungs- und
Verlangsamungs-Kennlinie aufweist, wobei hohes Ansprechvermögen auf eine Beschleunigungs- oder Verlangsainungs-Steuerung
möglich ist, und insbesondere eine Übererregung des Induktionsmotors während der
Beschleunigung oder der Verlangsamung vermieden ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des AnsDruchs 1 eelöst.
Die Erfindung wird durch die Merkmale der
Unteransprüche vorteilhaft weitergebildet; insbesondere ist es vorteilhaft, wenn auch ein Frequenz-Korrekturglied
vorgesehen ist.
Gemäß der Erfindung wird zwar einerseits wie bisher zur langsamen Steuerung der Drehzahl des Induktionsmotors das Verhältnis der Ausgangsspannung bzw.
deren Amplitude zur Ausgangsfrequenz der Versorgung einstellbarer Spannung und Frequenz im wesentlichen
konstant gehalten, jedoch wird andererseits weiter i"
vorteilhaft mittels eines Amplituden-Korrekturglieds abhängig von einem eine plötzliche Beschleunigung
oder Verlangsamung der Drehzahl des Induktionsmotors anzeigendes Signal die Ausgangsspannung der
Versorung entsprechend dem Beschleunigungsgrad i>
oder dem Verlangsamungsgrad verstellt, ggf. auch die Größe der Ausgangsfrequenz. Dadurch wird gutes
Ansprechen auch bei plötzlicher Beschleunigung oder Verlangsamung erreicht, wobei außerdem eine magnetische
Sättigung des Ankers des Induktionsmotors vermieden wird.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 ein Äquivalentschaltbild eines Induktionsmo- 2->
tors,
Fig.2 Beispiele der V//-Kennlinie herkömmlicher
I nduktionsmotoren,
F i g. 3 ein Vektordiagramm zur Darstellung der Spannungen und des Stroms des in Fig. 1 gezeigten i»
Induktionsmotors,
F i g. 4 die V//-Kennlinie eines gemäß der Erfindung
gesteuerten Induktionsmotors,
Fig.5 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Induktionsmotors gemri
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 6 Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebs des in F i g. 5 gezeigten Amplituden-Korrekturglieds,
Fig. 7 ein erstes Schaltbild eines Amplituden-Korrekturglieds gemäß F i g. 5,
Fig.8 ein zweites Schaltbild eines Amplituden-Korrekturglieds
gemäß F i g. 5,
Fig.9 ein Blockschaltbild eines Amplituden-Korrekturglieds
gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Korrektur-Verhinderungsschaltung
gemäß F i g. 9,
Fig. 11 Signalverläufe zur Erläuterung der Korrektur-Verhinderungsschaltung
gemäß Fig. 10,
Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Induktionsmotors gemäß
einem weiteren Ausführungsbeispiel aer Erfindung,
Fig. 13 die Schlupf-Drehmoment-Kennlinie eines mit
der Anordnung gemäß Fig. 12 gesteuerten Induktionsmotors.
Ein Äquivalentschaltbild eines Induktionsmotors ist in F i g. 1 dargestellt und enthält einen Widerstand λ der
Primärwicklung des Induktionsmotors, einen Widerstand Γ2 der Sekundärwicklung des Induktionsmotors,
eine primäre Streureaktanz x\, eine sekundäre Streureaktanz X2, eine Erregungsreaktanz x,„, einen Schlupf s,
eine Anschlußspannung V, eine induzierte Spannung Vn,,
einen Motorstrom /j und einen Leistungsfaktor cos Θ wie von der Erregungsseite in der Sekundärseite
gesehen, außer dem Widerstand η und der Streureaktanz x\. Wie sich aus dem Äquivalentschaltbild gemäß
F i g. 1 ergibt, wird der Spannungsabfall /i(ri +jx\) durch
die Impedanz der Primärwicklung verursacht, weshalb es, wenn das Verhältnis VV/"konstant gehalten werden
soll, notwendig ist, das Verhältnis V/f um l\(r\+jx\) zu Korrigieren. Bei herkömmlichen Anordnungen werden
die Geraden B oder C in F i g. 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 auft.itt, beispielsweise bei einer plötzlichen
Beschleunigung oder Verlangsamung einer schweren Last großer Trägheit.
Die Fig.3 zeigt ein Vektordiagramm der Spannungen
und Ströme eines Induktionsmotors aufgrund des Aquivalentschaltbildes gemäß Fig. 1. Aus diesem
Vektordiagramm ergibt sich die Beziehung zwischen den Spannungen und Strömen zu
V =
x\) + 2 VnI1 (r, cos θ + χ, sin Θ).
Wenn gesetzt wird K= VnJf und x\ = 2nl\f, mit
/ι = Induktanz oder Induktivität der Primärwicklung, sind folgende Beziehungen in die Gleichung (1)
einsetzbar:
a = K2+ 2 KI1 · (2 π Z1) sin Θ+1] (2 .τ Z1)2 ;
b = 2KI1 r, cos (-);
b = 2KI1 r, cos (-);
30
Daraus folgt die Gleichung:
V2 = af+bf+c.
(2)
Eine graphische Darstellung der Gleichung (2) ist in F i g. 4 dargestellt. Die Kurve D zeigt den Fall, wenn das
Vorzeichen von cos θ positiv ist und die Kurve E den Fall, in dem das Vorzeichen von cos θ negativ ist,
jeweils mit gleichem Absolutwert. Die Gerade F zeigt eine Mittellinie zwischen den Asymptoten an den
Kurven Dund £"und ergibt sich aus der Gleichung
Die Gleichung (2) gibt eine Hyperbel wieder, deren Asymptote gegeben ist durch
65
V = \a{f + b/2a).
(3)
V= \af.
Eine Frequenz, die einem Minimalwert der Kurve E entspricht, beträgt bei einem Allzweck-Induktionsmotor
einige Hz.
Wenn ein Induktionsmotor bei Frequenzen über einigen Hz verwendet wird, können die Kurven Dund 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 Δ V\ gemäß F i g. 4 im wesentlichen proportional zum Strom /, und
der Freauenz /und AVi im wpsentürhpn nmnnrtinnal
zum Strom /|. Aus F i g. 4 ergibt sich Δ V1 zu
Wx = \af- Kf
= {|/l + 2 ] K 2 .-τ /, sin » /, + (^lA)2 - if K/.
Bei einem gewöhnlichen Induktionsmotor gilt
/2J1J[Ix Ix \2
\ L? 4'
woraus folgt, daß
I .
Wx = 2 .7/,/sin« ■ /, = Λ,/, /.
In gleicher Weise ergibt sich I V1 zu
[V _ b
2 ~ 2 I a
= /, r, cos (-> 1/ I + 2 ^ ■ 2 .7 /, sin « /, + Λ2 "^i -i )
Für einen üblichen Induktionsmotor gilt:
-In Ix Ix sin (·) <£ 1 ;
-In Ix Ix sin (·) <£ 1 ;
woraus folgt, daß
I I^ = /, r, cos (-) = K1 Ix .
Eine Änderung des Stroms /ι ist im wesentlichen
proportional eine Änderung des Beschleunigungs- oder Verlangsamungsgrads im Bereich des Schlupfs, der
kleiner als ein Schlupf ist, der maximales Drehmoment verursacht. Folglich ist Δ Vx proportional sowohl dem
Beschleunigungs- oder Verlangsamungsgrad als auch der Frequenz, während Δ Vi 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 Δ V\ zu erhalten, während der Wert für Δ Vi durch
einen Wert proportional zum Beschleunigungs- oder Verlangsamungsgrad erhalten wird. Durch Addieren
des durch die Gerade A wiedergegebenen Werts und der Werte für Δ V\ und Δ Vi ist es im wesentlichen
möglich, die Kennlinie D zu erhalten. Durch Abziehen des Werts für Δ Vi von der Summe aus dem durch die
Gerade A gegebenen Wert und dem Wert für Δ V\ wird andererseits im wesentlichen die Kennlinie Verhalten.
Noch besser angenäherte Werte sind erhältlich, wenn eine Leerlaufstrom-Komponente zur Korrektur addiert
wird.
Ein Blockschaltbild einer Anordnung zur .Steuerung der Drehzahl eines Induktionsmotor* gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 5
dargestellt. In Fig. 5 wird ein Dreiphasenwcchselstrom
an einen Stromrichter 10 angelegt, und ein durch den Stromrichter 10 gleichgerichteter Strom wird über eine
Gleichstromdrosscl 12 an einen Wechselrichter 14 angelegt. Ein durch den Wechselrichter 14 erzeugter
Dreiphasenwechselstrom wird an einen Induktionsmotor 16, um diesem Leistung zuzuführen, angelegt. Der
Stromrichter 10 und der Wechselrichter 14 bilden eine Versorgung veränderlicher Spannung und veränderlicher
Frequenz. Die Ausgangsspannung des Stromrichters 10 bzw. deren Amplitude wird durch ein
Amplituden-Stellglied gesteuert. Ein Steuersignal eines Drehzahlsteuergebers 18 wird einem V/ASteller oder
Amplituden-Korrekturglied 20 zugeführt, um das Eingangs-Steuersignal in ein Steuersignal umzuformen,
um dadurch eine vorgegebene Amplitude der Ausgangsspannung des Stromrichters 10 zu erhalten. Das
Ausgangssignal des Amplituden-Korrekturglieds 20 wird über einen ersten Addierer 22 an einen
Spannungsregler 24 angelegt. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters 14 wird an den ersten Addierer 22
über einen Transformator 26 und einen ersten Gleichrichter 28 rückgeführt. Das heißt, die Differenz
zwischen dem Ausgangssignal des Amplituden-Korrekturglieds 20 und dem Rückkopplungsanteil des Ausgangssignals
des Wechselrichters 14 wird dem Spannungsregler 24 zugeführt. Das Ausgangssignal des
Spannungsreglers 24 wird einem zweiten Addierer 30 zugeführt. Ein die Differenz zwischen dem dem zweiten
Addierer 30 zugeführten Signal und einem durch einen Stromwandler 32 erfaßten und in Gleichstrom durch
einen zweiten Gleichrichter 34 gleichgerichteten Rückkopplungssignal wird einem Stromregler 36 zugeführt.
Das Ausgangssignal des Stromreglers 36 betreibt einen automatischen Impulsschieber 38, dessen Ausgangssignal
durch einen ersten Verstärker 40 verstärkt und dem Stromrichter 10 so zugeführt wird, daß das Zünden
jedes der im Stromrichter 10 enthaltenen (nicht dargestellten) Thyristoren gesteuert wird, um dadurch
die Amplitude der Ausgangsspannung des Stromrichters 10 einzustellen.
Die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 14 wird durch ein Frequenz-Stellglied gesteuert. Das Stcuersignal
vom Drehzahlsteuergeber 18 wird einem Oszillator 42 veränderbarer Frequenz zugeführt, um dessen
Schwingungsfrequenz einzustellen. Das Schwingungssignal des Oszillators 42 veränderbarer Frequenz wird
durch einen Ringzähler 44 frequenzgetcilt und über
einen zweiten Verstärker 46 an (nicht dargestellte) Thyristoren des Wechselrichters 14 angelegt, um
dadurch dessen Ausgangsfrequenz einzustellen.
Das Amplituden-Korrekturglied 20 enthält ein s
V/T-Setzglied 48, um das Verhältnis V/f in der Zeit
stetigen Betriebs des Induktionsmotors 16 zu setzen, einen Differentiator 50, um das Drehzahlsteuersignal zu
differenzieren, einen Multiplizierer 52, um das Drehzahlsteuersignal mit dem Ausgangssignal des Differcn- κι
tiators 50 zu multiplizieren, und einen dritten Addierer 54, um das Ausgangssignal des Differentiators 50 und
das Ausgangssignal des Multiplizierers 52 zu addieren, und einen weiteren vierten Addierer 56, um das
Ausgangssignal des dritten Addierers 54 und das π Ausgangssignal des K/ASetzgliedes 48 zu addieren.
Die Erläuterung des Amplituden-Korrekturglieds 20 erfolgt anhand der in F i g. 6 dargestellten Signalverläufc.
Der Signalvcrlauf A zeigt ein Drehzahlstcucisignal, d. h. ein Ausgangssignal des Drehzahlsteuergebers 18, >
<i das beispielsweise das Drehzahlmuster des Rollgangs einer Mühle wiedergibt. Der Signalverlauf D in
Volumen zeigt das Ausgangssignal des V//"-Setzglieds
48, d. h. ein Ausgangssignal des Amplituden-Korrekturglieds 20 bei stetigem Betrieb des Induktionsmotors 16, >·■>
während die Strichlinie das Drehzahlsteuersignal gemäß der Kennlinie A wiedergibt und wobei die
Differenz zwischen der Strichlinie und der Vollinie das Ausmaß der Amplitudenkorrektur für den stetigen
Betrieb des Induktionsmotors 16 wiedergibt. Die j<> Kennlinie C zeigt ein Ausgangssignal des Differentiators
50, das durch Differenzieren des Drehzahlsteuersignals A erhalten ist und das proportional der
Geschwindigkeit oder dem Grad der Drehzahlzunahme oder -abnähme des Induktionsmotors 16 ist. Ausgangs- π
signale 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 Drehzahlsteuersignals gemäß Kennlinie A und des Ausgangssignals des Differentiators 50
gemäß Kennlinie Cerhalten wird. Der Multiplizierer 52 ist so aufgebaut, daß dessen Ausgangssignal Absolutwert
besitzt. Die Kennlinie E zeigt ein durch Addieren des Ausgangssignals des Differentiators 50 gemäß
Kennlinie C zum Ausgangssignal des Multiplizierers 52 gemäß Kennlinie D mittels des dritten Addierers 54
erhaltenes Signal. Die Kennlinie F zeigt ein durch Addieren des Ausgangssignals des V//"-Setzglieds 48
gemäß Kennlinie B zum Ausgangssignal des dritten -ίο
Addierers 54 gemäß Kennlinie E mittels des vierten Addierers 56 erhaltenes Signal. Das so erhaltene Signal
gemäß Kennlinie F bildet das Ausgangssignal des Amplituden-Korrekturglieds 20.
Gemäß dieser Ausführung wird die Ausgangsspan- v,
nung des Stromrichters 10 verstellt, wenn ein geeignetes Ausgangssignal durch das Amplituden-Korrekturglied
20 erzeugt ist, zur Zeit der Zunahme oder der Abnahme des Drehzahlsteuersignals. Folglich wird Her Induktionsmotor
16 wirksam betrieben und folgt der wi Steuerung wiedergabegetreu.
Eine besondere Ausführungsform des Amplitudcn-Korrekturglieds 20 ist in Fig.7 wiedergegeben. In
Fig. 7 weisen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5
gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen auf. Das μ V/V-Setzglicd 48 enthält einen ersten und einen zweiten
Operationsverstärker 58, 60; der Differentiator 50 enthüll einen dritten Operationsverstärker 62; der
Multiplizierer 52 enthält ein erstes Mulliplizierglied 64 sowie ein Paar aus einem vierten und einem fünften
Operationsverstärker 66, 68 zur Erzeugung des Absolutwerts des Ausgangssignals des Differentiators
50; und der dritte Addierer 54 und der vierte Addierer 56 enthalten einen sechsten Operationsverstärker 70
bzw. einen siebten Operationsverstärker 72. Außerdem sind Widerstände n— r2b, Kondensatoren Cl und C2
sowie Dioden D\ und D2 enthalten. Außerdem ist die
Spannungsversorgung Pangegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Absolutwert des Ausgangssignals
des Differentiators 50 zunächst festgestellt, und es wird dieser dann mit dem Drehzahlsteuersignal durch das
Multiplizierglied 64 multipliziert.
Eine weitere Ausführungsform des Amplitudcn-Korrekturglieds
20 ist in Fig.8 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform enthält der Differentiator 50 einen
achten Operationsverstärker 74 und der Multiplizierer 52 ein zweites Multiplizierglied 76 und einen neunten
Operationsverstärker 78, um den Absolutwert des Ausgangssignals des zweiten Multiplizierglieds 76 dem
dritten Addierer 54 zuzuführen. Der dritte Addierer 54 enthält einen zehnten Operationsverstärker 80. Bei
diesem Ausführungsbeispiel wirkt ein elfter Operationsverstärker 82 sowohl als V7/"-Setzglied 48 als auch als
vierter Addierer 56. Weiter sind Widerstände r-n—/45,
Kondensatoren Ci und G sowie Dioden D« und D5
enthalten.
Eine weitere Ausführungsform des Amplituden-Korrekturglieds 20 ist in Fig.9 dargestellt. Bei diesem ist
eine Korrektur-Verhinderungsschaltung 84 oder -Unterdrückungsschaltung
vorgesehen, um zu vermeiden, daß eine Korrekturanweisung dem vierten Addierer 56
zugeführt wird, wenn das Drehzahlsteuersignal einen vorgegebenen Wert besitzt. Diese Korrektur-Verhinderungsschaltung
84 wirkt so, daß bei einem Drehzahlsteuersignal für Verlangsamung eine Schalteinrichtung 86
betätigt wird, um das Korrektursignal abzutrennen, das sonst vom dritten Addierer 54 zum vierten Addierer 56
geführt wird. Dies erfolgt, um eine Verschlechterung des Ansprechvcrhaltens des Induktionsmotors 16 zu vermeiden,
die durch eine Zeitverzögerung in der Steuereinrichtung verursacht würde und ein unzureichendes
Verlangsamungs-Drehmoment ergeben würde, wenn das Korrektursignal im Niederfrequenzbereich
während der Verlangsamung angelegt würde.
Ein Ausführungsbeispiel der Korrektur-Verhinderungsschaltung 84 ist in F i g. 10 dargestellt und enthält
einen Diskriminator 88, um eine Diskriminierung zwischen Zunahme und Abnahme des Drehzahlsteuersignals
vom Drehzahlsteuergeber 18 zu erreichen, einen Konverter 90, um ein positives Ausgangssignal abhängig
von einem negativen Anteil des Ausgangssignals des Diskriminators 88 zu erzeugen, ein /K-Flipflop 92, das
mit dem Ausgangssignal des Konverters 90 beaufschlagt ist, ein NAND-Glied 94, an dem die Ausgangssignale des
/K-Flipflops 92 und des Konverters 90 anliegen, und
einen Pegel-Detektor 96, um den Pegel des Drehzahlsteuersignals zu erfassen. Das Ausgangssignal des
Pegel-Detektors 96 liegt am Anschluß Rn des /K-FHpflops
92.
Der Betrieb dieser Schaltungsanordnung wird anhand der Signalverläufc in Fig. 11 näher erläutert. Die
Kennlinie A zeigt das vom Drehzahlsteucrgeber 18 abgegebene Drehzahlstcucrsignal. Wie in der Kennlinie
B wiedergegeben, nimmt das Ausgangssignal des Diskriminators 88 den Zustand »+1« an, wenn das
Drchzahlsicucrsignal zunimmt (Beschleunigung), den
Zustand »0« ein, wenn es stetig ist, und den Zustand
»—I« ein, wenn es abnimmt (Verlangsamung). Der Konverter 90 erzeugt abhängig vom Ausgangssignal
des Diskriminator 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
Drehzahlsteuersignals, d. h. die Ausgang.sfrequenz 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 % als Rücksetzsignal dem /K-Flipflop 92 zugeführt. Folglich nimmt das Ausgangssignal des
/K-Flipflops 92 den Signalpegel »I« an, wie in der
Kennlinie Edargestellt, wenn das Drehzahlsteuersignal
unter den eingestellten oder gesetzten Pegel (eingestellte oder gesetzte Frequenz) abgenommen hai (Verlangsamung).
Das NAND-Glied 94 erzeugt, wie in Kennlinie Fdargestellt, ein Ausgangssignal zum Abschalten oder
Öffnen einer Schalteinrichtung 86, wenn das Drehzahlsteuersignal die Form eines Verlangsamungssignals
unter dem eingestellten Pegel annimmt. Obwohl diese Korrektur-Verhinderungsschaltung 84 so aufgebaut ist,
daß kein Korrektursignal zur Verlangsamung unter eine vorgegebene Frequenz abgegeben wird, kann aber auch
eine Korrektur für die Verlangsamung vollkommen beseitigt sein.
Eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
Fig. 12 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Drehzahlsteuersignal des Drehzahlsteuergebers
18 einem fünften Addierer 100 einerseits direkt und andererseits über ein Frequenz-Korrekturglied 102
zugeführt, um das Drehzahlsteuersignal zu korrigieren oder zu ändern. Die übrigen Bauteile entsprechen denen
der F i g. 5, weshalb auf die entsprechenden Erläuterun-
gen verwiesen wird. Das Frequen/.-Korrekturglied 102
besteht aus einem zweiten Differentiator 104 und einem Funktionsgenerator 106. In dem Frequenz-Korrekturglied
102 wird eine Korrekturanweisung abhängig von je nachdem dem Zunahmegrad dem Abnahmegrad des
Drehzahlsteuersignals vom Differentiator 104 erzeugt, während ein Korrektursignal proportional zum Drehzahlsteuersignal
vom Funktionsgenerator 106 erzeugt wird.
Die Schlupf(s)-Drehmoment(zr)-Kennlinie eines durch die Anordnung gemäß Fig. 12 gesteuerten Induktionsmotors 16 ist in Fig. 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 T11 auf T4, zu erhöhen, und
durch -Af bei der Verlangsamung, um ein negatives
Drehmoment 7V im Induktionsmotor 16 zu erzeugen.
Beim Ausführungsbeispiel 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 Frequenzkorrektur abhängig vom Beschleunigungsgrad erhöht wird. Der Funktionsgenerator 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
Funktionsgenerator 106 verzichtet werden. Durch geringes Ändern der Frequenz abhängig vom Grad der
Zunahme oder Abnahme des Drehzahlsteuersignals, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12, kann der
Induktionsmotor 16 empfindlicher auf das Drehzahl steuersignal ansprechen.
Hierzu 7 Hliitl Zeichnungen
Claims (8)
1. Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines über einen Umrichter mit Spannungen einstellbarer -,
Amplitude und Frequenz gespeisten Induktionsmotors, mit von einem Drehzahlsteuergeber vorgegebenem
Drehzahlsteuersignal und aus diesem abgeleiteten und getrennten Steuereinrichtungen zur
Einstellung der Amplitude und der Frequenz in zugeleiteten Steuersignalen, die in einem im
wesentlichen festen Verhältnis zueinander sind, gekennzeichnet durch
ein Amplituden-Korrekturglied (20), in dem ein erster, dem Änderungsgrad des Drehzahlsteuersi- π
gnals entsprechender Wert gebildet ist, der zusammen mit einem zweiten Wert, der aus dem ersten
Wert und der augenblicklichen Größe des Drehzahlsteuersignals entsteht, zusätzlich der Amplituden-Steuereinrichtung
(22 bis 40,48) zugeführt ist. >n
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Amplituden-Korrekturglied (20)
aufweist
einen Differentiator (50) zum Differenzieren des Drehzahlsteuersignals, 2 j
einen Multiplizierer (52) zum Multiplizieren des Differentiator-Ausgangssignals mit dem Drehzahlsteuersignal
und
Erzeugen eines Absolutwertes als Ergebnis der Multiplikation und einen Addierer (54) zum Addie- jn
ren des Differentiator-Ausgangssignals und des Multiplizierer-Ausgangssignals.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplizierer (52) aufweist
einen Absolutwert-Bildner (66, 68, n—rs,, D1-D2) r>
zum Bilden des Absolutwerts des Differentiator-Ausgangssignals und
ein Multiplizierglied (64) zum Multiplizieren des Absolutwert-Bildner-Ausgangssignals mit dem
Drehzahlsteuersignal (F i g. 7). jo
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplizierer (52) aufweist
ein Multiplizierglied (76) zum Multiplizieren des Differentiator-Ausgangssignals mit dem Drehzahlsteuersignal
und 4-3 einen Absolutwert-Bildner (78, ^e-/31, A-ft) zum
Bilden des Absolutwerts des Multiplizierglied-Ausgangssignals (F i g. 8).
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß das Amplituden-Korrekturglied
(20) das Drehzahlsteuersignal nur korrigiert, wenn ein der Beschleunigung des Induktionsmotors (16) entsprechender bestimmter Änderungsgrad des Drehzahlsteuersignals erfaßt ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß das Amplituden-Korrekturglied
(20) das Drehzahlsteuersignal nur korrigiert, wenn ein der Verlangsamung des Induktionsmotors (16) entsprechender Änderungsgrad des
Drehzahlsteuersignals erfaßt ist und das Drehzahl- e>o
Steuersignal selbst größer als ein vorgegebener Pegel ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1—6, gekennzeichnet durch ein Frequenz-Korrekturglied
(102), in dem ein dem Änderungsgrad des Drehzahl-Steuersignals entsprechender Wert gebildet und
zusätzlich der Frequenz-Steuereinrichtung zugeführt ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das durch das Frequenz-Korrekturglied (102) geänderte Drehzahlsteuersignal an der
Amplituden-Steuereinrichtung (22—40) und am Amplituden-Korrekturglied (20) anliegt (F i g. 12).
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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