DE2639567C3

DE2639567C3 - Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Induktionsmotors

Info

Publication number: DE2639567C3
Application number: DE2639567A
Authority: DE
Inventors: Takeo Hitachi Maeda; Yasuo Hitachi Matsuda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-09-05
Filing date: 1976-09-02
Publication date: 1985-07-11
Also published as: JPS5231320A; DE2639567B2; DE2639567A1; US4099108A; JPS5627195B2

Description

wobei der Sollwert für den Spannungsregler jeweils vom Drehzahlsteuersignal derart vorgegeben ist. daß sich ein gewünschtes Amplituden-Frequenzverhältnis ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlsteuersignal (A) dem Spannungsregler (2Λ) über ein Amplituden-Korrekturglied (20) zugeführt

wird, bestehend aus einem W-Setzglied (48), einem Uifferenzierer (50) und einem Multiplizierer (52). wobei

das Drehzahlsteuersignal durch das V//-Setzglied (48) einstellbar korrigiert und durch den Differenzierer (50) differenziert wird, das Ausgangssignal (C) des Differenzierers (50) mittels des Multiplizierers (52) mit dem Drehzahlsteuersignal (A) unter Bildung eines Absolutwertes (D) multipliziert wird, zum Ausgangssignal (D) des Multiplizierers (52) das Ausgangssignal (C)des Differenzierers (50) addiert wird und zu diesem Summensignalfi_]das Ausgangssignal (B)des W-Setzgliedes (48) addiert wird (F i g. 5 und 6).

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Fiequenz-Korrckiurgiied (102), in dem ein dem Änderungsgrad des Drehzahlsteuersignals entsprechender Wert von einem Differenzierer (104) gebildet und zusätzlich der Frequenz-Steuereinrichtung zugeführt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durch das Frequenz-Korrekturglicd (102) geänderte Drehzahlsteuersignal am Amplituden-Korrekturglied (20) anliegt (F i g. 12).

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Induktionsmotors gemäß dem Oberbegriff .!es Anspruchs 1.

Es ist bereits eine Anordn»ng zur Regelung der Drehzahl eines umrichtergespeisten Induktionsmotors bekanntgeworden (BBC-Nachrichten 1964, S. 699—721), bei der zwei getrennte Einrichtungen zur Einstellung der Amplitude und der Frequenz d" Ausgangsspannung des Umrichters vorhanden sind. Zusätzlich zur frequen/-

proportionalen Amplitudensteuerung ist über einen Funktionsbildner eine belastungsabhängige Korrektursteuerung der Amplitude vorgesehen. Bei dieser Anordnung werden ebenso wie bei einer weiter bekanntgewordenen Einrichtung zur Steuerung der Drehzahl eines umrichtergespeisten Induktionsmotors (Elcktrolecnnik 1968, S. 238—239) die Ausgangsspannung und die Ausgangsfrequenz so geändert, daß das Verhältnis der Spannung V zur Frequenz /"des Induktionsmotors konstantgehalten ist. d. h. das Verhältnis o«: Ausgangsspan-

nung 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 Induktionsmotor* zu vermeiden. Im Niederfrequcn/.bercxh der Ausgangsfrcqucn/ wird eine KonstantdrchmomcMi Steuerung des Induktionsmotors erreicht durch Kompensieren des Spannungsabfalls infolge der Impedanz der Primärwicklung des Induktionsmotors. Dieses System ist befriedigend nur anwendbar, wenn der Induktionsmotor keiner plötzlichen Beschleunigung oder Ver'angsamung unterliegt.

Wenn jedoch die plötzliche Beschleunigung oder Verlangsamung einer Last großer Trägheit mittels eines Induktionsmotors erreicht werden soll, wie beim Antrieb von Rollgängen von Walzgerüsten, unterliegt der Eingangssirom 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 ι us, um das Drehmoment konstantzuhalten und um magnetische Sättigung des Ankers des Induktionsmotors zu vermeiden. Um dieses Problem zu überwinden, muß das Verhältnis der indizierten Spannung V_n, zur Frequenz /des Induktions-] motors, das sogenannte V,„//-Verhältnis, konstantgehalten werden. Die bekannte Anordnung, die lediglich die

Konstanz des V/f-Verhältnisses erreicht, erzielt dagegen eine Verringerung der Drehmoment-Erzeugung oder

eine Übererregung des Induktionsmotors. wodurch das Ansprechverhalten auf Drehzahlsteuersignale ungünstig 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 Bescr.leunigungs und Vcrlangsamungs-Charakteristik aufweist, wobei schnelles Ansprechvermögen auf eine Beschleunigungs oder Vcr

langsiimuiii-s Steuerung möglich und insbesondere cmc (ibererregung des Induktionsmotors wahrend der Beschleunigung oder der Verlangsannmg vermieden isl.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüchc vorteilhaft weitergebildet.

Gemäß der Erfindung wird zwar einerseits wie bisher zur langsamen Steuerung der Drehzahl des Induklions-

bf, motors das Verhältnis der Ausgangsspannung bzw. deren Amplitude zur Ausgangsfrequenz der Versorgung einstellbarer Spannung und Frequenz im wesentlichen konstantgehalten, jedoch wird andererseits weiter vorteilhaft mittels eines Amplituden-Korrekturglieds abhängig von einem eine plötzliche Beschleunigung oder Verlangsarnung der Drehzahl des Induktionsmotors anzeigenden Signal die Ausgangsspannung der Versorgung

entsprechend dem Beschleunigungsgrad oder dem Verlangsamungsgrad verstellt, ggf. auch die Größe der Ausgangsfrcquenz. 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 /eigen:

t· i g. 1 ein Ersatzschaltbild eines Induktionsmotors,

I· ig. 2 Beispiele der V/t- Kennlinie herkömmlicher Induktionsmoloren.

l·' i g. 3 ein Vektordiagramm zur Darstellung der Spannungen und des Stroms des in F i g. 1 gc/eigten Induklionsmolorc

F i g. 4 die V/i- Kennlinie eines gemäß der Erfindung gesteuerten Induktionsmolors,

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Induktionsmotors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 6 Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebs des in F i g. 5 gezeigten Amplituden-Korrekturglieds, F i g. 7 ein Schaltbild eines Amplituden-Korrekturglieds gemäß F i g. 5, F i g. 8 ein weiteres Schaltbild eines Araplituden-Korrekturglieds gemäß F i g. 5, F i g. 9 ein Blockschaltbild eines Amplituden-Korrekturglieds gemäß einer weiteren Ausführungsform, Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Korrektur-Verhinderungsschaltung gemäß F i g. 9, (■ i g. 11 Signal verlaufe zur Erläuterung der Korrektur-Verhinderungsschaltung gemäß Fig. 10,

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Induktionsmotors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. OdieSchlüpf-Drehmoment-Kennünieeinesmit der Anordnung gemäß Fig. 12 gesteuerten Induktionsmotors.

Hin Ersatzschaltbild eines Induktionsmotors ist in Fig. 1 dargestellt; es enthält den Widerstand η der Primärwicklung des Induktionsmotor, den Widerstand ri der Sekundärwicklung des Induktionsmotors, die prii..äre Slreurcaktanz x_t, die sekundäre Streureaktanz X2. die Erregungsreaktanz x,„, den Schlupf 5, die Anschlußspannung V, die induzierte Spannung V„„ den Motorstrom Λ und den Leistungsfaktor cos Θ, von der Erregungsseite zur Sekundärseite hin gesehen. Wie sich aus dem Ersatzschaltbild gemäß F i g. 1 ergibt, wird der Spannungsabfall l,(r\ +/χι) durch die Impedanz der Primärwicklung verursacht, weshalb es, wenn das Verhältnis Vm/Zkonstantgehaltcn werden soll, notwendig ist, das Verhältnis V/t um l\(r\ +jx\) zu korrigieren. Bei herkömmlichen Anordnungen werden die Geraden B oder C in Fig. 2 zur Steuerung der Drehzahl des Motors zur Korrektur gegenüber der Geraden A verwendet, die ein konstantes Verhältnis K/Tangibt. Ein derartiger fester Betrag der Korrektur ist nicht befriedigend, wenn eine große Änderung des Primärstroms auftritt, beispielsweise bei einer plötzlichen Beschleunigung oder Verlangsamung einer hohen Last großer Trägheit.

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

]₁ + I] (r] + x]) + 2 V_n, /, (/·, cos Θ + χ, sin Θ).

V = V Vi + /i(r-; + .vf) + 2K_m/, (η cos Θ+χ, sin Θ). (1)

Wenn.·.'= V„/Aund .*, = 2.7/1/; mit /| = Induktivität der Primärwicklung, gesetzt wird, sind folgende Beziehungen in die Gleichung (1) einsetzbar:

,7 = K² + 2Kl_t ■(2.Tl,)s\n&+Ii{2srl,)²; b = 2 K /1 r, cos Θ:

C = /fr;.

Daraus folgt die Gleichung:

V² = ;it³ + bt +c. (2)

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

V=fa(t+bl2a). (3)

Eine graphische Darstellung der Gleichung (2) ist in F i g. 4 dargestellt. Di^ Kurve D zeigt den FaI!, wenn das π Vorzeichen von cos θ positiv ist, und die Kurve Eden Fall, in dem das Vorzeichen von cos θ negativ ist, jeweils mit gleichem Absolutwert. Die Gerade Fist die Mittellinie zwischen den Asymptoten an den Kurven D und E und ergibt sich aus der Gleichung

V = fa f. (4)

Die Frequenz, die dem 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 D und E angenähert durch Gerade ersetzt werden, die nahezu parallel dazu sind und durch die Gleichung (3) wiedergegeben werden.

Wiesich aus dem fo'gcndcn ergibt, sind Δ V\ gemäß Fig. 4 im wesentlichen proportional zum Strom U und der Frequenz /"und Δ V₂ im wesentlichen proportional dem Strom l\. Aus F i g. 4 ergibt sich Δ V\ zu

AV_x= VEf-Kf= Ul+2 j2ff/|Sin0/, + (ifAL-J - 1 1

·> Bei einem gewöhnlichen Induktionsmotor gilt

( 2 if Ii Ii Y ^ , \ Kf J

ίο woraus folgt, daß

JV, = 2,Tl,fsin& ■ /,=£,/, · /"

ist.
In gleicher Weise ergibt sich A V₂ zu

Kf.

Λ \ Λ

Für einen üblichen Induktionsmotor gilt:

-i--2_ff/,/_l
woraus folgt, daß

Die Änderung des Stroms /ι ist im wesentlichen proportional der Beschleunigung oder Verlangsamung im

Bereich des Schlupfs, der kleiner als ein Schlupf ist, der maximales Drehmoment verursacht. Folglich ist AV, proportional sowohl dem Beschleunigungs- oder Verlangsamungsgrad als auch der Frequenz, während JV₂ im wesentlichen proportional der Beschleunigung oder Verlangsamung ist. Folglich wird ein der Beschleunigung oder Verlangsamung proportionaler Wert mit einem Wert proportional zur Frequenz multipliziert, um den Wert für JV, zu erhalten, während der Wert für JV₂ durch einen Wert proportional zur Beschleunigung oder

Verlangsamung erhalten wird. Durch Addieren des durch die Gerade A wiedergegebenen Werts und der Werte für JV, und JV₂ ist es im wesentlichen möglich, die Kennlinie £>zu erhalten. Durch Abziehen des Werts für JV₂ von der Summe aus dem durch die Gerade A gegebenen Wert und dem Wert für JVi wird andererseits im wesentlichen die Kennlinie E erhallen. Noch besser angenäherte Werte sind erhältlich, wenn eine Leerlaufstrom-Komponente zur Korrektur addiert wird.

Ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Induktionsmotors gemäß einem

ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig.5 dargestellt. In Fig.5 wird ein Dreiphasenwechselstrom I an einen Stromrichter 10 angelegt, und der durch den Stromrichter 10 gleichgerichtete Strom wird über eine Gleichstromdrossel 12 an einen Wechselrichter 14 angelegt. Der durch den Wechselrichter 14 erzeugte Drcipha- ■. senwechselstrom wird an einen Induktionsmotor 16, um diesem Leistung zuzuführen, angelegt Der Stromrichter |

\ 45 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 VzT-Steller bzw. Amplimdcn-Korrektiirglied 20 zugeführt, um das Eingangs-Stcuersignal in ein Steuersignal umzuformen, um dadurch eine vorgegebene Amplitude der Ausgangsspannung des Stromrichters 10 zu erhalten. Das Ausgangssignai 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 Ampliluden-Korrckturglieds 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 durch einen zweiten Gleichrichter 34 gleichgerichteten Rückkopplungssignal wird einem Stromregler 36 zugeführt Das Ausgangssignal des Stromreglers 36 betreibt einen automatischen Impulsschieber 38, dessen Ausgangssignai 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

so dadurch die Amplitude der Ausgangsspannung des Stromrichters 10 einzustellen.

Die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 14 wird durch ein Frequenz-Stellglied gesteuert Das Steuersignal 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 frequenzgeteilt und über einen zweiten Verstärker 46 an (nicht dargestellte) Thyristoren des Wechselrichters 14 angelegt, um dadurch dessen Ausgangsfrequenz einzustellen.

Das Amplitudcn-Korrekturglied 20 enthält ein V/7-SetzgIied 48. um das Verhältnis V/f in der Zeil sieligen Betriebs des Induktionsmotor 16 zu setzen, einen Diffcrcnzicrcr 50, um das Drehzalilsleuersignal /ti differen/ic ren. einen Multiplizierer 52. um das Drehzahlsteuersigna! mit dem Auspingssignal des Differenzieren. 50 zu

multiplizieren, und einen dritten Addierer 54, um das Ausgangssignal des Differenzierers 50 und das Ausgaiigssignal des Multiplizierers 52 zu addieren, und einen weiteren, vierten Addierer 56, um das Ausgangssignml des dritten Addierers 54 und das Ausgangssignal des V7/-Setzgliedes 48 zu addieren.

Die Erläutei ung des Amplituden-Korrekturglieds 20 erfolgt anhand der in F i g. 6 dargestellten Signalveriläufe. Der Signalverlauf A zeigt ein Drehzahlsteuersignal, d. h. ein Ausgangssignal des Drehzahlsteuergebers 18, das beispielsweise das Drehzahlmuster des Rollgangs eines Walzgerüsts wiedergibt. Der Signalverlauf B in Volumen zeigt das Ausgangssignal des V//"-Setzglieds 48, d. h. das Ausgangssignal des Amplituden-Korrckturglieds 20 bei si/,«*.gem Betrieb des Induktionsmotor 16, während die Strichlinie das Drchzahlsleucrsigmil gemäß der Kennlinie λ wiedergibt, wobei die Differenz zwischen der Strichlinic und der Vollinic das Ausmaß der Amplitudenkorrektur für den stetigen Betrieb des Induktionsmotors 16 wiedergibt. Der Signalverlauf Czeigt das Ausgasflgssignal des Differen/ierers 50, das durch Differenzieren des Drehzahlsteuersignals A erhallen und das proportional der Geschwindigkeit oder dem Grad der Drehzahlzunahme oder -abnähme des Induktionsmotors 16 ist. Ausgangssignale entgegengesetzter Polaritäten werden durch den Differenzierer 50 beim Beschleunigen bzw. Verlangsamen erzeugt. Der Signalverlauf Dzeigt das Ausgangssignal des Multiplizierers 52, das als Ergebnis der Multiplikation des Drehzahlsteuersignals gemäß Signalverlauf A und des Ausgangssignals des Differenzierers 50 gemäß Signalverlauf C erhalten wird. Der Multiplizierer 52 ist so aufgebaut, daß dessen Ausgangssignal Absolutwert besitzt. Der Signalverlauf £ zeigt ein durch Addieren des Ausgangssignals des Differenzierers 50 gemäß Signalverlauf C zum Ausgangssignal des Multiplizierers 52 gemäß Signalverlauf D mittels des dritten Auiiicrcrs 54 criiüitCTicS Sigfiui. DcT Signdivci'liiüi r'icigi cii! uuiin Auuictcn ucs AubgurigSMgnais des V/T-Sei/-glieds 48 gemäß Signalverlauf B zum Ausgangssignal des dritten Addierers 54 gemäß Signalverlauf Emittels des vierten Addierers 56 erhaltenes Signal. Das so erhaltene Signal gemäß Signalverlauf Fbildet das Ausgangssignal des Amplitudcn-Korrekturglieds 20.

Gemäß dieser Ausführung wird die Ausgangsspannung des Stromrichters 10 verstellt, wenn ein geeignetes Ausgangssignal durch das Amplituden-Korrekturglied 20 erzeugt wird, was bei Zunahme oder Abnahme des Drehzahlsteuersignals der Fall ist. Folglich wird der Induktionsmotor 16 wirksam betrieben und folgt der Steuerung genau.

l-ünc besondere Ausführungsform des Amplituden-Korrekturglieds 20 ist in Fig. 7 wiedergegeben. In Fig. 7 weisen dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen auf. Das V/if-Setzglied 48 enthüll einen ersten und einen zweiten Operationsverstärker 58,60: eier Differenzierer 50 enthält einen dritten Operationsverstärker 62; der Multiplizierer 52 enthält ein erstes Multiplizierglied 64 sowie einen vierten und jo eiiicn fünften Operationsverstärker 66, 68 zur Erzeugung des Absolutwerts des Ausgangssignals des Differenzieren 50: der dritte Addierer 54 und der vierte Addierer 56 enthalten einen sechsten Operationsverstärker 70 bzw. einen siebten Operationsverstärker 72. Daneben sind Widerstände ri—rib. Kondensatoren Ci und C2 sowie Dioden D\ und Di enthalten. Außerdem ist die Spannungsversorgung Pangegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Absolutwert des Ausgangssignals des Differenzierers 50 zunächst festgestellt, das dann mit dem Drehzahlsteuersignal durch das Multiplizierglied 64 multipliziert wird.

Fine weitere Ausführun^sform des Arn^ütudsn-Korrektur^iieds 20 ist in F i °. 8 dargestellt. Bsi dieser Ausführungsform enthält der Differenzierer 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 .'c zehnten Operationsverstärker 80. Bei diesem Ausführungsbeispiel wirkt ein elfter Operationsverstärker S2 sowohl als V/ASetzglied 48 als auch als vierter Addierer 56. Weiter sind Widerstände 07 — Γ45, Kondensatoren Cl und O sowie Dioden D4 und D^ enthalten.

Hinc weitere Ausführungsform des Amplituden- Korrekturglieds 20 ist in F i g. 9 dargestellt. Bei diesem ist eine Korrektur-Verhindcrungsschaltung 84 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 Ansprechverhaltens des Induktionsmotor 16 zu vermeiden, die durch eine Zeitverzögerung in der Steuereinrichtung verursacht würde und ein unzureichendes Vcrlangsamungs-Drehmoment ergeben würde, wenn das Korrektursignal im Niederfrequenzbercich während der Verlangsamung angelegt würde.

Ein Ausführungsbeispiel der Korrektur-Verhinderungsschdtung 84 ist in F i g. 10 dargestellt und enthält einen Diskriminator 88. um eine Unterscheidung 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 Diskriminator 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 //C-FIipflops 92 und des Konverters 90 anliegen, und einen Pegeidetektor 96, um den Pegel des Drehzahlsteuersignals zu erfassen. Das Ausgangssignal des Pegeldetektors 96 liegt am Anschluß R_p des /^-Flipflops 92.

Der Betrieb dieser Schaltungsanordnung wird anhand der Signalverläufe in F i g. 11 näher erläutert. Der Signalverlauf A zeigt das vom Drehzahlsteuergeber 18 abgegebene Drehzahlsteuersignal. Wie im Signalverlauf B wiedergegeben, nimmt das Ausgangssignal des Diskriminators 88 den Zustand » +1« an, wenn das Drehzahlsteuersignal zunimmt (Beschleunigung), den Zustand »0«, wenn es stetig ist, und den Zustand » — 1«, 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, «5 wie durch den Signalverlauf C wiedergegeben. Der Pegeidetektor 96 erzeugt ein Ausgangssignal mit Pegel »1«, wie durch den Signalverlauf D wiedergegeben, lediglich dann, wenn der Pegel des Drehzahlsteuersignals, d. h. die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 14, geringer als ein vorgegebener Pegel ist. Das Ausgangssignal des

Konverters 90 wird als Taktsignal und das Ausgangssignal des Pege'dctektors 96 als Rückset/.signal dem //(-Flipflop 92 zugeführt. Folglich nimmt das Ausgangssignal des //C-Flipllops 92 den Signalpcgcl »1« an, wie im Signal verlauf E dargestellt, wenn das Drehi'.ahlsteuersignal unter den eingestellten oder gesetzten Pegel (eingestellte oder gesetzte Frequenz) abgenommen hat (Verlangsamung). Das NAND-Glied 94 erzeugt, wie im Signalverlauf Fdargestellt, ein Ausgangssignal zum Abschalten oder Öffnen einer Schalteinrichtung 86, wenn das Drehzalilsteuersignal die Form eines Verlangsamungssignals unter dem eingestellten Pegel annimmt. Obwohl diese Korrektur-Verhinderungsschaltting 84 so aufgebaut ist, daß kein Korrektursignal zur Verlangsamiing unter eine vorgegebene Frequenz abgegeben wird, kann aber auch eine Korrektur für die Verlangsamung vollkommen fehlen.

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. Das Ausgangssignal des Addierers 100 liegt am Amplituden-Korrekturglied 20. Die übrigen Bauteile entsprechen denen der Fig.5, weshalb auf die entsprechenden Erläuterungen verwiesen wird. Das Frequenz-Korrekturglied 102 besteht aus einem zweiten Differenzierer 104 und einem Funktionsgenerator 106. In dem Frequenz-Korrekturglied 102 wird eine Korrekturanweisung abhängig von der Änderungsgeschwindigkeit (Zunahmegrad oder Abnahmegrad des Drehzahlstcucrsignals) vom Differenzierer 104 erzeugt, während ein Korrektursignal proportional zum Drehzahlstcucrsignal vom Funktionsgenerator iö6 erzeugt wird.

DieSchIupf(s/Drehmomenl(r)-KennIinie eines durch die Anordnung gemäß Fig. 12 gesteuerten Induklionsmotors 16 ist in Fig. 13 dargestellt. Wenn der Induktionsmotor 16 längs der Vollinicn-Kcnnlinien arbeitet, wird die Korrektur durch +^/"während der Beschleunigung bewirkt, um die Drehmomenlerzeugung im Induktionsmotor von T₁, auf T,, zu erhöhen, und durch -Afbe\ der Verlangsamung, um ein negatives Drehmoment T₁,- im .Induktionsmotor 16 zu erzeugen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 wird, wenn eine Beschleunigung erwünscht ist, das Ausmaß der Frequenzkorrektur erhöht, abhängig von der Beschleunigung. Wenn eine große Beschleunigung angestrebt ist, 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 von der Beschleunigung 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 Drehzahlsteuersignal ansprechen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines über einen Umrichter mit einstellbarer Spannung und Frequenz gespeisten Induktionsmotors, wobei der Umrichter aufweist

— einen Wechselrichter, dessen Frequenz durch eine Frequenz-Steuereinrichtung abhängig von einem Drehzahlsteuersignal eines Drehzahlsteuergebers gesteuert ist, und

— einen Gleichrichter, dessen Strom durch einen Spannungsregler mit überlagerter Stromregelung abhängig von der Differenz aus dem Drehzahlsteuersignal und dem Istwert der Wechselrichterspannung

ίο geregelt wird,