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Regelverfahren für eine Asynchronmaschine sowie Schal-
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tungs an ordnung zur Durchflihrung des Verfahrens Die Erfindung bezieht
sich auf ein Regelverfahren fEr eine Asynohronmaschine, die Uber einen Umrichter,
bestehend aus einem selbstgefUhrten Stromrichter, einem Zwischenkreis mit eingeprägtem
Zwischenkreisstrom und einem netzgefUhrten Stromrichter, von einem Wechselspannungsnetz
gespeist ist, wobei der selbstgefUhrte Stromrichter mindestens einen Kommutierungskondensator
besitzt, der bei der Kommutierung laststromabhängig umgeladen wird, und wobei den
beiden Stromrichtern eine Steuer- und Regelsohaltung zugeordnet ist, die nach dem
Prinzip der Feld orientierung arbeitet und mit deren Hilfe der Nagnetisierungsstrom-Sollwert
und der Wirkstrom-Sollwert der Asynohronmaschine getrennt voneinander einstellbar
sind, sowie auf eine Schaltungsanordnung zur DurchfUhrung des Verfahrens.
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Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der Zeitschrift "Regelungstechnische
Praxis", September 1973, Seiten 217 bis 221, insbesondere Bild 5 mit zugehöriger
Beschreibung, bekannt. Das Prinzip der Feldorientierung bei der Steuerung einer
Asynchronmaschine wird in der DE-PS 1 941 312 (= VPA 69/1282) ausftihrlich beschrieben.
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Selbstgeführte Stromrichter mit laststromabhängiger Umladung des Kommutierungskondensators
sind zur Speisung einer Asynchronmasohine in verschiedenen AusfUhruDgsformen bekannt.
Bei einer ersten Ausführungsform ist einer Drehstrom-BrUekensehaltung aus steuerbaren
Hauptventilen eine weitere Drehstrom-BrUckensehaltung von steuerbaren Löschventilen
parallel geschaltet, wobei Jeweils ein Mittelabgriff eines Zweigs der erstgenannten
Brtlckensobaltung mit einem Mittelabgriff eines Zweigs der weiteren Brückenschaltung
Uber einen Eommutierungskondensator verbunden ist (vergl.
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DE-OS 1 941 312, insbesondere Figur 13, und DE-OS 2 236 763, insbesondere
Figur 1). Bei einer zweiten Ausführungsform handelt es sich bei dem selbetgeführten
Stromrichter um einen Stromrichter mit Pbasenfolgelöschung. Hierbei ist in einer
Drehstrom-Brückenschaltung aus steuerbaren Hauptventilen mit Jedem Hauptventil ein
ungesteuertes Ventil in Reihe geschaltet, wobei in Jedem Zweig beidseitig benachbart
zum Mittelabgriff je ein ungesteuertes Ventil liegt; in Jeder Brückenhälfte sind
weiterhin zwischen dem Verbindungepunkt eines Hauptventils mit dem zugehörigen ungesteuerten
Ventil des einen Zweigs und dem entsprechenden Verbindungspunkt der beiden anderen
Zweige Jewells Kommutierungskondensatoren angeordnet (vergl.
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DE-OS 2 514 557, insbesondere Figur 1, und DB-OS 2 520 158, insbesondere
Figur 1).
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In beiden AusfUhrungsformen eines selbstgefUhrten Stromrichters läuft
der Kommutierungsvorgang im Prinzip in gleicher Weise ab: Der Laststrom wird zunächst
auf den gerade wirksamen Kommutierungskondensator kommutiert; dieser lädt sich mit
dem Laststrom um, bis seine Spannung die in der Asynohronmaschine im Eommutierungszeitpunkt
vorhandene Maschinen-SME erreicht hat, woraufhin sich der Strom in der nächsten
Phase aufbaut. Während des Stromlilbergangs auf die nächste Phase lädt sich der
betreffende Eommutierungskondensator Uber die erwähnte Naschinen-EME hinaus um eine
bestimmte Uberladespannung zusätzlich auf. In beiden Ausflihrungsformen ist der
Kommutierungsvorgang von der Größe der Last abhängig, da der gerade betrachtete
Kommutierungskondensator mit dem Laststrom umgeladen wird.
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Im allgemeinen ist man bestrebt, die wirksame Kommutierungskapazität
eo zu bemessen, daß die erwähnte Uberladespannung nicht zu groß wird, damit keine
zu großen Spannungen an den Ventilen des Stromrichters auftreten und keine Reihenschaltungen
von Ventilen erforderlich werden. Das bedeutet, daß die Kapazität der Kommutierungskondensatoren
genügend groß gewählt werden muß: Die Kapazität muß Jeweils Uber einem unteren Grenzwert
(Mindestkapazität) liegen, der von der zulässigen Spannungsbeanspruchung der Ventile
abhängt.
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Auf diese Weise können im Normalbetrieb, wenn keine extremen Bedingungen
vorherrschen, die Spannungen an den Ventilen im zulässigen Bereich gehalten werden.
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Mit dem unteren Grenzwert der Kapazität können sich aber bei ungUnstigen
Betriebsverhältnissen sehr lange Kommutierungszeiten ergeben. Das ist speziell im
Leerlaufbetrieb bei maximaler Ärbeitsfrequenz der Fall,
insbesondere
dann, wenn auch noch Feldschwächung vorliegt. Bei einem Stromrichter darf aber die
Eommutierungszeit nicht größer werden als eine Maximalzeit, die bei einem dreiphasigen
Stromrichter (z.B. Xhyristoren in Drehstrom-BrUckensehaltung) einem Drittel der
Periodendauer entspricht, um einen ordnungsgemäßen gommutierungsvorgang zu gewährleisten.
Sollen daher in einem solchen ungünstigen Betriebsfall, in dem der Leerlaufstrom
der Asynchronmaschine (Betrieb mit konstantem, belastungsunabhängigem Feld bei der
Jeweiligen Frequenz vorausgesetzt) sehr klein gegenüber dem Maximaletrom werden
kann und z.B. 10% des Maximalstroms beträgt, die Spannungsbeanspruchungen der Ventile
stets - insbesondere bei maximaler Belastung - in den zulässigen Grenzen bleiben,
so kann bei Leerlaufbetrieb die aus der erforderlichen Mindestkapazität der Kommutierungskondensatoren
resultierende Eommutierungszeit die zulässige Naximalzeit Uberschreiten, was natUrlieh
zu einem Zusammenbruch des Stromrichterbetriebs fuhren wUrde.
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Mit anderen Worten: Die Dimensionierung der Kapazität des oder der
Kommutierungskondensatoren bei einem selbstgeführten Stromrichter in einem Strom-Zwisehenkreisumrichter
bereitet dann Schwierigkeiten, wenn stark unterschiedliche Zwisohenkreisströme bei
hohen Arbeitsfrequen2en kommutiert werden müssen. Wie bereits erwähnt, kann der
im Feldschwäohbetrieb auftretende verminderte Nagnetisierungsstrom bei Leerlauf
nicht ausreichen, die Kommutierungskondensatoren innerhalb der erwähnten Maximalzeit,
die bei einem dreiphasigen Stromrichter gleich dem erwähnten Drittel der Periodendauer
ist, umzuladen. Wenn nicht spezielle Maßnahmen ergriffen werden, fUhrt der erwähnte
Be-
triebsfall zum Ausfall des Umrichters.
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Ein eine Asynchronmaschine speisender Umrichter der gegenannten Art
muß such in einem solchen ungiinstigen Betriebs fall, nämlich im Leerlauf bei maximaler
Arbeitsfrequenz, die obige Bedingung erfüllen, wonach die zulässige Kommutierungsverzugszeit
immer kleiner sein muß als die zulässige Maximalzeit für die Umladung.
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Zur Erftillung dieser Bedingung gibt es u.a. zwei Möglichkeiten: 1.
Möglichkeit: Man wählt die Kapazität des Eommutierungskondensators so klein, daß
im gesamten Betrieb bereich eine ordnungsgemäße Kommutierung gewährleistet und damit
ein stets sicherer Betrieb möglich ist. Nach dieser 1. Möglichkeit wurde bei der
bisherigen Auslegung eines Umrichter in der Praxis häufig vorgegangen. Dies kann
aber Nachteile und Einschränkungen in der Anwendung des Umrichters zur Folge haben.
So können sich am Kommutierungskondensator hohe Spannungen ergeben, die zu einer
hohen Spannungsbeanspruchung der Stromrichterventile, die insbesondere als Halbleiterventile
ausgeftthrt sind, fUhren. Dadurch ist häufig eine Reihenschaltung der Ventile erforderlich,
was einen hohen Aufwand darstellt. Weiterhin muß bei dieser Möglichkeit die Asynehronmaschine
so dimensioniert werden, daß der Leerlauf- oder Magfletisierungsstrom im äußersten
Feldschwächpunkt einen bestimmten Wert, z.B, 20% des Nennstromes, nicht unterschreitet.
Durch diese Forderung kann die Asynchronmaschine unter Umständen nicht optimal ausgelegt
werden.
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2, Möglichkeit: Man wählt die Kapazität Jedes Eommutierungskondensators
genügend groß, legt also den oder die Kommutierungskondensatoren optimal auf Spannungs-
begrenzung
aus, und zwar unabhängig vom Verhältnis von Leerlauf- zu Nennstrom der Asynchronmaschine,
Um den Kommutierungsvorgang aber weitgehend lastunabhängig zu gestalten, ordnet
man zusätzliche Umschwingkreise an.
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Diese 2. Möglichkeit ist z.B. in der D3-PS 904 917 und in der US-PS
3 733 543 beschrieben.
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Die beiden genannten Möglichkeiten haben aber als Nachteile Jeweils
einen nicht unerheblichen zusätzlichen Aufwand im Starkstromkreis des selbstgeftihrten
Stromrichters zur Folge.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit verhältnismäßig geringem
Aufwand eine sichere Kommutierung des selbstgeflihrten Stromrichters bei einem Umrichter,
der eine Asynchronmaschine speist, die nach dem Prinzip der Feldorientierung betrieben
wird, zu gewährleisten.
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Einerseits sollen Reihenschaltungen von Ventilen nicht erforderlich
sein, und andererseits sollen auch keine zusätzlichen Umschwingkreise benötigt werden.
Weiterhin soll eine Schaltungsanordnung angegeben werden, mit der dies bewirkt werden
kann.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß diese Aufgabe bei einem
Strom-Zwischenkreisumrichter, bei dessen selbatgefuhrten Stromrichter gemäß der
2. MUglichkeit der Kommutierungskondensator beztiglich seiner gapazität auf Spannungsbegrenzung
optimal ausgelegt ist, gelöst werden kann, wenn in die Uebliche Steuerung dieses
selbstgefllhrten Stromrichters derart eingegriffen wird, daß die gommutierungseeit
stets kleiner als die zulässige Maximalzeit (z.B. entsprechend der erwShnten Drittelperiode)
bleibt.
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Die genannte Aufgabe wird bei einem Regelverfahren der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Reduzieren des Drehmoments der Asynchronmaschine
von einem vorgegebenen Drehmoment-Lastpunkt ab, bei dem mindestens der fUr eine
sichere Kommutierung des selbstgefiihrten Stromrichters erforderliche Mindest-Wirkstrom
vorhanden ist, mindestens der Mindest-Wirkstrom-Sollwert beibehalten und gleichzeitig
der Magnetisierungsstrom-Sollwert verringert wird.
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Beim Vergrößern des Drehmoments von einem Wert unterhalb des erwähnten
vorgegebenen Drehmoment-Lastpunkts wird entsprechend umgekehrt vorgegangen.
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Somit wird die gestellte Aufgabe durch bestimmte Maßnahmen nicht im
Starkstromkreis, sondern in der Ansteuerung und Regelung gelöst, wodurch der Aufwand
gegeber den oben erwähnten Möglichkeiten erheblich geringer ist. Es wird stets ein
Mindestwert des Wirkstroms vorgegeben, der auch größer sein kann als der zum momentanen
Maschinen fluß gehörige Magnetisierungsstrom, der aber auf Jeden Fall zu einer ordnungsgemäßen
Kommutierung des Stroms ausreicht.
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Unter Anwendung des vorliegenden Regelverfahrens kann eine Entlastung
(= Reduzierung des Drehmoments) aus Vollast (Drehmoment-Nennlastpunkt) nach einer
ersten Ausgestaltung des Verfahrens folgendermaßen erfolgen: Zunächst wird aus Vollast
heraus bei gleichbleibendem Magnetisierungsstrom der Wirkstrom-Sollwert verkleinert,
bis der Mindest-Wirkstrom erreicht ist. Dieser wird im folgenden nicht unterschritten.
Bei weiterer Entlastung wird also nicht der Wirkstrom-Sollwert zurttckgenommen,
vielmehr wird der Mindest-Wirkstrom bei-
behalten; dafür wird der
Magnetisierungsstrom-Sollwert der Asynohronmaschine verkleinert. Dadurch geht der
Maschinen nuß zurück und das Drehmoment wird ebenfalls verkleinert. - Exakter Leerlaufbetrieb
ist hierbei nicht ohne weiteres möglich; ein bestimmtes Mindestdrehmoment, z.B.
5,' des Nenn-Drehmoments, kann hierbei nicht unterschritten werden, sofern nicht
weitere Maßnahmen ergriffen werden. Beim Übergang von Motor- in den Generatorbetrieb
wird dann die Polarität des Wirkstrom-Sollwerts umgekehrt .-Mit zunehmender Belastung
wird anschließend der Magnetisierungsstrom-Sollwert wieder dem Betrage nach vergrößert,
bis nach Erreichen eines vorbestimmten Wertes fortan der Magnetisierungsstrom-Sollwert
vergrößert werden kann.
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Nach einer zweiten Ausgestaltung des Verfahrens kann auch so vorgegangen
werden, daß beim Reduzieren des Drehmoments der Asynohronmaschine zunächst vom Drehmoment-Nennlastpunkt
ab der Magnetisierungsstrom-Sollwert direkt proportional zum abnehmenden Wirkstrom-Sollwert
nach der Funktion i2 = Eji1, wobei i1 der MagnetisieruDgs- und i2 der Wirkstrom-Sollwert
sowie E eine Konstante sind, verkleinert wird, bis der vorgegebene Drehmoment-Lastpunkt
erreicht ist.
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Die erwähnten Maßnahmen zur Einstellung eines Drehmoments unterhalb
des Mindestdrehmoments können darin bestehen, daß mit einstellbarem Puls-Pausenverhältnis
zwischen dem positiven und dem negativen Mindest-Wirkstrom hin- und hergeschaltet
wird.
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Schaltungsanordnungen zur DurchfUhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens
lassen sich insbesondere als Zusatzschaltungen zu den bekannten Regelschaltungen
aufbauen.
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Eine Schaltungsanordnung zur DurchfUhrung des Regelverfahrens mit
einer Steuer- und Regelschaltung, bei der der Magnetisierungsstrom-Sollwert Uber
einen Feld-Regler und der Wirkstrom-Sollwert Uber einen Drehzahl-Regler vorgegeben
ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß dem Feld-Regler ein erster Funktionsgeber
nachgeschaltet ist, dessen Kennlinie einen V-för migen, bezUglich eines Eingangssignals
gleich Null symmetrischen Verlauf besitzt, daß am Ausgang des ersten Funktionsgebers
der Magnetisierungsstrom-Sollwert für die Steuer- und Regelschaltung abgegriffen
ist, daß dem Drehzahl-Regler ein zweiter Funktionsgeber nachgeschaltet ist, dessen
Kennlinie einen stufenförmigen Verlauf besitzt, und daß am Ausgang des zweiten Funktionsgebers
der Wirkstrom-Sollwert fUr die Steuer-und Regelschaltung abgegriffen ist.
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Eine weitere Schaltungsanordnung zur DurchfUhrung des Regelverfahrens
mit einer Steuer- und Regelschaltung bei der der Magnetisierungsstrom-Sollwert Uber
einen Feld-Regler und der Wirkstrom-Sollwert Uber einen Drehzahl-Regler vorgegeben
ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß dem Feld-Regler der erste Eingang
eines Multipliziergliedes nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang der Magnetisierungsstrom-Sollwert
für die Steuer- und Regelschaltung abgegriffen ist, daß der zweite Eingang des Multipliziergliedes
mit dem Ausgang des Drehzahl-Reglers verbunden ist, daß dem Drehzahl-Regler ein
Funktionsgeber nachgeschaltet ist, dessen Kennlinie einen stufenförmigen Verlauf
besitzt, und daß am Ausgang dieses Funktionsgebers der Wirkstrom-Sollwert fUr die
Steuer- und Regelschaltung abgegriffen ist.
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Ausftihrungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von
7 Figuren näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Zeigerdiagramm mit der Ortskurve
des Ständerstroms, wenn ein bekanntes Regelverfahren angewendet wird, Figur 2 ein
Zeigerdiagramm mit der Ortskurve des Ständerstroms, wenn eine erste Ausgestaltung
des erfindungsgemäßen Regelverfahrens angewendet wird, Figur 3 eine Schaltungsanordnung,
mit der das Regelverfahren nach Figur 2 durchgeftihrt werden kann, Figur 4 eine
Ausfllhrungsform einer Funktionsschaltung, die bei der Schaltungsanordnung nach
Figur 3 eingesetzt werden kann, Figur 5 ein Zeigerdiagramm mit der Ortskurve des
Stäaderstroms, wenn eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Regelverfahrens
angewendet wird, Figur 6 eine Schaltungsanordnung, mit der das Regel-
verfahren
nach Figur 5 durchgeftihrt werden kann, und Figur 7 eine Ausftthrungsform einer
Funktionsschaltung, die bei der Schaltungsanordnung nach Figur 6 eingesetzt werden
kann.
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Figur 1 verdeutlicht in einem Zeigerdiagramm das bekannte Transvektor-Regelverfahren.
Danach läßt sich der Ständerstrom is einer Asynohronmaschine in zwei Komponenten
zerlegen, wobei die eine dem Magnetisierungsstrom i1 und die andere dem Wirkatrom
i2 entspricht.
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Der Ständerstrom i9 schließt mit dem Magnetisierungsstrom i1 den Winkel
y ein. Der Zeiger des Magnetisierungsstroms i1 zeigt in dieselbe Richtung wie der
Zeiger des Flusses in der Asynohronmaschine. Bei dem bekannten Verfahren der Transvektor-Regelung
wird die Lage des Ständerstroms i9 zum Fluß oder zur Ständerspannung der Asynohronmaschine
vorgegeben und ausgeregelt, und zwar so, wie das in Figur 1 dargestellt ist. Dabei
wird der Magnetisierungsatrom i1 sowie der (dem Moment der Asynohronmaschine proportionale)
Wirkstrom i2 Jeweils als (nicht eingezeichneter) Sollwert vorgegeben; diese werden
im folgenden mit i1 bzw. i2 bezeichnet. Der Endpunkt des Zeigers des Ständerstroms
läuft bei der Regelung, abhängig von der Belastung oder dem Drehmoment, auf der
mit L bezeichneten Ortskurve. Diese Ortskurve L ist eine senkrecht verlaufende Gerade.
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Bei Vollast im Betriebspunkt A ist der Magnetisierungsstrom i1 gleich
dem Nennmagnetisierungsstrom i1n, und der Wirkatrom i2 ist gleich dem Nennwirkstrom
i2n. Bei Entlastung (Reduzierung des Drehmoments) aus Vollast wird der Wirkstrom-Sollwert
i2 bei gleichbleibendem Magnetisierungsatrom iln verkleinert; nach Erreichen
des
Wirkstrom-Sollwerts i2 = 0 wird dessen Vorzeichen umgekehrt, und dieser Wirkstrom-Sollwert
nimmt dann bei gleichbleibendem Magnetisierungsstrom iln wieder zu, bis im Betriebspunkt
F Vollast bei umgekehrter Energie-Richtung erreicht ist.
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Bei der hier durchgeftihrten Betrachtung wird jeweils angenommen,
daß die Istwerte i1, i2 den vorgegebenen Sollwerten i1 bzw. i2 bei der Regelung
unmittelbar folgen, d.h. die Darstellung von Figur 1 gilt auch fUr die entsprechenden
Sollwerte. Das wird auch bei Figur 2 vorausgesetzt.
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Bei großer Frequenz und im Feldschwächbetrieb, d.h.
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bei kleinem Magnetisierungsstrom i1, kann es vorkommen, daß in dem
schraffierten Bereich der Ortskurve L in Figur 1 um den Wert i2 = ° die Kommutierungszeit
zu groß wird, daß also der die Asynohronmaschine speisende Wechselrichter nicht
funktionieren könnte. Deshalb wird die nach Figur 1 vorgegebene Ortskurve des Ständerstroms
is nach Figur 2 so abgewandelt, daß sie dem Verlauf der Kurve zwischen den einzelnen
Last- oder Betriebspunkten &, B, C, D, E und F entspricht.
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bus Figur 2 ist zu entnehmen, daß bei Entlastung aus Vollast vom Betriebspunkt
b ab zunächst, wie bekannt, bei gleichbleibendem Magnetisierungsstrom i1 = iln der
Wirkstrom i2 vom Nennwirkstrom i2n aus verkleinert wird, bis in einem Betriebspunkt
B ein bestimmter Mindest-Wirkstrom i2min erreicht ist, der nicht unterschritten
wird. Der Mindest-Wirkstrom i2min ist mindestens 60 groß gewählt, daß eine sichere
Kommutierung des selbetgefUhrten Stromrichters gewährleistet ist, Unter Beibehaltung
mindestens dieses Mindest-Wirkstroms i2min wird bei weiterer Entlastung der Mag-
netisierungsstrom-Sollwert
also nicht der Wirkstrom-Sollwert bis zu einem Mindest-Magnetisierungsstrom ilmin
zurEckgenommen, woraufhin der magnetische Fluß in der Asynohronmaschine und damit
das Moment ebenfalls zuriickgehen. Damit ist der Betriebspunkt C erreicht.
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Beim Übergang in den anderen Quadranten, d.h. beim Übergang in den
Generatorbetrieb, wird - ausgehend vom Betriebspunkt C - der Sollwert i2min des
Mindest-Wirkstroms i2min umgepolt. Dadurch ergibt sich der gepunktet eingezeichnete
Übergang zum Betriebspunkt D. Anschließend wird vom Betriebspunkt D unter -Beibehaltung
des umgepolten Sollwerts i2min des Mindest-Wirkstroms i2min der Sollwert i1 des
Magnetisierungsstroms i1 vergrößert, bis im Betriebspunkt E der Nennmagnetisierungsstrom
i1n wieder erreicht ist. Sodann wird unter Beibehaltung dieses Wertes iln der Wirkstrom
i2 betragsmäßig vom Mindest-Wert i2min ab vergrößert, bis der Betriebspunkt F erreicht
ist. Auf diese Weise wird der in Figur 1 eingezeichnete schraffierte verboten Bereich
umgangen.
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Bei dem in Figur 2 skizzierten Regelverfahren kann ein exakter Leerlaufbetrieb
nicht durchgofahrt werden; das Luftspaltmoment der Asynohronmaschine kann einen
Mindestwert, z.B. 5% des Nennmoments, nicht unterschreiten.
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Muß ein Lastmoment aufgebracht werden, das kleiner ist als dieses
Nindestmoment von z.B. 5% des Nennmoments, so kann dies dadurch beherrscht werden,
daß mit einem bestimmten Puls-Pausenverhältnis zwischen den Werten +i2min und i2min
hin- und hergeschaltet wird. Das Moment ergibt sich dann als entsprechender Mittelwert
und kann auf diese Weise Jeden Wert zwischen dem posi-
tiven und
dem negativen Mindestmoment +Mmin bzw. Mmin annehmen.
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Figur 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, mit der das Regelverfahren
nach Figur 2 durchgefUhrt werden kann und zwar oberhalb einer vorgegebenen Mindest-Drehzahl
einer Asynchronmaschine.
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Nach Figur 3 ist eine Drehstrom-Asynchronmaschine 2, deren Läuferwelle
3 zur Ermittlung der Drehzahl n mit einer Tachometermaschine 4 versehen ist, Silber
einen Umrichter an ein Drehstromnetz 6 mit den Phasenleitern R, S T angeschlossen.
Die Drehstrom-Asynchronmaschine 2 ist beispielsweise £Er den Betrieb eines Schienenfahrzeugs
vorgesehen. Der Umrichter besteht aus einem selbstgeftlhrten Stromrichter 7, einem
netzgeftlhrten Stromrichter 8 und einem Gleichstrom-Zwischenkreis 9 mit Glättungsdrossel
10. Dieser Gleichstrom-Zwischenkreis 9 verbindet den selbatgeftihrten Stromrichter
7 mit dem netzgeftihrten Stromrichter 8. Der Umrichter 7, 8, 9 ist ein Umrichter
mit eingeprägtem Zwischenkreisstrom Id.
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Der selbstgeführte Stromrichter 7 ist als Stromrichter mit Phasenfolgelöschung
ausgebildet. Er umfaßt steuerbare Hauptventile in Drehstrom-Brtickenschaltung, die
als Thyristoren ausgeführt sind. Mit Jedem Hauptventil ist ein ungesteuertes Ventil
in Reihe geschaltet. Die Anordnung der ungesteuerten Ventile ist dabei so vorgenommen,
daß in Jedem Zweig beidseitig benachbart zum Mittelabgriff, an dem Jeweils die Drehstrom-isynohronmaschine
2 angeschlossen ist, Je eines dieser ungesteuerten Ventile liegt. In Jeder Brtlckenhälfte
ist zwischen dem Verbindungspunkt von Hauptventil und ungesteuertem Ventil des einen
Zweigs und dem entaprechenden
Verbindungspunkt der beiden anderen
Zweige Jeweils ein Kommutierungskondensator angeordnet. Der Aufbau des dargestellten
Stromrichters 7 ist beispielsweise aus der DE-OS 25 14 557, insbesondere Figur 1,
bekannt.
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Die sechs Kommutierungskondensatoren des selbstgef!1hrten Stromrichters
7 sind fEr Nennstrom ausgelegt, d.h.
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ihre Kapazität ist jeweils so groß gewählt, daß in Jedem Betriebsfall
eine flir die Ventile gefährlich hohe Kondensatorspannung vermieden wird (Spannungsbegrenzung).
Infolge später beschriebener Regelmaßnahmen werden dennoch zu große gommutierungszeiten
vermieden, obwohl ersichtlich zusätzliche Umschwingkreise nicht vorgesehen sind.
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Jedem der Stromrichter 7 und 8 ist ein Steuersatz 17 bzw. 18 zugeordnet.
Diese Steuersätze 17 und 18 versorgen die steuerbaren Ventile Ueber die eingezeichneten
Steuerleitungen mit Steuerimpulsen. Der Steuersatz 18 erhält seine Eingangssignale
in bekannter Weise von einem vorgeschalteten Stromregler 21. Der dem Stromregler
21 zugeordnete Vergleich er 22 erhält von einem Stromwandler 23, der im Gleichstrom-Zwischenkreis
9 angeordnet ist, den Zwischenkreisstrom 1d als Strom-Istwert zugeführt. Dem Vergleicher
22 wird außerdem ein Strom-Sollwert Id zugeführt. Die vom Vergleicher 22 ermittelte
Abweichung dI beaufschlagt den Stromregler 21.
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Der Strom-Sollwert Id wird von dner Steuer- und Regelschaltung 23
fUr die ransvektorregelung geliefert.
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Diese Steuer- und Regelschaltung 23 enthält in bekannter Weise einen
Vektoranalysator 23a, dem ein Magnetisierungsstrom-Sollwert i1 und ein Wirkstrom-Sollwert
zugeftihrt
werden. Weiterhin umfaßt sie einen Vektordreher 23b, dem vom Vektoranalysator 23a
die Größen * * cos Y und sin V und von einem Istwert-Rechner 23c die Größen cosy
und sin y zugeftihrt werden. Die Bedeutung des Winkels # ist aus Figur 2 ersichtlich.
Der Istwertrechner 23c ist seinerseits mit dem Maschinenstrom I und der Maschinenspannung
U beaufschlagt. An seiner Ausgangsklemme 23d gibt er eine Meßgröße fUr den Fluß-Istwert
ab. Weiterhin ist ein Winkelregler 23e vorgesehen, der vom Vektordreher 23b mit
der Größe * sin( 9 -Y) beaufschlagt ist und der die Eingangsgröße für den Steuersatz
17 liefert. Der Wert sin( v* -ist dabei eine analoge Größe, die ein Maß fEr die
Winkelabweichung ( Y - Y) ist. Der Vektordreher 23b kann weiterhin an einer Ausgangsklemme
23f noch eine Ausgangsgröße cos( #* - 9) abgeben.
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Der Magnetisierungsstrom-Sollwert i1 ist mit Hilfe eines Feldreglers
24 und einer FunkYonsschaltung 25 vorgegeben, und der Wirkstrom-Sollwert i2 ist
mit Hilfe dieser Funktionsschaltung 25 und eines Drehzahl-Reglers 27 vorgegeben.
Die Funktionsachaltung 25 wird dabei von dem Ausgangssignal i2 des Drehzahl-Reglers
27 beaufschlagt. Dieses Ausgangssignal i2 kann als DrehmomentvSollwert M* angesehen
werden. Der vorgeschaltete Vergleicher 28 des Drehzahl-Reglers 27 erhält positiv
einen Drehzahl-Sollwert n von einem Sollwertgeber 29, der als Potentiometer dargestellt
ist, sowie negativ den Drehzahl-Istwert n von der vachometermaschine 4, Auf die
Funktionsschaltung 25 wirkt auch ein Grenzwertmelder 31 mit einem Ausgangssignal
a ein. Dieser Grenzwertmelder 31, der eine Kennlinie mit Hysterese besitzen kann,
ist vom Drehzahl-Istwert n beaufschlagt
Das Ausgangssignal a zeigt
an, ob der Drehzahl-Istwert unterhalb oder oberhalb einer vorgegebenen Mindest-Drehzahl
n1 liegt.
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Weiterhin wirkt auf die Funktionsschaltung 25 das Ausgangssignal i1
eines Additionsgliedes 33 ein. Dieses Additionsglied 33 ist mit seinem einen Eingang
Uber einen Schalter 34 mit dem Ausgang des Feld-Reglers 24 und mit seinem anderen
Eingang mit dem Ausgang eines Kennliniengebers oder Funktionegliedes 36 verbunden.
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Der eine Eingang des Additionagliedes 33 kann dabei mittels des Schalters
34, der durch ein von der Funktionsschaltung 25 geliefertes Signal d betätigt wird,
auch an Nasse gelegt werden. Das Funktionsglid 36 ist vom Ausgang eines als Potentiometer
dargestellten Sollwertgebers 37 mit einem Magnetisierungsstrom-Sollwert beaufschlagt.
Weiterhin erhält es den Drehzahl-Istwert n zugeführt. Es ist so aufgebaut, daß es
die im Block fUr das Funktionsglied 36 gezeigte Charakteristik besitzt. Mit anderen
Worten: Bei niederen Drehzahlen n entspricht das Ausgangs signal dem eingestellten
Magnetisierungsstrom-Sollwert i1 und bei höheren Drehzahlen n sinkt das Ausgangssignal
stetig ab. Die Bauelemente 36, 37 stellen somit einen Sollwertgeber fUr eine vorbestimmte
Magnetisierungsstrom-Kennlinie dar. Dieser Sollwertgeber 36, 37 bewirkt die im Feldachwächbereich
erforderliche Verminderung des Magnetisierungsstroms.
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Dartiber hinaus liefert er eine gewisse VorEteuerungs so daß der Feld-gbgler
24 nur mehr korrigierend eingreift, Das Vergleichsglied 39 des Feld-Reglers 24 ist
von der Ausgangsklemme 23d her mit dem Fluß-Istwert und von einem Funktionsglied
40 mit dem Fluß-Sollwert #* be-
aufschlagt. Dem Funktionsglied
40 wiederum ist von einem als Potentiometer dargestellten Sollwertgeber 41 ein Sollwert
p zugefUhrt. Weiterhin wird ihm der Drehzahl-Istwert n zugeliefert. Er hat eine
Kennlinie, die der Kennlinie des Funktionsgliedes 36 entspricht.
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Die beiden Bauelemente 40, 41 stellen somit einen Sollwertgeber mit
einer vorbestimmten Fluß-Sollwert-Kennlinie dar.
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Die Funktionsschaltung 25 enthält ihrerseits einen ersten und einen
zweiten Schalter 51 bzw. 52, die als Umschalter ausgebildet und vom Ausgangssignal
a des Grenzwertmelders 31 betätigbar sind. Sie enthält weiterhin einen ersten Funktionsgeber
53 und einen zweiten Funktionsgeber 54, die Jeweils die in den zugehörigen Blöcken
eingezeichneten Kennlinien besitzen.
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Der erste Funktionsgeber 53 besitzt dabei eine Kennlinie mit einem
V-förmigen, bezliglich des Eingangssignals i2 symmetrischen Verlauf. Mit abnehmendem
(negativen) Eingangssignal i2 bleibt das Ausgangssignal zunächst konstant, während
es von einem bestimmten Wert ab linear zurtickgeht. Beim Eingangssignal i2 = 0 ist
noch ein Ausgangssignal ungleich Null vorhanden.
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Mit ansteigendem (positiven oder negativen) Eingangssignal i2 nimmt
das Ausgangs signal dann wieder linear zu, bis es von einem bestimmten Wert an weiterhin
konstant bleibt. Der zweite Funktionsgeber 54 besitzt dgegen eine Kennlinie mit
stufenförmigem Verlauf. Mit abnehmendem (negativen) Eingangssignal nimmt das Ausgangssignal
linear ab (Gerade, die durch den Nullpunkt fUhren wUrde), bis es von einem bestimmten
Wert an konstant bleibt. Nach Erreichen des Eingangssignals von etwa Null tritt
ein Polaritätssprung des buegangssignale auf. Mit ansteigendem (positiven) Eingangssignal
bleibt
das Ausgangssignal zunächst konstant, während es von einem vorgegebenen Wert ab
weiter linear zunimmt (Nullpunktsgerade).
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Mit Hilfe des ersten Schalters 51 wird das Ausgangssignal i" entweder
direkt oder Silber den ersten Funktionsgeber 53 als Magnetisierungsstrom-Sollwert
i1 an die Steuer- und Regelschaltung 23 weitergeleitet. Mittels des zweiten Schalters
52 wird das Ausgangssignal i2 des Drehzahlreglers 27 entweder direkt oder Uber den
zweiten Funktionsgeber 54 als Wirkstrom-Sollwert i2 an die Steuer- und Regelschaltung
23 weitergegeben.
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Im vorliegenden Fall wird das neue Regelverfahren erst ab der vorgegebenen
Mindest-Drehzahl n1 wirksam. Das Vorliegen dieser Mindest-Drehzahl nl wird mit Hilfe
des Grenzwertmelders 31 bestimmt. Im Normalbetrieb, d.h. unterhalb der Mindest-Drehzahl
n1, wird entsprechend Figur 1 vorgegangen. Dabei haben die beiden Schalter 51 und
52 die in Figur 3 eingezeichnete erste Schaltstellung. In diesem Fall wird das Ausgangs
signal direkt als Magnetisierungsstrom-Sollwert i und das Ausgangssignal i2 direkt
als Wirkstrom-Sollwert i, (gleich Moment-Sollwert M*) auf den Vektoranalysator 23a
der Steuer- und Regelschaltung 23 durchgeschaltet. Der Vektoranalysator 23a bildet
daraus den Strom-Sollwert Id* fUr den Zwischenkreisstrom 1d und den Sollwinkel y
zwischen Fluß Sb und Ständerstrom is; der Zwischenkreisstrom 1d und der Winkel y
werden über den Stromregler 21 bzw. den Winkelregler 23e eingestellt.
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Liegt die Ist-Drehzahl n Uber der vorgegebenen Mindest-Drehzahl n1,
so spricht der Grenzwertmelder 31 an, und sein Ausgangssignal a springt in die andere
Lage. Dadurch stehen die beiden Schalter 51 und 52 nunmehr
in
der (nicht gezeigten) zweiten Schaltstellung.
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Nunmehr werden dem Vektoranalysator 23a die durch die Kennlinien der
beiden Funktionsgeber 53 und 54 modifizierten Sollwerte i1 bzw. i2 zugeführt, die
das Regelverfahren entsprechend Figur 2 auf der Kennlinie A, B, C, D, E, F ermöglichen.
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Der erste Funktionsgeber 53 gibt auch das den Schalter 34 steuernde
Signal d ab. Dieses Signal d sorgt dafUr, daß der Feld-Regler 24 im V-förmigen Bereich
des ersten Funktionsgenerators 53 außer Betrieb ist. Dann liegt der eine Eingang
des Additionagliedes 53 auf Masse.
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Der Feld-Regler 24 ist nur dann wirksam, wenn das Ausgangssignal des
Funktionsgenerators 53 oberhalb eines *" Mindesteingangssignals i2min konstant bleibt.
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In Figur 4 ist ein Ausftihrungsbeispiel der Funktionsschaltung 25
dargestellt. Die Funktionsschaltung 25 ist mit Hilfe einer Reihe von Operationsverstkrkern
61 bis 67 und einem als Verkntipfungsglied dienenden NAND-Glied 68 aufgebaut.
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Dem vom Signal i2 beaufschlagten Verstärker 61, der mit zwei Dioden
beschaltet ist und zur Betragsbildung herangezogen wird, ist der Verstärker 62,
der als Additionsglied verwendet wird, nachgeschaltet. Der Verstärker 62 ist eingangsseitig
auch mit einem Potentiometer oder Grenzwertgeber 69 verbunden. Der Ausgang (Punkt
E) ist zum einen an den Schalter 51 und zum anderen an den Eingang des Verstärkers
65 geführt der mittels einer Zenerdiode als Grenzwertmelder geschaltet ist. Dessen
Ausgang liegt am einen Eingang des NAND-Gliedes 68, dessen anderer Eingang vom Ausgangssignal
a beaufschlagt ist. Das Ausgangs signal d des NAND-Gliedes 68 steuert die Schalter
51 und 52 sowie den Schalter 34
(vergl. Figur 3). Das Signal i2
beaufschlagt auch den mit zwei gegengeschalteten Zenerdioden best tickten Verstärker
63, dem der Verstärker 64 mit veränderlichem Widerstand in der Rtickftihrung nachgeschaltet
ist. Dessen Ausgangssignal oder das Signal i2 kann Uber den Schalter 52 als Sollwert
i2 abgegriffen werden. Das Signal i1 ist an den Eingang des Verstärkers 66 gelegt;
diesem Eingang ist auch der Schalter 51 vorgeschaltet. Am Ausgang ist der Sollwert
i1 abgegriffen.
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Dieser wird auch dem nachgeschalteten Verstärker 67 zugeftihrt, der
einen Kondensator in der Rtickftihrung aufweist. Der Ausgang des Verstärkers 67
ist über eine Diode an den einen Eingang des Verstärkers 66 zurEckgeführt, wodurch
bewirkt wird, daß ein Mindestwert von i1 nämlich ilming nicht unterschritten wird
(geregelte Begrenzung).
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Unterhalb der vorgegebenen Mindest-Drehzahl n1, d.h.
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bei Normalbetrieb, ist das Ausgangssignal a des Grenzwertmelders 31
ein ,Signal. Damit liegt am Ausgang des NAND- oder Verkntipfungsgliedes 68 als Ausgangssignal
d ein H-Signal. Die hiervon beaufschlagten Schalter 51 und 52 liegen dadurch in
der in Figur 4 gezeichneten ersten Schaltstellung. Damit ist der Magnetisierungsstrom-Sollwert
i1 gleich dem Signal i1 und ebenso ist der Wirkstrom-Sollwert i2 gleich dem Signal
*11 * i2 = M Liegt die Drehzahl oberhalb der vorgegebenen Mindest-Drehzahl n1, so
wird das neue Regelverfahren wirksam.
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Dann ist das Ausgangssignal a ein Signal. Am Punkt E zwischen den
VerstGrkern 62 und 65 steht ein analoges Signal an, das dem Wert 121 1min entspricht,
Dieser Mindestwert i2min ist an dem Potentiometer 69 des
Verstärkers
62 eingestellt. Ist nun |i*2| # i*2min, so ist der Spannungswert am Punkt E positiv.
Damit hat der Ausgang des Verstärkers 65 Signal. Dadurch behalten die beiden Schalter
51 und 52 die in Figur 4 gezeichnete Schaltstellung bei, und zwar entsprechend Figur
2, wo die Ortskurve fUr 1i21 i2min mit der Ortskurve L von Figur 1 tibereinstimmt.
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FUr Teillast dagegen, wenn ji*2/ # i2min gilt, ist der Spannungswert
am Punkt E negativ. Der Ausgang des Verstärkers 65 hat damit Signal. Dadurch kippt
der Ausgang der NAND-Stufe 68 über zum Signal, wodurch die beiden Schalter 51 und
52 in die (nicht gezeigte) andere Schaltstellung springen. Der nunmehr geschlossene
erste Umschalter 51 liegt dabei - wie erwähnt - am Eingang des Verstärkers 66, an
dessen Ausgang der Magnetisierungsstrom-Sollwert i1 abgegriffen ist, der gleichzeitig
dem Verstärker 67 zugeführt ist. Die RUckftihrung vom Ausgang dieses Verstärkers
67 zum Eingang des Verstärkers 66 stellt eine geregelte Begrenzung dar. Diese bewirkt,
daß der Magnetisierungsstrom-Sollwert i1 nicht unter einen Mindest-Sollwert i1min
fallen kann, wobei der letztere durch den Spannungsteiler aus den beiden Widerständen
am positiven Eingang des Verstärkers 67 gegeben ist. Es wird also der Spannungswert
im Punkt E, nämlich der Wert 1i2| - i;min, Uber den Schalter 51 auf die Sjmmationsstelle
des Verstärkers 66 durchgeschaltet Dadurch wird der Magnetisierungsstrom-Sollwert
i1 bei kleiner werdendem Signal |i*2"| ebenfalls verkleinert, Gleichzeitig wird
der konstante Mindestwert i2min Uber den Verstärker 64 vorgegeben, wobei das Vorzeichen
Uber den (als Grenzwertmelder geschalteten) Verstärker 63 gegeben ist.
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In Figur 5 ist eine weitere Ausftihrungsform eines Regelverfahrens
für eine Asynchronmaschine veranschaulicht. Gegenüber dem Regelverfahren nach Figur
2 ist hier die Art der Vorgabe von Magnetisierungsstrom ii und Wirkstrom i2 zwischen
den Arbeitspunkten A, C bzw.
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D, F geändert. Die Darstellung gilt entsprechend fUr die zugehörigen
Sollwerte.
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Nach Figur 5 wandert der Zeiger des Ständerstroms auf einer Kurve
zwischen den Arbeitspunkten A und B', die einer Geraden i2 = Sei1 durch den Ursprung
0 entspricht.
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Entsprechend wandert er auch im Generatorbetrieb zwischen den Lastpunkten
E' und F auf einer (gestrichelt eingezeichneten) Geraden, die ebenfalls einer Geraden
i2 = Kai1 durch den Ursprung 0 entspricht. Die beiden Lastpunkte B' und E' sind
dabei so gewählt, daß ein vorgegebener Mindest-Wirkstrom i2min nicht unterschritten
wird.
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Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des in Figur 5 veranschaulichten
Regelverfahrens ist in Figur 6 dargestellt. Bauteile, die mit solchen von Figur
3 Ubereinstimmen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Nach Figur 6 ist eine Funktionsschaltung 75 vorgesehen, die sich in
wesentlichen Punkten von der Funktionsschaltung 25 nach Figur 3 unterscheidet. Dieser
Funktionsschaltung 75 werden ebenfalls das Ausgangssignal *11 *11 i; des Additionsgliedes
33, das Ausgangssignal i2 = M des Drehzahl-Reglers 27 und das Ausgangssignal a des
Grenzwertmelders 31 zugeführt. Am Ausgang werden gleichfalls ein Magnetisierungsstrom-Sollwert
i und ein Wirkstrom-Sollwert i2 abgegriffen.
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Die Funktionsschaltung 75 umfaßt ein Multiplizierglied 80 mit zugeordnetem
Minimalwertbegrenzer 81, der ein als Potentiometer dargestelltes Einstellorgan 82
aufweist, einen dritten Schalter 83, einen Konstantwertgeber 84, der ebenfalls als
Potentiometer eingezeichnet ist, einen Gleichrichter 85, einen Funktionsgeber 86
und einen vierten Schalter 87.
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Dem ersten Eingang des Multipliziergliedes 80 ist das Ausgangssignal
ii zugeftihrt, und der zweite Eingang ist mit dem Ruhekontakt des dritten Schalters
83 (Umschalter) verbunden. Sowohl der dritte Schalter 83 als auch der vierte Schalter
87 (Umschalter) wird vom Ausgangssignal a gesteuert. In der gezeigten ersten Schaltstellung
verbindet der dritte Schalter 83 den zweiten Eingang des Multipliziergliedes 80
mit dem Konstant wertgeber 84. Dabei ergibt sich ein Multiplikationsfaktor 1. In
der zweiten Schaltstellung ist der zweite Eingang leber den dritten Schalter 83
und den Gleichrichter 85 mit dem Ausgang des Drehzahl-Reglers 27 verbunden. Der
Minimalwertbegrenzer 81 sorgt daftir, daß das Ausgangssignal des Multipliziergliedes
80 nicht kleiner * werden kann als der einstellbare Minimalwert iimin' Der vierte
Schalter 87 verbindet in der dargetellten ersten Schaltstellung den Wirkstrom-Sollwertausgang
der Funktionsschaltung 75 mit dem Ausgang des Drehzahl-Reglers 27. In der zweiten
Schaltstellung ist in der Verbindung der Funktionsgeber 86 wirksam. Dieser entspricht
hinsichtlich seiner Charakteristik dem zweiten Funktionsgeber 54 in Figur 3. Die
Charakteristik ist ebenfalls im zugehörigen Block eingezeichnet. Daraus ist ersichtlich,
daß die Kennlinie wieder einen stufenförmigen Verlauf besitzt, wobei außerhalb eines
vorgegebenen positiven und negativen Grenzwerts eine lineare
Abhängigkeit
zu verzeichnen ist.
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Im Normalbetrieb, wenn die Drehzahl n unter der vorgegebenen Mindestdrehzahl
n1 liegt, befinden sich die beiden Schalter 83 und 87 in den in Figur 6 eingezeichneten
ersten Schaltstellungen. In diesem Fall werden wiederum das Signal i2 als Wirkstrom-Sollwert
i2 und das Signal i1 als Magnetisierungsstrom-Sollwert : direkt zum Vektoranalysator
23a durchgeschaltet.
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Oberhalb der Mindest-Drehzahl n1 haben gemäß dem vorliegenden Regelverfahren
die beiden Schalter 83 und 87 die (andere) zweite Schaltstellung eingenommen. Dadurch
kann der Wirkstrom-Sollwert i2 - bedingt durch den Funktionsgeber 86 - einen vorgegebenen
Mindest-Wirkstrom-Sollwert i2min nicht unterschreiten. Weiterhin wird das Signal
ii mit dem Signal i2 = M multipliziert; damit wird auch der Magnetisierungsstrom-Sollwert
i; bei Teillast abgeschwächt, wie es dem abfallenden teilstück zwischen den Betriebspunkten
A und B' bzw. F und E' in Figur 5 entspricht. Infolge des Ninimalwertbegrenzers
81 kann bei der Reduzierung der * eingestellte Mindestwert i1min nicht unterschritten
werden. Dies entspricht dem vertikalen Verlauf zwischen den Betriebspunkten C und
D in Figur 5. Ein uebergang vom Betriebspunkt C zum Betriebspunkt D, oder umgekehrt,
ergibt sich bei einem Vorzeichenwechsel des *" Ausgangssignals i2 .
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In Figur 7 ist eine Ausftihrungsform der Funktionsschaltung 75 dargestellt.
Diese ist weitgehend aus Operationsverstärkern aufgebaut. Für gleiche Funktionselemente
sind dieselben Bezugszeichen verwendet worden wie in Figur 6. Im einzelnen werden
ftinf entsprechend beschaltete Verstärker 91 bis 95 und vier Verknüp-
fungs-
oder NAND-Stufen 96 bis 99 verwendet. Der Schalter 87 umfaßt zwei Deilschalter 87a,
87b.
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Bei dem Ausftihrungsbeispiel nach Figur 7 ist das Ausgangssignal a
bei Normalbetrieb ein Signal, Die Ausgänge der NAND-Stufen 96 und 97 fahren H-Signal,
und die Schalter 83 sowie 87a, 87b befinden sich in den eingezeichneten ersten Schaltstellungen.
Dadurch wird das Ausgangssignal i1 als Magnetisierungsstrom-Sollwert i; und das
Ausgangssignal i2*" als Wirkstrom-Sollwert i2 durchgeschaltet. Bei flberschreiten
der Mindest-Drehzahl n1 springt das Ausgangssignal a auf H-Signal.
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Dadurch springt der dritte Schalter 83 in die (andere) zweite Schaltstellung,
und im Multiplizierglied 80 wird das Ausgangssigni i1 mit dem gleichgerichteten
Wert des Ausgangssignals 12 , das über den Verstärker 91 und den aus zwei Dioden
bestehenden Gleichrichter 85 erhalten wird, multipliziert. Dabei ist durch das Einstellorgan
82, vorliegend ein über eine Diode dem Verkntipfungsglied am Ausgang des Verstärkers
91 zugeschaltetes Potentiometer, der Mindestwert ii min vorgegeben.
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Das Vorzeichen des Ausgangssignals i2*" wird durch den als Grenzwertmelder
geschalteten Verstärker 92 (mit Zenerdiode in der REckfUhrung) erfaßt. Abhängig
von diesem Vorzeichen wird Ueber die NAND-Stufen 96 bis 99 einer der beiden eilschalter
87a oder 87b zugeschaltet. Dadurch wird erreicht, daß ein Mindestwert |i2mij nicht
unterschritten werden kann. Hierzu wird entweder die Verstärkerkombination 93, 95
oder die Verstärkerkombination 94, 95, die beide als geregelte Begrenzungen ausgebildet
sind, verwendet. Der Verstärker 94 dient dabei zur Begrenzung bei negativem Wirkstrom-Sollwert
i2 und der Verstärker 93 dient zur Begren-* zung bei positivem Wirkstrom-Sollwert
i2.
Abschließend sei noch bemerkt, daß die Vorgabe des Zeigers
des Ständerstroms i8 in Abhängigkeit von der Belastung auch anders, als in Figur
2 und 5 gezeigt, erfolgen kann. Die Vorgabe kann beispielsweise so erfolgen, daß
der Zeiger sich auf einer Kurve bewegt, die in Figur 5 links von der Geraden zwischen
den Arbeitspunkten A und B' liegt. Die Rechenschaltungen nach Figur 6 und 7 müssen
dann entsprechend geschaltet sein.
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14 Patentansprtiohe 7 Figuren