DE2901495C2

DE2901495C2 - Anordnung zur Einstellung des Polradsteuerwinkels einer Stromrichtermaschine

Info

Publication number: DE2901495C2
Application number: DE2901495A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 5100 Aachen Grupe
Original assignee: Garbe Lahmeyer & Co Ag 5100 Aachen De
Current assignee: Garbe Lahmeyer & Co Ag 5100 Aachen De
Priority date: 1979-01-16
Filing date: 1979-01-16
Publication date: 1984-06-20
Also published as: DE2901495A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einstellung des Polradsteuerwinkels einer Stromrichtermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Trägt man die Drehzahl η einer elektrischen Maschine über dem Drehmoment auf, so kann man vier Betriebszustände unterscheidende nachdem, ob die Drehzahl positiv oder negativ und das Drehmoment positiv oder negativ ist. Besonders bei Stromrichtermaschinen, bei denen eine Drehstromniaschine aus einem Drehstromnetz über einen Gleichstromzwischenkreis gespeist wird, und bei denen Antriebs- und Bremsfunktionen in beiden Drehrichtungen erwünscht sind, ist eine Steuervorrichtung nützlich, die diese vier Betricbs/.uständc unterscheidet. Bei Slrornrichtcrmaschincn wird der Betriebszustand durch den Polradsleuerwinkel κ festgelegt, d. h. durch den Winkel zwischen der Grundschwingung des Ständerstroms und der q-Achsc des Läufers unter Vernachlässigung der Überlappung des Stroms beim Kommutieren. Häufig werden die gleichen Polradsteuerwinkel für die beiden Drehrichtungen der Maschine vorgesehen, wobei beispielsweise im Motorbetrieb ein Winkel κ — 60° und im Generatorbetrieb ein Winkel κ = 120° gewählt wird. Im Anlauf- oder Auslaufbereich, d. h. bei niedrigen Drehzahlen von z. B. weniger als 10% der Nenndrehzahl, verwendet man im Motorbetrieb einen Winkel κ = 0° und im Generatorbetrieb einen Winkel* = 180°.

Der Referenzwinkel des Läufers wird von einem Polradgeber bestimmt, der über den Umfang verteilt sechs Aufnehmer besitzt, die von einer auf der Maschinenachse sitzenden Blende nacheinander erregt werden. Die Blendenbreitc ist beispielsweise l20'7p. wobei /ulic PoI-paar/ahl der Maschine darstellt.

Die Drehstrom-Brückenschaltung, die /wischen dem Gleichslromzwischenkreis und der Maschine angeordnet ist, besteht aus sechs Thyristoren, wobei jedem Thyristor ein Aufnehmer des Polradgebers zugeordnet ist. Ks ist aus der DIX)S 21 41 622 bekannt. <Wn Polradstcuerwinkcl auf analoge Weise kontinuierlich zu verschieben, indem eine vom Polradgeber abgeleitete Sägezahnspannung mit einer veränderbaren Gleichspannung verglichen wird und indem die Zündsignale der s maschinenseitigen Thyristorbrücke bei Koinzidenz dieser beiden Spannnungen erzeugt werden. Durch Veränderung der Gleichspannung kann also der Polradsteuerwinkel kontinuierlich verschoben werden.

Derartige Steuervorrichtungen für den Vierquadrantenbetrieb haben jedoch den Nachteil, daß sie nur mit großem Aufwand eine genaue Zuordnung der Steuersignale für die einzelnen Thyristoren zueinander ermöglichen, was zu störenden Pendelmomenten führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine einfach ausgestaltete Anordnung zur stufenweisen Einstellung des Polradsteuerwinkels auszubilden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Nachfolgend wird die Erfindung anband eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Zuordnung der Polradsteuerwinkel zu den einzelnen Betriebsarten,
F i g. 2 zeigt einen Polradwinkelgeber,

Fig.3 zeigt eine erfindungsgemäße Verknüpfungsschaltung und

F i g. 4 zeigt eine Stromrichtermaschine, in der die erfindungsgemäße Anordnung verwendbar ist. ω Im hier vorliegenden Beispiel sollen vier verschiedene Polradsteuerwinkel bereitgestellt werden, nämlich die Winkel 0", 60". 120° und 180°, wobei die Winkel 0° und 180" für den Betrieb bei kleinen Drehzahlen unter 10% der Nenndrehzahl und die Winkel 60° und 120° für j5 größere Drehzahlen, jeweils für den Motorbetrieb bzw. den Generatorbetrieb verwendet werden sollen. Beispielsweise soll beim Winkel 0° ein Thyristor R 1 (siehe Fig.4) in einem ersten Zweig der maschinenseitigen Drehstrombrücke gezündet sein, solange eine Blende 10 eines Polradwinkelgebcrs 11 (siehe F i g. 2) an einem Aufnehmer 2 vorbeiläufl, während der Thyristor Sl in einem anderen Zweig der Brücke gezündet sein soll, wenn und solange die Blende 10 am Aufnehmer 4 vorbeiläuft. Will man den Polradsteuerwinkel κ auf 60° •»■j einstellen, so muli der Thyristor R 1 gezündet werden, solange die Blende 10 am Aufnehmer 1 vorbeiläufl, während der Thyristor Sl gezündet sein muß. solange der Aufnehmer 3 erregt ist. Ähnliche Betrachtungen lassen sich für die anderen vier Thyristoren der maschinenscitigen Umrichterbrücke Γ1, R 2, 52 und 7"2 anstellen. In jedem Fall bleibt die zyklische Reihenfolge erhalten.

Erfindungsgemäß erfolgt die Umsteuerung des Polradsteuerwinkels κ nicht analog, sondern rein digital in einer Steuervorrichtung, die in F i g. 3 im einzelnen dargestellt wird. Für vier unterschiedliche Betriebsarten sind vier Eingänge nötig, die mit 0', 60°, 120° und 180° bezeichnet sind. Die Vorrichtung enthält vier mal sechs UND-Glieder wie z. B. 12 mit je zwei Eingängen, die in Gruppen von je vier UND-Gliedern zusammengefaßt W) sind. )e eines der UND-Glieder jeder Gruppe wird durch die Slcucreingänge 0\ 60\ 120' und 180° aufgesteuert, so daß in jedem Fall eines der UND-Glieder jeder Gruppe für von den Aufnehmern 1 bis 6 kommende Impulsfolgen durchlässig ist. leder Aufnehmer isi mit h'i den Eingängen der UND-Glieder einet (^:ruppc verbunden. An sechs Ausgängen der Vorrichtung sind die Bezeichnungen R 1.51. TI. R2.S2. T2 angegeben, die /Li den /ündeingängen der gleichnamigen Thyristoren der

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maschinenseitigen Brücke (siehe F i g. 4) führen.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird also die erwünschte zyklische Vertauschung in der Zuordnung der Aufnehmerausgänge zu den Zündeingängen der Thyristoren rein binär und daher mit hoher Geschwindigkeit vollzogen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel in allen Einzelheiten beschränkt. So können statt vier verschiedene Winkeln mehr Winkel benötigt werden und bereitgestellt werden, wobei dann Iediglich die Vorrichtung gemäß F i g. 3 entsprechend zu erweitern wäre. Werden Steuerwinkel gewünscht, die nicht durch 60° ganzzahlig teilbar sind, beispielsweise die Winkel 90 oder ITiO⁰, so muß man weitere Aufnehmer in den Lücken zwischen den Aufnehmern 1 bis 6 vorsehen.

Auch bei Stromrichtermaschinen mit einer höheren Polpaarzahl als 2 ist die l-rfinüung anwendbar, wobei dann lediglich die Breite der Blende 10 zu verringern ist und die Hallaufnehmer äquidistant auf eineiii Sektor von 360/p (p ist die Polpaarzahi der Maschine) zu verteilen sind.

Hierzu 1 Blau Zeichnungen

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Claims

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Patentanspruch:

Anordnung zur Einstellung des Polradsteuerwinkels, d. h. des Winkels zwischen dem Ständerstrom und der Polradspannung einer von einem maschinenseitigen Stromrichter in Drehstrombrückenschaltung gespeisten Stromrichiermaschine, mit einem mehrere Impulsgeber besitzenden Polradwinkelgeber, dessen einzelne regelmäßige Impulsreihen zusammen mit Steuersignalen für den gewünschten Polradsteuerwinkel einer logischen, UND-Glieder enthaltenden Verknüpfungsschaltung zugeführt sind, die an sechs Ausgangsleitungen die lumplse für die sechs Thyristoren des Stromrichters abgibt, d a durch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung (F i g. 3) je gewünschtem Polracisteuerwinkel sechs logische UND-Glieder (12) aufweist, die auf je eine der Ausgangslcitungen (R 1, 51, Ti, RZ 52, T2) führen und die je ein Steuersignal mit dem Ausgangssignal eines der Impulsgeber derart verknüpfen, daß die Impulse auf den Ausgangsleitungen je nach gewünschtem Polradsteuerwinkel (0", 60°, 120°, 180°) eine andere Zuordnung der Impulsgeber zu den einzelnen Ausgangsleitungen unler Beibehaltung der Zyklusfolge bewirken.