DE3006938A1 - Steuereinrichtung fuer den drehfelderregten stromrichter-synchron-motor - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Steuereinrichtung für den drehfelderregten Stromrichter-Synchron-Motor Der Stromrichtermotor besteht in seiner herkömmlichen Form gemäß der Darstellung in Fig. 1 aus einer gleichstromerregten Synchronmaschine 1, die über einen lastkommutierten Wechselrichter 2 gespeist wird. Die Taktung dieses Wechselrichters 2 wird von der Winkellage der Maschinenwelle über einen sogenannten Polradstellungsgeber 3 vorgenommen. Die Speisung des Wechselrichters 2 erfolgt gewöhnlich aus dem Drehstromnetz unter Zwischenschaltung eines steuerbaren Gleichrichters 4.
• In dieser Ausführung ging der herkömmliche Stromrichtermotor in den letzten Jahren insbesondere im Leistungsbereich oberhalb von einem Megawatt in einigen tausend Exemplaren in Betrieb.
• Ein bekannter Nachteil dieses Antriebs ist sein Verhalten beim Anlauf und bei sehr niedrigen Drehzahlen. Dabei reicht die Maschinenspannung für eine einwandfreie Kommutierung des Wechselrichters nämlich nicht mehr aus.
• In jüngster Zeit wird daher in zunehmendem Maße ein Motor-Generator-System diskutiert, welches von A. Läuger in [1] sehr anschaulich beschrieben und von ihm als "kommutatorloser Gleichstrommotor mit Drehstromerregung" ("Commutatorless DC-Motor With Three-Phase Current Excitation") bezeichnet wird. Technisch handelt es sich dabei weitgehend um den eingangs beschriebenen, herkömmlichen Stromrichtermotor, dessen Anlaufprobleme hier dadurch gelöst werden, daß der Erregerteil nicht wie bisher üblich mit einer von einem Gleichstrom durchflossenen Wicklung versehen ist, sondern an deren Stelle eine von einem Drehspannungssystem gespeiste. Mehrphasen-Erregerwicklung aufweist.
• Durch diese Modifikation wird sichergestellt, daß auch beim Stillstand~des des Läufers der Maschine in deren Ankerwicklung noch eine Spannung induziert wird, welche ausreichend groß ist, so daß der an diese Ankerwicklung angeschlossene Stromrichter auch in diesem Betriebszustand fremdgeführt, hier also maschinengeführt betrieben werden kann.
• Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein solches Motor-Generator-System, bei weichem der Erregerteil 5 direkt an das versorgende 50 bzw. 60 Hz-Drehspannungssystem 6 angeschlossen ist.
• Wie in 12 näher beschrieben ist, sind der Drehsinn des Erregerfeldes relativ zum Erregerteil 5 der Maschine und der Drehsinn des Ankerstrombelags relativ zum Ankerteil 7 der Maschine dabei st gewählt, daß mit wachsender mechanischer Winkelgeschwindigkeit Q des Erregerteils 5 die elektrische Frequenz fM im Ankerteil 7 der Maschine größer wird.
• Wie es bei Gleichstromantrieben aus schutztechnischen Gründen bereits seit einigen Jahren dem Stand der Technik entspricht, ist auch in Fig. 2 ein auf den netzseitigen Stromrichter-9 wirkender Regelkreis für den Gleichstrom Id vorgesehen.
• In diesem Regelkreis wirkt die Differenz zwischen dem Soll- und Istwert dieses Stromes auf einen Verstärker, den sogenannten Id-Regler 10, der seinerseits das Gatesteuergerät 11 des netzseitigen Stromrichters 9 beaufschlagt. Auf diese Weise wird der Istwert Idist des Stromes im Gleichstromzwischenkreis stets dem erwünschten Sollwert Idsoll angeglichen.
• Einem zuverlässigen Betrieb und wirtschaftlichen Einsatz solcher Motor-Generator-Systeme, der angesichts von deren in E1 erläuterten vorteilhaften Eigenschaften von erheblichem Interesse ist, stehen jedoch noch erhebliche Schwierigkeiten bei ihrer Steuerung entgegen.
• Zum ersten steht für die Taktung des am Anker der Maschine angeschlossenen, maschinengeführten Stromrichters 8 in Abweichung von einem Betrieb an einem starren Netz keine sinusförmig eingeprägte Bezugsspannung zur Verfügung. Zu diesem Zweck muß vielmehr die Ankerspannung der Maschine herangezogen werden, welche während der einzelnen Stromübergabevorgänge die bekannten, vollen Kommutierungseinbrüche aufweist (vgl. L1 , dort insbesondere Fig. 7).
• Zum zweiten weist die damit für die Taktung des maschinengeführten Stromrichters als Bezugsspannung zu verwendende Ankerspannung der Maschine in Abweichung von einem Betrieb eines Stromrichters am starren Netz keine weitgehend konstante Frequenz und Amplitude auf. Diese Größen zum und UM) variieren hier vielmehr beide im Verhältnis 1:5 bis 1:50.
• Zum dritten führen die für schnelle Erhöhungen des Maschinenmomentes erforderlichen raschen Vergrößerungen des Zündverzögerungswinkels im maschinenseitigen Stromrichter zu einem heftigen Oberschwingen des über den Stromregelkreis geführten Stromes im Gleichstromzwischenkreis. Dies ist insbesondere deshalb unerwünscht, weil dieser dynamisch überhöhte Strom dann nahe der Wechselrichtertrittgrenze des maschinenseitigen Stromrichters kommutiert werden muß und für letzteren die Gefahr einesKippens in den Gleichrichterbetrieb heraufbeschwört.
• Zum vierten ist schließlich noch der in sehr vielen Anwendungsfällen erwünschte Feldschwächbetrieb hier weit schwieriger zu realisieren als beim herkömmlichen, gleichstromerregten Stromrichtermotor oder beim Gleichstrommotor, bei welchen dafür lediglich der Erregergleichstrom verringert werden muß. Beim hier vorliegenden drehfelderregten Stromrichtermotor muß für diesen Zweck dagegen die Amplitude des dynamisch einzuprägenden Erreger-Drehspannungssystems herabgesetzt werden. Ein solches Vorgehen bereitet aber zumindest dann grundsätzliche Schwierigkeiten, wenn für diesen Zweck aus wartungstechnischen oder regeldynamischen Gründen ein mechanisch betätigter Verstelltransformator nicht zum Einsatz kommen kann.
• Mit der im folgenden vorgestellten Erfindung einer Steuereinrichtung für den drehfelderregten Stromrichtermotor werden die beschriebenen Nachteile in wirtschaftlicher und zuverlässiger Weise vermieden.
• Die erste Komponente der erfindungsgemäßen Einrichtung wird durch eine Anordnung gebildet, welche aus dem frequenz- und amplitudenvariablen Anker-Drehspannungssystem ein Drehspannungs-Hilfssystem bildet, welches dieselbe Frequenz aufweist wie das Anker-Drehspannungssystem und in seiner Phasenlage gegenüber letzterem über eine Signalspannung verschoben werden kann, und welches die Nulldurchgänge dieses Drehspannungs-Hilfssystems ohne die Zwischenfügung irgendwelcher Verzögerungsglieder direkt zur Auslösung der Zündimpulse für die Thyristoren des maschinenseitigen Stromrichters verwendet.
• Im Gegensatz zu üblichen Gatesteuergeräten, bei welchen zwischen dem Zeitpunkt der Einflußnahme der Bezugsspannung und der Auslösung des Zündimpulses stets entweder direkt oder mittelbar eine variable Verzögerungszeit eingefügt ist, kann auf diese Weise vermieden werden, daß das Anker-Drehspannungssystem in jenen Zeitintervallen, in denen es infolge des zuletzt ausgelösten Kommutierungsvorgangs selbst verzerrt ist, auf die zeitliche Festsetzung der nachfolgenden Zündimpulse Einfluß nimmt.
• Selbstverständlich entstehen auch dann, wenn die Zündungen der Thyristoren im maschinenseitigen Stromrichter durch die Nulldurchgänge des genannten Drehspannungs-Hilfssystems ausgelöst werden, im Anker-Drehspannungssystem die bekannten Kommutierungseinbrüche (vgl. hierzu auch L1] , dort Fig.7), die ihrerseits im Drehspannungs-Hilfssystem vorübergehende Einbrüche hervorrufen. Durch solche dürfen natürlich keine zusätzlichen Zündvorgänge im maschinenseitigen Stromrichter ausgelöst werden. Dies kann jedoch in einfacher und zuverlässiger Weise dadurch sichergestellt werden, daß im Anschluß an die Auslösung der Zündsignale durch die Nulldurchgänge des genannten Drehspannungs-Hilfssystems, die Auslösung oder die Weiterleitung jeglicher weiterer Zündimpulse zumindest solange blockiert wird, bis die soeben eingeleitete Kommutierung mit Sicherheit abgeschlossen ist.
• Das genannte Drehspannungs-Hilfssystem kann aus den Augenblickswerten von Teilspannungen des Anker-Drehspannungssystems derart gebildet werden, daß in einer für alle drei Phasen zyklisch-symmetrischen Weise zu einer ersten Teilspannung des Anker-Drehspannungs-Systems (hierbei kann es sich um eine Sternspannung, eine Phasenspannung oder um die Summe aus zuvor gewichteten Stern- oder Phasenspannungen handeln) jeweils mindestens eine weitere, zuvor mit einer Signalspannung uGM multiplizierte Teilspannung des Anker-Drehspannungssystems addiert oder von der ersten Teilspannung subtrahiert wird, wobei mindestens eine der zuvor mit der Signalspannung uGM multiplizierten Teilspannungen des Anker-Drehspannungssystems sich nicht in Phase oder in Phasenopposition zur vorgenannten ersten Teilspannung befindet.
• Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Bildung dieses Drehspannungshilfssystems (mit den Sternspannungen uRH, uSH und uTH) aus dem Anker-Drehspannungssystem (mit den Spannungen UR, US und UT) wobei aus Gründen der zyklischen Symmetrie allerdings nur die Bildung der Spannung uRH skizziert ist. Die Bildung der Spannungen uSH und uTH geht aus dieser Darstellung durch zyklische Vertauschung der Indices- R, S und T hervor.
• In diesem Ausführungsbeispiel dient uR als erste Teilspannung des Anker-Drehspannungssystems und wird infolgedessen direkt zur Summierstelle 12 geführt. Als weitere Teilspannungen dienen u5 und nochmals uR. Davon wird uR in einem ersten Multiplizierer 13 mit der Signalspannung uGM multipliziert, anschließend in einem ersten Proportionalglied 14 mit dem Faktor 3 gewichtet und schließlich mit einem Minuszeichen versehen zur Summierstelle 12 geführt. Auf einem anderen Pfad wird die genannte Signalspannung uGM in einem zweiten Proportionalglied 15 mit dem Faktor 3 gewichtet, anschließend über eine Begrenzerstufe 16 auf UGMmax = 10 V limitiert und dann dem zweiten Multiplizierer 17 zugeführt, in welchem die Multiplikation mit u5 vorgenommen wird. Das am Ausgang dieses Multiplizierers 17 entstehende Signal wird mit einem Minuszeichen versehen zur Summierstelle- 12 geführt, an welcher damit insgesamt die Spannung uRH ansteht.
• Aus Fig. 4 geht hervor, daß für uGM = 0 der Spannungszeiger URH mit dem Spannungszeiger UR zusammenfällt und daß sich für steigende Werte von uGM der Spannungszeiger URH gegenüber dem Spannungszeiger UR stetig in zeitlich voreilender Richtung verschiebt. Bei uGM = UGMmax = 10 V hat diese Voreilung einen elektrischen Winkel von 6= 1500 erreicht.
• Sofern der maschinenseitige StromrichterXwie wie in Fig. 2 dargestellt, in Drehstrom-Brückenschaltung ausgeführt ist, und vom maschinenseitigen Gatesteuergerät bei jedem Nulldurchgang von uRH von positiven nach negativen Werten eine Zündung desjenigen Thyristors TAR ausgelöst wird, dessen Anode an die Maschinenklemme mit der Sternspannung uR angeschlossen ist und von diesem Gatesteuergerät bei jedem Nulldurchgang von uRH von negativen nach positiven Werten eine Zündung desjenigen Thyristors TKR ausgelöst wird, dessen Kathode an die Maschinenklemme mit der Sternspannung uR angeschlossen ist und sofern die Zündung der restlichen Thyristoren TAS und TKS sowie TAT und T KT in zyklisch-symmetrischer Weise durch die Spannungen uSH und u ausgelöst wird, ergibt sich damit bei einer Signal-TH spannung uGM=O im maschinenseitigen Stromrichter ein Zündverzögerungswinkel von αM = 150° (Wechselrichterbetrieb), der sich mit steigenden Werten von uGM stetig verringert, bei uGM = 1/3 uGMmax den Wert αM=90° (Übergang vom Wechsel - in den Gleichrichterbetrieb) annimmt und bei uGM = UGMmax (=10V) schließlich den Wert 4 =0° (maximale Gleichrichteraussteuerung) erreicht.
• Dieses Ausführungsbeispiel erweist sich in der Praxis u.a.
• deshalb als sehr geeignet, weil speziell im kritischen Wechselrichterbetrieb mit einer Annäherung an die Wechselrichtertrittgrenze der Einfluß der Multiplizierer und damit auch der Einfluß von deren unvermeidbaren Ungenauigkeiten immer geringer wird und bei der maximalen Wechselrichteraussteuerung (4 =150°) nahezu ganz verschwindet.
• Wie auch aus diesem Ausführungsbeispiel hervorgeht, werden die durch die Zündung von Thyristoren im maschinenseitigen Stromrichter hervorgerufenen Kommutierungseinbrüche im Anker- Drehspannungssystem auch in das Drehspannungs-Hilfssystem übernommen, da bei dessen Bildung mit Rücksicht auf die variable Frequenz der Einsatz glättender Verzögerungsglieder bewußt vermieden wurde. Wie bereits erläutert, dürfen durch solche vorübergehenden Einbrüche im Drehspannungs-Hilfssystem natürlich keine zusätzlichen Zündvorgänge im maschinenseitigen Stromrichter ausgelöst werden. Dies wird am zuverlässigsten und gleichzeitig mit dem geringsten Aufwand dadurch sichergestellt, daß im Anschluß an die Auslösung der Zündsignale durch die Nulldurchgänge des genannten Drehspannungs-Hilfssystems die Auslösung oder die Weiterleitung jeglicher weiterer Zündsignale solange blockiert wird, bis die soeben eingeleitete Kommutierung mit Sicherheit abgeschlossen ist.
• In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Verriegelungseinheit dargestellt. Deren Eingangssignale sind zum einen die gemäß Fig. 3 gebildeten Sternspannungen uRH, uSH und uTH des Drehspannungs-Hilfssystems und zum anderen die Leiterspannungen uRS = uR-US, uSt=uS-uT und uTR=uT-uR des Anker-Drehspannungssystems. Die Sternspannungen des Drehspannungs-Hilfssystems sind einzeln auf die Eingänge von drei Komparatoren 18, 19 und 20 geschaltet, deren Ausgänge bei positivem Eingang ein logisches 1-Signal und bei negativem Eingang ein log.isches 0-Signal abgeben. Diese Ausgänge der Komparatoren sind wiederum einzeln auf die Eingänge von drei digitalen "Abtast- und Haltegliedern" (engl.: Sample and Hold-Units) 21, 22 und 23 geführt die ihren Abtast- bzw. Halte-Befehl gemeinsam von einer dynamisch betätigten bistabilen Kippschaltung 24 erhalten. Weist deren Ausgang ein logisches 1-Signal auf, so sind die Schalter der digitalen Abtast- mit Halteglieder 21, 22 und 23 geschlossen und die letztgenannten befinden sich infolgedessen im Zustand des Abtastens, d.h. der Informationsübernahme. Umgekehrt, bei einem logischen 0-Signal am Ausgang der bistabilen Kippschaltung 24, sind die Schalter der digitalen Abtast- und Halteglieder geöffnet und die letztgenannten befinden sich infolgedessen im Zustand des Haltens, d.h. sie trennen ihre Eingänge ab, blockieren also die Informationsübernahme und halten an ihren Ausgängen die zuletzt übernommenen Eingangssignale gespeichert. Die Ausgangssignale der digitalen Abtast-und Halteglieder 21, 22 und 23 bilden das sogenannte verriegelte Spannungssystem mit den digitalen Signalen uRV, uSV und uTv.
• Für die Funktionsbeschreibung der in Fig. 5 dargestellten Verriegelungseinheit wird angenommen, daß am Ausgang der bistabilen Kippschaltung 24 ein 1-Signal ansteht, die Schalter der Abtast- und Halteglieder 21, 22 und 23 also geschlossen sind und als nächster Nulldurchgang im Drehspannungshilfssystem derjenige erfolgt, bei dem die Spannung uRH von positiven nach negativen Werten überwechselt. Unmittelbar im Anschluß daran weist das verriegelte Spannungssystem die digitalen Signale uRV = 0, usw = 1 und uTV = 0 auf. Damit entsteht am Ausgang des UND-Gliedes 25, welches die Signale uRV und uTV verknüpft, ein digitales 1-Signal, welches zum einen die bistabile Kippstufe 24 auf das Ausgangssignal 0 kippen läßt und damit die Abtast- und Halteglieder 21, 22 und 23 in den Zustand "Halten" versetzt und welches zum anderen das Zurückkippen dieser bistabilen Kippstufe 24 vorbereitet. Diese Vorbereitung geschieht auf zwei verschiedene Weisen.
• Zum ersten wird die monostabile Kippstufe 26 durch dieses 1-Signal in ihren metastabilen Zustand versetzt, aus welchem sie nach Ablauf eines Zeitintervalls vondt k 20»sec wieder zurückkippt. Dieses Zeitintervall ist für alle sechs bistabilen Kippstufen einheitlich und so gewählt, daß es etwas größer ist als jenes Zeitintervall, welches nach einem 1-0-Obergang des digitalen Signals uRV bis zum hierdurch ausgelösten Nullwerden der Leiterspannung uTR des Anker-Drehspannungssystems verstreicht.
• Im Anschluß an das Zurückkippen der monostabilen Kippstufe 26 gibt diese einen 1-Impuls auf das UND-Glied 27. Dies hat zur Folge, daß dann, wenn z. B. die anschließende Kommutierung im maschinenseitigen Stromrichter infolge sehr kleinen Gleichstroms bereits abgeschlossen ist oder wenn z.B. eine solche wegen anderer Ursachen, z.B. einer im maschinenseitigen Stromrichter wirksamen Impulssperre gar nicht ausgelöst wurde, wenn also die Leiterspannung uTR des Anker-Drehspannungssystems trotz des 1-0-0bergangs des digitalen Signals uRV den, seinem Betrage nach kleinen, negativen Schwellwert -Uot~5 V nicht überschreitet und der Kontrollkomparator 28 infolgedessen ebenfalls ein logisches 1-Signal abgibt, vom Ausgang des UND-Gliedes 27 gleichfalls ein 1-Impuls abgegeben wird, welcher über das ODER-Glied 29 hindurch die bistabile Kippstufe 24 wieder auf das Ausgangssignal 1 zurückkippen läßt und damit die Abtast- und Halteglieder 21, 22 und 23 in den Zustand "Abtasten" zurückversetzt.
• Zum zweiten wird durch vorgenanntes 1-Signal am Ausgang des UND-Gliedes 25 der statisch wirkende Eingang des UND-Gliedes 30 mit einem 1-Signal beaufschlagt. Dies hat zur Folge, daß dann,wenn durch den 1-0-Obergang des digitalen Signals uRV im maschinenseitigen Stromrichter eine Kommutierung ausgelöst wurde und die Leiterspannung uTR des Ankerdrehspannungssystems infolgedessen den Schwellwert -UOZ -5V überschreitet, der nach Abschluß der Kommutierung beim Wiederabsinken der Spannung uTR auf kleinere Werte als -UO am Ausgang des Kontroll-Komparators 28 auftretende 0-1-Übergang über den dynamisch wirksamen Eingang des UND-Gliedes 30 an dessen Ausgang einen logischen 1-Impuls hervorruft, welcher über das ODER-Glied 29 hindurch die bistabile Kippstufe 24 wieder auf das Ausgangssignal 1 zurückkippen läßt und damit die Abtast- und Halteglieder 21, 22 und 23 in den Ausgangszustand zurückversetzt.
• Die in Fig. 5 dargestellte Verriegelungseinheit arbeitet mit Hilfe des soeben erläuterten Kanals 31 also wunschgemäß derart, daß dann, wenn durch den 1-0-Obergang des digitalen Signals uRV im maschinenseitigen Stromrichter eine Kommutierung ausgelöst wurde, in der darauffolgenden Zeit eine Informationsübernahme durch das sogenannte verriegelte Spannungssystem solange blockiert wird, bis diese Kommutierung mit Sicherheit abgeschlossen ist und daß im Anschluß daran diese Informationsübernahme wieder freigegeben wird.
• Eine entsprechende Blockierung und anschließende Wiederfreigabe der Informationsübernahme durch das verriegelte Spannungssystem erfolgt in zyklisch-symmetrischer Weise durch den Kanal 32, wenn die Kommutierung durch den 0-1 Obergang des Signals uTV hervorgerufen wurde, durch den Kanal 33, wenn die Kommutierung durch den 1-0-Übergang des digitalen Signals uSV hervorgerufen wurde, durch den Kanal 34, wenn die Kommutierung durch den O-1-Obergang des digitalen Signals uRv hervorgerufen wurde, durch den Kanal 35, wenn die Kommutierung durch den 1-0-Übergang des digitalen Signals uTV hervorgerufen wurde und schließlich durch den Kanal 36, wenn die Kommutierung durch den O-l-Obergang des digitalen Signals uSV hervorgerufen wurde.
• Die in Fig. 5 dargestellte Verriegelungseinheit stellt also insgesamt sicher, daß vorübergehende Einbrüche im Drehspannungs- Hilfssystem, welche durch Kommutierungen im maschinenseitigen Stromrichter hervorgerufen werden, nicht in das sogenannte verriegelte Spannungssystem übernommen werden und damit auch keine zusätzlichen, unerwünschten Zündvorgänge im maschinenseitigen Stromrichter auslösen.
• Lediglich der Vollständigkeit halber ist nachfolgend noch die Verknüpfung der digitalen Signale uRV, uSV und uTV des sogenannten verriegelten Spannungssystems angegeben, welche erforderlich ist, wenn die Thyristoren des maschinenseitigen Stromrichters in vorteilhafter Weise mit Langzeit-Zündimpulsen beaufschlagt werden sollen: Langzeitzündimpuls für TAR sofern uSV amp; uRV = 1 " " " TKT " uTV amp; uRV = 1 " " " TAS " uTV amp; uSV = 1 T KR " TKR " uRV amp; uSV 1 uSV 1 TAT " uRV amp; uTV = 1 TKS " uSV amp; uTV = 1 Die zweite Komponente der erfindungsgemäßen Einrichtung wird durch eine Anordnung gebildet, welche dafür Sorge trägt, daß auch bei raschen Veränderungen des Zündverzögerungswinkels cc M im maschinenseitigen Stromrichter das eingangs beschriebene, heftige Oberschwingen des über den Stromregelkreis geführten Stromes im Gleichstromzwischenkreis unterbleibt.
• Dies geschieht derart, daß bei einer Veränderung des Zündverzögerungswinkels αM im maschinenseitigen Stromrichter der Zündverzögerungswinkel αN im netzseitigen Stromrichter gleichzeitig gegensinnig verstellt wird und zwar in einem solchen Maße, daß die Summe aus der Leerlaufgleichspannung UdiocN des netzseitigen Stromrichters und der Leerlaufgleichspannung UdiçM des maschinenseitigen Stromrichters hiervon unberührt bleibt oder zumindest nicht erheblich beeinflußt wird.
• Hierzu wird vor die Gatesteuergeräte der beiden Stromrichter jeweils ein Funktionsgeber geschaltet, dessenfunktionaler Zusammenhang zwischen seiner Eingangssteuerspannung uStN bzw. uStM und der zugehörigen Ausgangssignalspannung uGN bzw. uGM so gestaltet ist, daß die Leerlaufgleichspannungen UdiαN bzw. UdigM der beiden Stromrichter direkt proportional zu den jeweils zugehörigen Eingangssteuerspannungen sind, daß also gilt UdiαN#uStN und UdiM uuStM Wird nun noch berücksichtigt, daß die Leerlaufgleichspannungen der beiden Stromrichter auch den Effektivwerten UN bzw. UM der an ihnen jeweils anliegenden Wechselspannungen proportional sind, so ergeben sich mit den zugehörigen Proportionalitätskonstanten KN und KM die Beziehungen didN KN UN UStN und UdiMM = KM#UM#uStM# Die genannte Eingangssteuerspannung uStM des maschinenseitigen Stromrichters wird nun noch einem Multiplizierer zugeführt und in diesem mit dem Quotienten UM/UN, also dem Verhältnis des Effektivwerts der Leerlaufwechselspannung des maschinenseitigen Stromrichters zum Effektivwert der Leerlaufwechselspannung des netzseitigen Stromrichters, multipliziert. Das Ausgangssignal dieses Multiplizierers wird dann mit dem Faktor - KM (Kund KN sind die oben genannten Proportionalitätskonstanten) gewichtet und dann auf den Eingang des vor dem Gatesteuergerät des netzseitigen Stromrichters angeordneten Funktionsgebers aufgeschaltet. Auf diesen Eingang wird vorzugsweise auch der Ausgang des beim heutigen Stand der Technik üblichen Reglers für den Strom im Gleichstromzwischenkreis additiv aufgeschaltet. Grundsätzlich könnte der Ausgang dieses Reglers natürlich auch ganz oder teilweise auf den Eingang des vor dem Gate-Steuergerät des maschinenseitigen Stromrichters angeordneten Funktionsgebers additiv mit aufgeschaltet werden. Da dort aber wegen der höheren Kommutierungsreaktanz, der variablen Spannung sowie der variablen und üblicherweise höheren Frequenz zumindest im Wechselrichterbetrieb deutlich schwierigere Verhältnisse vorliegen als auf der Netzseite, ist es günstiger, den Ausgang des Reglers für den Strom im Zwischenkreis nur auf den Eingang des vor dem netzseitigen Stromrichter angeordneten Funktionsgebers aufzuschalten.
• In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel zu dieser zweiten Komponente der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt.
• Vor das Gatesteuergerät 37 des netzseitigen Stromrichters 38 ist dort ein Funktionsgeber 39 geschaltet, der zwischen seiner Eingangssteuerspannung uStN und seiner Ausgangs spannung uGN einen derartigen funktionalen Zusammenhang herstellt, daß die Leerlaufgleichspannung UdidN des netzseitigen Stromrichters der Beziehung Udi&N = KN'UN' UStN gehorcht.
• Analog dazu ist vor das Gatesteuergerät 40 des maschinenseitigen Stromrichters 41 ein Funktionsgeber 42 geschaltet, der zwischen seiner Eingangssteuerspannung uStM und seiner Ausgangsspannung uGM einen entsprechenden funktionalen Zusammenhang herstellt, derart, daß die Leerlaufgleichspannung UdigM des maschinenseitigen Stromrichters der Beziehung UdiiM = KMaUMeuStM gehorcht.
• Für die Gewinnung eines Signals für das nun noch erforderliche Verhältnis UM/UN, der Leerlaufspannung UM des maschinenseitigen Stromrichters zur Leerlaufspannung UN des netzseitigen Stromrichters,können grundsätzlich die bekannten elektronischen Effektivwertbildner eingesetzt werden. Im Hinblick auf möglichst geringen Aufwand und angesichts der Tatsache, daß zumindest die maschinenseitige Wechselspannung erhebliche Kommutierungseinbrüche aufweist, ist es jedoch zweckmäßiger, das maschinenseitige Spannungs system einem Signalformer 43 und das netzseitige Spannungs system einem Signalformer 44 zuzuführen. In diesen Signalformern 43 und 44 werden die betreffenden Spannungssysteme einer ungesteuerten Brückengleichrichtung mit nachfolgender, geringfügiger Glättung unterzogen. Dies hat zur Folge, daß die Ausgangsspannungen dieser Signalformer den Leerlaufspannungen UM bzw. UN der jeweils angelegten Spannungssysteme mit sehr guter Näherung proportional sind und zwar mit derselben Proportionalitätskonstante, sofern die Signalformer 43 und 44 in gleicher Weise ausgeführt sind. Infolgedessen erhält man dann, wenn die Ausgangsspannung des Signalformers 43 in einem Dividierer 45 durch die Ausgangsspannung des Signalformers 44 dividiert wird, am Ausgang des Dividierers 45 ein Signal für das Verhältnis UM/UN, welches auf einen Eingang des Multiplizierers 46 gegeben wird. Der zweite Eingang dieses Multiplizierers 46 wird mit der Eingangssteuerspannung uStM des maschinenseitigen Funktionsgebers 42 beaufschlagt. Damit entsteht am Ausgang des Multiplizierers die Sienalspannung (V,/U-uStM Diese wird im nachgeschalteten Proportionalglied 47 mit dem Faktor - KM/KN gewichtet und anschließend als Signal -(KM/KN)#(UM/UN)#uStM auf die Eingangssummierstelle 48 des netzseitigen Funktionsgebers 39 mit aufgeschaltet.
• Bezeichnet man das Ausgangssignal des ebenfalls additiv auf die Eingangssummierstelle 48 des netzseitigen Funktionsgebers 39 geschalteten Stromreglers mit uIR, SO steht am Eingang des netzseitigen Funktionsgebers damit insgesamt die Eingangssteuerspannung an. Damit ergibt sich für die Leerlaufgleichspannung UdidN des netzseitigen Stromrichters der Wert: UdiαN = KN#UN#uStN = KN#UN#uIR - KM#UM#uStM Bildet man nun die Summe UdiαN + UdiM aus den Leerlaufgleichspannungen des netzseitigen und des maschinenseitigen Stromrichters, so gewinnt man dafür den Ausdruck UdiαN + UdiαM = KN#UN#uIR - KM#UM#uStM + KM#UM#uStM = KR TUN UIR in welchem der Aussteuerungszustand des maschinenseitigen Stromrichters wunschgemäß seinen Einfluß verloren hat.
• Bei einem Betrieb an einem Netz mit einer konstanten Spannung UN kann auf den Signalformer 44 verzichtet und der Dividierer 45 durch ein Proportionalglied mit dem Gewichtsfaktor 1/UN ersetzt werden.
• Wird der Erregerteil 50 der Maschine direkt an das versorgende Drehspannungssystem UN, fN angeschlossen, so ist die Frequenz zum der maschinenseitigen Wechselspannung auch der netzseitigen Wechselspannung UN proportional, d.h. es gilt mit der Proportionalitätskonstanten cM die Beziehung UM = fEI'UN Das Ausgangssignal UM/UXT des Dividierers 45 kann in diesem Fäll also durch das Signal d.h. ein der Frequenz der maschinenseitigen Wechselspannung proportionales Signal ersetzt werden. Die dann entstehende Anordnung ist in Fig. 7 dargestellt.
• Die dritte Komponente der erfindungsgemäßen Einrichtung wird durch eine Anordnung gebildet, welche es gestattet, die Amplitude des dynamisch einzuprägenden Erregerdrehspannungssystems zu verändern und damit den in sehr vielen Anwendungsfällen erwünschten Feldschwächbetrieb zu realisieren.
• Die dritte Komponente der erfindungsgemäßen Einrichtung stellt hierfür zwei Varianten bereit.
• Bei der ersten Variante werden dem Erregerteil 5 der Maschine Kondensatoren parallelgeschaltet, deren Kapazität so groß ist, daß aus ihnen der für die Magnetisierung der Maschine erforderliche Blindstrombedarf näherungsweise gedeckt wird. Den Außenleitern des damit entstandenen kompensierten Erregerteils wird dann je eine Drossel vorgeschaltet und deren dann noch freie Anschlußklemme jeweils über ein erstes antiparalleles Thyristorpaar mit je einem Außenleiter eines ersten Erreger-Drehspannungssystems und über ein zweites antiparalleles Thyristorpaar mit je einem Außenleiter eines zweiten Erreger-Drehspannungssystems verbunden. Die beiden Erreger-Drehspannungssysteme sind ihrerseits so ausgeführt, daß ihre Nulleiter einheitliches Potential aufweisen und der Effektivwert des ersten Erreger-Drehspannungssystems etwa so groß ist wie der maximal erwünschte Effektivwert des rehspannungssystems am Erregerteil der Maschine und der Effektivwert des zweiten Erreger-Drehspannungssystems etwa so groß ist wie der minimal erwünschte Effektivwert des Drehspannungssystems am Erregerteil der Maschine.
• Wenn nun der magnetische Fluß in der Maschine bzw. der diesem proportionale Effektivwert der Erregerleerlaufspannung vom momentan erwünschten Wert über ein zulässiges Maß hinaus nach unten abweicht, so werden - nach Ablauf der zur Vermeidung von Kurzschlüssen erforderlichen Pausenzeiten - die ersten Thyristorpaare gezündet, wenn er dagegen vom momentan erwünschten Wert über ein zulässiges Maß hinaus nach oben abweicht, so werden - ebenfalls nach Ablauf der zur Vermeidung von Kurzschlüssen erforderlichen Pausenzeiten -die zweiten Thyristorpaare gezündet. In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel zu dieser ersten Variante der dritten Komponente der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt.
• Dem Erregerteil 50 der drehfelderregten Synchronmaschine 51 sind dort drei Kondensatoren 52 parallelgeschaltet, deren Kapazität so groß gewählt ist, daß aus ihnen der für die Magnetisierung der Maschine erforderliche Blindstrombedarf näherungsweise gedeckt wird. Den drei Außenleitern 53 des damit entstandenen, kompensierten Erregerteils wird dann je eine Drossel 54 vorgeschaltet und deren dann noch freie Anschlußklemme 55 jeweils über ein erstes antiparalleles Thyristorpaar 56 mit je einem Außenleiter des versorgenden Drehspannungssystems 57 und über ein zweites antiparalleles Thyristorpaar 58 mit je einem Außenleiter eines zweiten Drehspannungssystems 59 verbunden, welches an den drei Anzapfungen eines Spartransformators 60 ansteht, der seinerseits an das versorgende Drehspannungssystem 57 angeschlossen ist. In einer Flußerfassungsschaltung 61 wird in bekannter Weise ein Signal für den magnetischen Fluß y in der Maschine oder den diesem proportionalen Effektivwert der Erregerleerlaufspannung gewonnen, wobei letztere in gleichfalls bekannter Weise t2,3] aus der Erregerklemmenspannung sowie dem Erregerstrom synthetisiert werden kann. Das Ausgangssignal f ist dieser Flußerfassungsschaltung 61 wird in einer Vergleicherstelle 62 vom entsprechenden Signal Fsoll für den momentan erwünschten Maschinenfluß subtrahiert. Das Differenzsignal Ysoll Frist beaufschlagt dann einen Dauerimpulsgeber 63, welcher bei positivem Differenzsignal y soll ist alle drei ersten antiparallelen Thyristorpaare 56 und bei negativem Differenzsignal Ysoll BF ist alle dre: zweiten antiparallelen Thyristorpaare 58 mit Dauerzündimpulsen beaufschlagt. Zwischen dem Dauerimpulsgeber 63 und den Steueranschlüssen der insgesamt 12 Thyristoren ist noch eine Ausblendlogik 64 eingefügt. Über letztere werden von einer Stromrichtungslogik 65 zum einen immer dann, wenn in einem der drei Außenleiter 53 der Strom zum kompensierten Erregerteil hinfließt oder wenn seit diesem Zustand ein Freiwerdezeitintervall von ca. 100 jisec noch nicht verstrichen ist, die Zündimpulse für jene beiden Thyristoren unterdrückt, welche über ihre Anoden mit der Anschlußklemme 53 jener Drossel 54 verbunden sind, an welche der betreffende Außenleiter angeschlossen ist und es werden von dieser Stromrichtungslogik 65 zum anderen immer dann, wenn in einem der drei Außenleiter 53 der Strom vom kompensierten Erregerteil wegfließt oder wenn seit diesem Zustand ein Freiwerdeintervall von ca. 100 psec noch nicht verstrichen ist, die Zündimpulse für jene beiden Thyristoren unterdrückt, welche über ihre Kathoden mit der Anschlußklemme 53 jener Drossel 54 verbunden sind, an welche der betreffende Außenleiter angeschlossen ist.
• Auf diese Weise wird sichergestellt, daß sich zum einen der gewünschte Wert Ysoll für den Maschinenfluß einstellt und daß zum anderen störende Kurzschlüsse zwischen den Hauptanschlußklemmen des Spartransformators 60 unddessen Anzapfungen über zwei der insgesamt 12 Thyristoren 56 und 58 vermieden werden.
• Bei der zweiten Variante der dritten Komponente der erfindungsgemäßen Einrichtung wird das für die Erregung der Maschine erforderliche Drehspannungssystem über einen aus einem Dreh-, Wechsel-oder Gleichspannungssystem gespeisten, transformatorlosen Transistorpulsumrichter bereitgestellt, dessen Ausgangs spannung nach dem Prinzip der zeitdiskreten Schaltzustandsänderung E4] auf einen praktisch rein sinusförmigen, dynamisch eingeprägten, aber in seiner Amplitude und/oder Frequenz verstellbaren Verlauf eingeregelt wird.
• Dies bringt drei wesentliche Vorteile mit sich. Zum ersten kann so die Amplitude des dynamisch einzuprägenden Erregerdrehspannungssystems wunschgemäß verändert und damit der angestrebte Feldschwächbetrieb realisiert werden. Zum zweiten kann damit auch die Frequenz des Erregersystems in weiten Grenzen frei gewählt [4 und der drehfelderregte Stromrichtermotor auch von dieser Seite her optimiert werden. Zum dritten besteht damit aber auch kein Bedarf mehr an einem äußeren, versorgenden Drehspannungssystem. Die Gesamtanordnung kann damit auch aus einem versorgenden Wechsel- oder Gleichspannungssystem gespeist werden, wobei im zuletzt genannten Fall der netzseitige Stromrichter durch einen Gleichstromsteller zu ersetzen ist.
• In Fig. 9 ist ein Ausführungsbeispiel zu dieser zweiten Variante der dritten Komponente der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt.
• Dort ist das gesamte Motor-Generator-System an ein versorgendes Einphasen-Wechselspannungsnetz 66 angeschlossen.
• Der netzseitige Stromrichter 67 ist in Einphasenbrückenschaltung ausgeführt, während für den maschinenseitigen Stromrichter 68 nach wie vor eine Dreiphasenbrückenschaltung vorgesehen ist. Der Erregerteil 69 der drehfelderregten Synchronmaschine 70 ist an die drei Ausgangsklemmen des dreiphasigen Wechselrichterteils 71 eines transformatorlosen Transistor-Pulsumrichters 72 angeschlossen. Dieser transformatorlose Transistor-Pulsumrichter 72 ist mit einem Gleichspannungszwischenkreis 73 ausgeführt, welcher über eine Ladedrossel 74 und einen ungesteuerten, einphasigen Eingangsbrückengleichrichter 75 direkt aus dem versorgenden Einphasen-Wechselspannungsnetz 66 gespeist wird.
• Die bei einer Umkehrung des Energieflusses über die sechs Rückspeisedioden 76 des Wechselrichterteils 71 zurückfließende Energie wird einem Ableitwiderstand 77 zugeführt, der dazu von einem Transistor 78 getaktet werden kann. Auf diesen Ableitwiderstand 77 sowie den zugehörigen Transistor 78 kann jedoch auch verzichtet werden, wenn die nunmehr frei einstellbare Frequenz und die gleichfalls frei einstellbare Amplitude der Erregerspannung des drehfelderregten Stromrichtermotors dessen Drehzahl und Belastung jeweils so nachgeführt werden, daß sich zum einen der gewünschte Wert für den magnetischen Fluß in der Maschine einstellt und zum anderen die dem Erregerteil 69 der Maschine zufließende Wirkleistung stets positiv ist. Die dabei einzuhaltenden Verknüpfungsgleichungen sind in C13 angegeben.
• Der dreiphasige Wechselrichterteil 71 des Pulsumrichters 72 ist mit Transistoren ausgeführt und macht von dem in [4) beschriebenen Bündel von massiver Ansteuerung, Schaltentlastung und zeitdiskreter Schaltzustandssteuerung Gebrauch.
• Um die seitens des maschinenseitigen Stromrichters 68 erwünschte, sinusförmige Einprägung der Spannung auf der Ständerseite der drehfelderregten Synchronmaschine 70 sicherzustellen, wird der dreiphasige Wechselrichterteil 71 des Pulsumrichters 72 mit einer Regelung für sein Ausgangsspannungssystem versehen.
• Diesc in Fig. 10 punktiert umrandete Regelelektronik 79 für die Führung der Ausgangsspannung u enthält lediglich drei Komparatoren sowie drei Negationsglieder und ist damit äußerst einfach aufgebaut. Sie bewirkt, daß bei sinusförmigen Spannungsvorgaben u1 soll die Vorzeichen der Regeldifferenzen u1sol; - u beim Eintreffen jedes Taktimpulses von der strichliert umrandeten, zeitdiskreten Schaltzustandssteuerung 80 übernommen werden und die Drehspannungsausgänge A des dreiphasigen Wechselrichterteils 81 dann bei positivem Übernahmewert für den betreffenden Strang im anschließenden Abfrageintervall das Potential der oberen Schiene 82 des Gleichspannungszwischenkreises aufweisen und bei negativem Obernahmewert für den betreffenden Strang das Potential der unteren Schiene 83 des Gleichspannungszwischenkreises aufweisen. Die Regelung arbeitet also stets mit der maximal möglichen Stellgeschwindigkeit, da stets die vollen Stellreserven anliegen. Dieser Vorteil kann hier uneingeschränkt genützt werden, da die in der beschriebenen Weise betriebenen Transistoren so hohe Schaltfrequenzen zulassen [43 , daß die systembedingten Schwankungen der Regelgrößen um ihren Sollwert äußerst gering bleiben. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel möge:die Frequenz der vorgenannten Taktimpulse ca.
• 100 kHz betragen. Der Regelelektronik 79 wird dann als Systemantwort ein Spannungs system u übermittelt, welches aus dem Ausgangsspannungssystem u über eine Glättung durch drei Verzögerungsglieder 1. Ordnung mit der Zeitkonstanten T = R.C (rund 2 ms) gewonnen wird. Damit ist bereits sichergestellt, daß die Grundschwingungen des Ausgangsspannungssystems dem vorgegebenen, modifizierten Sollwertsystem u15011 gemäß der Übertragungsfunktion U1 = U1soll (1+pT) folgen. Daß die damit einhergehende Differentiation (pT) in der Reaktion auf die äußere Vorgabe entfällt, sind den Sollwerteingängen der Regelelektronik 79 ebenfalls drei Verzögerungsglieder 1. Ordnung 84 mit der Zeitkonstanten T vorgeschaltet, an deren Eingängen dann das äußere Spannungs-Sollwertsystem u15011 anliegt.
• Die beschriebenen Komponenten der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für den drehfelderregten Stromrichtermotor können mit denselben oder ähnlichen Vorteilen auch dann eingesetzt werden, wenn die in einem solchen Motor-Generator-System enthaltene drehfelderregte Synchronmaschine herausgenommen und gemäß der Darstellung in Fig. 11 durch eine Gruppe von drehfelderregten Synchronmaschinen ersetzt wird, deren Mehrphasen-Ständerwicklungen 85 und Mehrphasen-Erregerwicklungen 86 jeweils an ihren Außenanschlüssen parallelgeschaltet sind. Sofern die Polpaarzahlen der verschiedenen drehfelderregten Synchronmaschinen gleich sind, weisen alle Maschinen dann auch eine einheitliche mechanische Winkelgeschwindigkeit auf. Die ständer- und erregerseitige Parallelschaltung ist aber auch dann möglich, wenn die Polpaarzahlen der verschiedenen drehfelderregten Synchronmaschinen unterschiedlich sind. Dann stehen die mechanischen Winkelgeschwindigkeiten der verschiedenen Maschinen in einer fester Relation zueinander, die gleich dem umgekehrten Verhältnis der Polpaarzahlen der betreffenden Maschinen ist.
• Sofern die Relationen der mechanischen Winkelgeschwindigkeiten bei einem solchen Gruppenantrieb in einem gewissen Maße verstellbar sein müssen, kann dies dadurch erreicht werden, daß lediglich die Mehrphasen-Ständerwicklungen einer solchen Gesamtgruppe an ihren Außenanschlüssen sämtlich parallelgeschaltet und aus einem gemeinsamen maschinenseitigen Stromrichter gespeist werden, während die Erregerwicklungen bestimmter Einzelmaschinen oder Teilgruppen des Gesamtantriebs an unterschiedliche Erreger-Drehspannungssysteme angeschlossen sind, die ganz oder teilweise über kleine Erregerumrichter gebildet werden. Letztere können in vorteilhafter Weise wieder als transformatorlose Transistorpulsumrichter ausgeführt werden, deren Ausgangsspannungen nach dem Prinzip der zeitdiskreten Schaltzustandsänderung auf praktisch rein sinusförmige'dynamisch eingeprägte, aber in ihrer Amplitude und Frequenz verstellbare Verläufe eingeregelt werden.
• Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Anordnung ist in Fig. 12 dargestellt. Dort sind die Mehrphasenständerwicklungen 87 einer Gesamtgruppe von fünf drehfelderregten Synchronmaschinen an ihren Außenanschlüssen parallelgeschaltet und werden derart gemeinsam vom maschinenseitigen Stromrichter 88 gespeist. Eine erste Teilgruppe 89 von zwei Maschinen ist erregerseitig parallelgeschaltet und direkt an das versorgende Drehstromnetz 9o angeschlossen. Die Erregerwicklungen einer zweiten Teilgruppe 91 des Gesamtantriebs sind ebenfalls parallelgeschaltet, aber mit dem Drehspannungsausgang eines transformatorlosen Transistor-Pulsumrichters 92 verbunden. Die Erregerwicklung der verbleibenden Einzelmaschine 93 der Gesamtgruppe ist an die Drehspannungs-Ausgangsklemmen eines Transis torpulswechselrichters 94 angeschlossen, dessen Gleichspannungsschienen direkt mit jenen des transformatorlosen Transistorpulsumrichters 92 verbunden sind.
• Damit können die Relationen der mechanischen Winkelgeschwindigkeiten der Maschinen der zweiten Teilgruppe 91 sowie der Einzelmaschine 93 zu jenen der ersten Teilgruppe 89 über eine Veränderung der Ausgangsfrequenzen des transformatorlosen Transistor-Pulsumrichters 92 sowie des Transistorpulswechselrichters 94 wunschgemäß stetig verstellt werden.
• Literaturnachweis Lit. [13 A. Läuger, "The Commutatorless D-C Motor With Three-Phase Current Excitation" Beitrag zum 2nd IFAC Symposium on Control in Power Electronics and Electrical Drive, Düsseldorf October 1977, Pages 6/9 - 628 (Preprints) Lit. [t A. Boehringer, "Der Anlauf von Stromrichtermotoren mit Gleichstromzwischenkreis" Dissertation TH Stuttgart 1965 Lit. [3] D. Labahn, "Untersuchungen an einem Stromrichtermotor in sechs- und zwölfpulsiger Schaltung" Dissertation TH Braunschweig 1961 Lit. [4] A. Boehringer, "Transformatorlose Transistor-F. Brugger, pulsumrichter mit Ausgangsleistungen bis So kVA", Elektrotechn. u. Masch.-Bau, 96. Jg. (1979) H.12,S.538...545.
• L e e r s e i t e

Claims (12)

1. Patentansprüche: ½) Steuereinrichtung für den drehfelderregten Stromrichtermotor, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auslösung der Zündimpulse für die Thyristoren des maschinenseitigen Stromrichters aus dem frequenz- und spannungsvariablen Anker-Drehspannungssystem ein Drehspannungs-Hilfssystem gebildet wird, welches dieselbe Frequenz aufweist wie das Anker-Drehspannungssystem und in seiner Phasenlage gegenüber letzterem über eine Signalspannung verschoben werden kann und daß die Nulldurchgänge des genannten Drehspannungs-Hilfssystems ohne die Zwischenfügung irgendwelcher Zeitverzögerungsglieder direkt die Zündimpulse für die Thyristoren des maschinenseitigen Stromrichters auslösen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Auslösung der Zündimpulse durch die Nulldurchgänge des genannten Drehspannungs-Hilfssystems die Auslösung oder dYe Weiterleitung jeglicher weiterer Zündimpulse zumindest solange blockiert wird, bis die soeben eingeleitete Kommutierung mit Sicherheit abgeschlossen ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Drehspannungs-Hilfssystem aus den Augenblickswerten von Teilspannungen des Anker-Drehspannungssystems derart gebildet wird, daß in einer für alle drei Phasen zyklischsymmetrischen Weise zu einer ersten Teilspannung des Anker-Drehspannungssystems jeweils mindestens eine weitere, zuvor mit einer Signalspannung uGM multiplizierte Teilspannung des Anker-Drehspannungssystems addiert oder von der ersten Teilspannung subtrahiert wird, wobei mindestens eine der zuvor mit der genannten Signalspannung uGM multiplizierten Teilspannungen des Anker-Drehspannungssystems sich nicht in Phase oder in Phasenopposition zur vorgenannten ersten Teilspannung befindet.
4. 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Veränderung des Zndverzögerungswinkels im maschinenseitigen Stromrichter der Zündverzögerungswinkel in im netzseitigen Stromrichter gleichzeitig gegensinnig verstellt wird und zwar in einem solchen Maße, daß die Summe aus der Leerlaufgleichspannung UdiαN des netzseitigen Stromrichters und der Leerlaufgleichspannung UdiM des maschinenseitigen Stromrichters hiervon unberührt bleibt oder zumindest nicht erheblich beeinflußt wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Gatesteuergeräten der beiden Stromrichter jeweils ein Funktionsgeber vorgeschaltet ist, dessen funktionaler Zusammenhang zwischen seiner Eingangssteuerspannung uStN bzw.

   ist und der zugehörigen Ausgangs-Signalspannung uGN bzw.

   uGM so gestaltet ist, daß die Leerlaufgleichspannungen Udi«N bzw. ditM der beiden Stromrichter direkt proportional zu den jeweils zugehörigen Eingangssteuerspannungen sind, daß also unter Berücksichtigung des Umstandes, daß die Leerlaufgleichspannungen der beiden Stromrichter auch den Effektivwerten der an ihnen jeweils anliegenden Wechselspannungen proportional si.nd, die Beziehungen Udi«N KN#UN#uStN und Udi«M = KMUMustM gelten, wobei KN und KM die jeweils zugehörigen Proportionalitätskonstanten sind und daß die genannte Eingangssteuerspannung uStM des maschinenseitigen Stromrichters noch einem Multiplizierer zugeführt wird und in diesem mit dem Quotienten UM/UN, also dem Verhältnis des Effektivwerts der Leerlaufwechselspannung des maschinenseitigen Stromrichters zum Effektivwert der Leerlaufwechselspannung des netzseitigen Stromrichters multipliziert wird und daß das Ausgangssignal dieses Multiplizierers mit dem Quotienten - (KM/KN), also dem mit Minus Eins multiplizierten Verhältnis der vorgenannten Proportionalitätskonstanten KM des maschinenseitigen Stromrichters zur vorgenannten Proportionalitätskonstanten KN des netzseitigen Stromrichters gewichtet und dann auf den Eingang des vor dem Gatesteuergerät des netzseitigen Stromrichters angeordneten Funktionsgebers aufgeschaltet wird.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Eingang des vor dem Gatesteuergerät des netzseitigen Stromrichters angeordneten Funktionsgebers auch der Ausgang des beim heutigen Stand der Technik üblichen Reglers für den Strom im Gleichstromzwischenkreis additiv mit aufgeschaltet wird.
7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerteil des drehfelderregten Stromrichtermotors direkt an da-s versorgende Drehspannungssystem UN,fN angeschlossen ist und daß der Quotient UM/UN, also das Verhältnis des Effektivwerts der Leerlaufwechselspannung des maschinenseitigen Stromrichters zum Effektivwert der Leerlaufwechselspannung des netztseitigen Stromrichters durch das Signal cM-fM ersetzt wird, wobei zum die Frequenz der maschinenseitigen Wechselspannung und cM die Proportionalitätskonstante in der Beziehung UM " cM fM UN ist.
8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Erregerteil des drehfelderregten Stromrichtermotors Kondensatoren parallelgeschaltet sind, deren Kapazität so groß ist, daß aus ihnen der für die Magnetisierung der Maschine erforderliche Blindstrombedarf näherungsweise gedeckt wird und daß den Außenleitern des damit entstehenden, kompensierten Erregerteils je eine Drossel vorgeschaltet ist und deren dann noch freie Anschlußklemme jeweils über ein erstes antiparalleles Thyristorpaar mit je einem Außenleiter eines ersten Erreger-Drehspannungssystems und über ein zweites antiparalleles Thyristorpaar mit je einem Außenleiter eines zweiten Erreger-Drehspannungssystems verbunden ist und daß die beiden genannten Erreger-Drehspannungssysteme ihrerseits so ausgeführt sind, daß ihre Nulleiter einheitliches Potential aufweisen und der Effektivwert des ersten Erreger-Drehspannungssystems etwa so groß ist wie der maximal erwünschte Effektivwert des Drehspannungssystems am Erregerteil der Maschine und der Effektivwert des zweiten Erreger-Drehspannungssystems etwa so groß ist, wie der minimal erwünschte Effektivwert des Drehspannungssystems am Erregerteil der Maschine und daß dann, wenn der magnetische Fluß in der Maschine oder der diesem proportionale Effektivwert der Erregerleerlaufspannung von ihren momentan erwünschten Werten über ein zulässiges Maß .inaus nach unten abweichen, nach Ablauf der zur Vermeidung von Kurzschlüssen einzuhaltenden Thyristor-Freiwerdezeiten die ersten Thyristorpaare gezündet werden und daß dann, wenn der magnetische Fluß in der Maschine oder der diesem proportionale Effektivwert der Erregerleerlaufspannung von ihren momentan erwünschten Werten über ein zulässiges Maß hinaus nach oben abweichen, nach Ablauf der zur Vermeidung von Kurzschlüssen einzuhaltenden Thyristor-Freiwerdezeiten die zweiten Thyristorpaare gezündet werden.
9. 9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Erregung der Maschine erforderliche Drehspannungssystem über einen aus einem Dreh-, Wechsel- oder Gleichspannungssystem gespeisten, transformatorlosen Transistorpulsumrichter gebildet wird, dessen Ausgangsspannung nach dem Prinzip der zeitdiskreten Schaltzustandsänderung auf einen praktisch rein sinusförmigen, dynamisch eingeprägten, aber in seiner Amplitude und/oder Frequenz verstellbaren Verlauf eingeregelt wird.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dabei frei einstellbare Frequenz und die gleichfalls frei einstellbare Amplitude der Erregerspannung des drehfelderregten Stromrichtermotors dessen Drehzahl und Belastung jeweils so nachgeführt werden, daß sich zum einen der gewünschte Wert für den magnetischen Fluß in der Maschine einstellt und daß zum anderen die dem Erregerteil der Maschine zufließende Wirkleistung stets positiv ist.
11. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die im gesamten Motor-Generator-System enthaltene drehfelderregte Synchronmaschine herausgenommen und durch eine Gruppe von drehfelderregten Synchronmaschinen ersetzt wird, deren Mehrphasen-Ständerwicklungen und Mehrphasen-Erregerwicklungen jeweils an ihren Außenanschlüssen parallelgeschaltet sind.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich die Ständerwicklungen der drehfelderregten Synchronmaschinen an ihren Außenanschlüssen sämtlich parallelgeschaltet und gemeinsam aus dem maschinenseitigen Stromrichter gespeist werden und daß die Erregerwicklungen bestimmter Einzelmaschinen und/ oder Teilgruppen des gesamten Motor-Generator-Systems an unterschiedliche Erreger-Drehspannungssysteme angeschlossen sind, die ganz oder teilweise über kleine Erregerumrichter gebildet werden.