DE3015135A1 - System und verfahren zum erzeugen eines speisestroms variabler groesse und frequenz zum speisen eines wechselstrominduktionsmotors sowie elektromotoranordnung - Google Patents

Description

System und Verfahren zum Erzeugen eines Speisestroms variabler Größe und Frequenz zum Speisen eines Wechselstrominduktionsmotors sowie Elektromotoranordnung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Regelsysteme für Wechselstrominduktionsmotoren und betrifft insbesondere eine Anordnung und ein Verfahren zum Erzeugen von Signalen, die die Größe und die Winkelposition des Gleichstrommotorflusses eines Wechselstrominduktionsmotors angeben.

Der Wechselstrominduktionsmotor wird zunehmend als Quelle steuerbarer Drehung und steuerbaren Drehmoments benutzt. Ein solcher Wechselstrominduktionsmotor kann mit einem Ausgangs- oder Speisestromsignal· variabler, d.h. einstellbarer Größe und Frequenz gespeist werden, damit er eine gewünschte Drehung und ein gewünschtes Drehmoment erzeugt.

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Bekanntlich wird der Speisestrom den Ständerwicklungen des Wechselstrominduktionsmotors zugeführt. Der Speisestrom in den Ständerwicklungen erzeugt einen Fluß in dem Motor, der bewirkt, daß ein Drehmoment erzeugt wird, wenn der Speisestrom in den Ständerwicklungen einen Winkel mit dem Flußfeld des Läufers des Motors bildet.

Der Wert des Flusses ist ein wichtiger zu messender Parameter, der zur Steuerung der Erzeugung des Speisestroms benutzt wird, um sicherzustellen, daß der Motor die gewünschte Drehung und das gewünschte Drehmoment erzeugt. Typischerweise werden zwei Flußmessungen benutzt, um die gewünschte Regelung der Erzeugung des Speisestroms zu erzielen: das Signal des Flusses in der ersten Achse (im folgenden und in den Ansprüchen als Erstachsenflußsignal bezeichnet) , das zu der Komponente der ersten Achse des durch den Speisestrom in den Ständerwicklungen erzeugten Flusses proportional ist, und das Signal des Flusses in der zweiten Achse (im folgenden und in den Ansprüchen als Zweitachsenflußsignal bezeichnet), das zu der Komponente der zweiten Achse des Flusses proportional ist, der durch den Speisestrom in den Ständerwicklungen erzeugt wird. Häufig sind die erste Achse und die -zweite Achse im wesentlichen orthogonal zu einander (wobei es sich dann um das Längs- und Querflußsignal handelt). Das Erst- und das Zweitachsenf lußsignal gestatten, daß die Größe und die Winkelposition des Motorflusses in zwei Abmessungen in jedem Zeitpunkt bekannt sind.

Herkömmliche Anordnungen und Verfahren können Signale liefern, die die Größe und die Winkelposition des Motorflusses in jedem Zeitpunkt angeben, wenn der Motor in dem Drehungszustand ist. Es ist jedoch oft erwünscht, den Motor in einem Zustand zu betreiben, in welchem er sich im wesentlichen nicht dreht, und zwar entweder bei wesentlichem Drehmoment oder bei einem Drehmoment von im wesentlichen null. Es gibt eine Vielzahl von Beispielen, in denen die-

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ser Betrieb erwünscht ist, wobei zu diesen der Fall gehört, in welchem der Motor stoppen und das Lastdrehmoment in einer festen Position aufrechterhalten muß.

Wenn der Motor in dem Zustand ist, in welchem er sich im wesentlichen nicht dreht, wird es jedoch sehr wichtig, die Werte der Flußsignale aufrechtzuerhalten, die die Größe und die Winkelposition des Nichtdrehungs- oder Gleichstrommotorflusses angeben, so daß, wenn der Motor den'Nichtdrehungszustand verläßt, ein unerwünschtes Ansprechen des Motors nicht erfolgt.

Bekanntlich ist die Frequenz des Speisestroms typischerweise im wesentlichen null, wenn der Motor in dem Zustand, in welchem er sich im wesentlichen nicht dreht, bei null Drehmoment ist. Aus diesem Grund wird der in dem Motor vorhandene Fluß als Gleichfluß oder Gleichstromfluß bezeichnet, wenn die Frequenz des Speisestroms im wesentlichen null ist.

Eine Hall-Vorrichtung ist ein herkömmlicher Fühler, der ein Ausgangssignal liefert, das zu dem Wert des Gleichstromflusses proportional ist. Bekanntlich ist jedoch die Hall-Vorrichtung extrem zerbrechlich, durch mechanische Stöße und Schwingungen äußerst leicht beschädigbar und in der Herstellung teuer.

Mehrere weitere herkömmliche Lösungen gestatten die Messung der Größe und der Winkelposition des Motorflusses, wenn der Motor nicht in dem Zustand ist, in welchem er sich im wesentlichen nicht dreht. Solche Lösungen beinhalten das Messen der zeitlichen Änderung des Motorflusses gemäß den Klemmenspannungen des Motors und das Abfühlen der zeitlichen Änderung des Motorflusses unter Verwendung von Flußspulen. Bei diesen beiden Lösungen kann der Wert des Signals, das zu der zeitlichen Änderung des Motorflusses pro-

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portional ist, unter Verwendung folgender Gleichung berechnet werden:

e =

dt

wobei:

e = der Spannungswert der zeitlichen Änderung des

Motorflußsignals,
N = eine Konstante und

3ΤΓ = die zeitliche Änderung des Ständerflusses des Motors ist.

Es ist zu erkennen, daß der Wert für d^/dt auf null geht, wenn die Frequenz des Speisestroms auf null geht: die Grösse des Signals e geht auf null, wenn die Frequenz auf null geht. Die beiden herkömmlichen Lösungen, bei denen die zeitliche Änderung des Motorflusses gemessen wird, liefern somit kein Signal, das den Gleichstromfluß angibt, wenn die Frequenz des Speisestroms im wesentlichen null ist, selbst wenn die Größe des Gleichstromflusses beträchtlich ist.

Ein zusätzliches Problem bei herkömmlichen Anordnungen und Verfahren zum Erzeugen von Steuersignalen, die die Größe und die Winkelposition des Motorflusses angeben, wenn die Frequenz des Speisestroms im wesentlichen null ist, besteht darin, daß die Integrierer, die zum Integrieren der Signale e benutzt werden, um die Flußsignale zu erzeugen, nicht in der Lage sind, über eine beträchtliche Zeitspanne den Wert des Motorflusses unmittelbar vor dem Zeitpunkt, in welchem die Frequenz auf null ging, aufrechtzuerhalten. Die Flußsignale, die geliefert werden, wenn der Gleichstromfluß vorhanden ist, tendieren daher dazu, sich aufgrund einer unerwünschten Drift zu ändern, die in herkömmlichen Integrierern vorhanden ist, was zur Folge hat, daß

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die Flußsignale unkorrekt sind, wenn der Motor den Nichtdrehungszüstand verläßt. Dieser unkorrekte Wert für den Gleichstromfluß bewirkt ein unerwünschtes Ansprechverhalten des Motors, wenn die Frequenz wieder größer als null gemacht wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Flußsignals zu schaffen, das die Größe und die Winkelposition des Gleichstrommotorflusses eines Wechselstrominduktionsmotors angibt.

Weiter sollen eine Anordnung und ein Verfahren zum Erzeugen von Flußsignalen geschaffen werden, die die Größe' und die Winkelposition des Motorflusses eines Wechselstrominduktionsmotors ungeachtet der Frequenz des den Motor speisenden Speisestroms angeben.

Außerdem sollen durch die Erfindung eine Anordnung und ein Verfahren zum Erzeugen eines Flußsignals geschaffen werden, das zu dem Integral eines ersten Signals proportional ist, welches zu der zeitlichen Änderung des Flusses des Wechselstrominduktionsmotors proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über einem vorgewählten Wert ist, und welches zu einem zweiten Signal proportional ist, das zu der Größe des Speisestroms proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist und wenn das Drehmoment im wesentlichen null ist, wobei das Flußsignal die Erzeugung des Speisestroms steuert.

Ferner sollen durch die Erfindung eine Anordnung und ein Verfahren zum Erzeugen von Flußsignalen geschaffen werden, die die Größe und die Winkelposition des Gleichstrommotorflusses angeben, wenn der Wechselstrominduktionsmotor in irgendeiner Position gemäß irgendeinem gültigen Leitungszustand eines Wechselrichters, der den Speisestrom liefert,

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gestoppt ist und wenn die Frequenz des Speisestroms null ist.

Schließlich soll gemäß der Erfindung der Motor in einer • festen Position gemäß einem vorbestimmten Leitungszustand eines den Speisestrom liefernden Wechselrichters gestoppt werden und ein Flußsignal erzeugt werden, das zu der Grösse desjenigen Teils des Ausgangssignals, der den Fluß erzeugt, welcher nur eine Komponente in der vorgewählten Achse hat, proportional ist.

Diese Aufgabenstellung und das Erzielen weiterer Merkmale werden durch das System und das Verfahren nach der Erfindung gelöst.

Eine Anordnung und ein Verfahren zum Liefern von Signalen, die die Größe und die Winkelposition des Gleichstrommotorflusses eines Wechselstrominduktionsmotors angeben, werden offenbart. Ein Speisestrom variabler Größe und Frequenz wird zum Speisen des Wechselstrominduktionsmotors erzeugt. Ein erstes Signal wird geliefert, das zu der Änderunqsge-

des

schwindigkeit/ Flusses des Motors proportional ist. Ein zweites Signal wird geliefert, das zu der Größe, d.h. zu der Stromstärke des Speisestroms proportional ist. Ein Flußsignal wird erzeugt, das zu dem Integral des ersten Signals proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über einem vorgewählten Wert liegt, und das zu dem zweiten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist. Das Flußsignal bewirkt die Steuerung der Erzeugung des Speisestroms. Beispielsweise kann der vorgewählte Wert der Frequenz in einem 60 Hz-System kleiner oder gleich 3 Hz sein. Das erste Signal kann durch eine Flußspule oder durch eine Einrichtung geliefert werden, die auf die Klemmenspannungen des Motors anspricht.

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In einer Ausführungsform wird ein Steuersignal erzeugt, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist. Ein Flußsignal wird erzeugt, indem das erste Signal integriert wird, wenn das Steuersignal nicht vorhanden ist, und durch eine Signalteilerschaltung, die das zweite Signal empfängt, wenn das Steuersignal vorhanden ist. Das erste Signal kann integriert werden, indem ein Verstärker benutzt wird, der einen invertierenden Eingang und einen Ausgang hat, wobei der invertierende Eingang so angeschlossen ist, daß er das erste Signal empfängt, und wobei ein Kondensator zwischen den invertierenden Eingang und den Ausgang geschaltet ist. Die Signalteilerschaltung kann eine Impedanzteilerschaltung mit einem Eingang, einem Ausgang und einem Teilerausgang haben, wobei der Eingang das zweite Signal empfängt, der Ausgang mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist und der Teilerausgang auf das Steuersignal hin mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers verbindbar ist. Wenn das Steuersignal vorhanden ist, wird die Integrierwirkung des Kondensators unterdrückt und der Verstärker arbeitet als Verstärker mit geeigneter Verstärkung.

In einer anderen Ausführungsform des Systems und des Verfahrens nach der Erfindung sind die Ständerwicklungen des Wechselstrominduktionsmotors in bezug auf eine erste und eine zweite Achse angeordnet. Der Speisestrom variabler Größe und Frequenz wird den Ständerwicklungen zugeführt, um einen Fluß zu erzeugen, der eine Erstachsenkomponente und eine Zweitachsenkomponente hat. Ein erstes Signal wird geliefert, das zu der zeitlichen Änderung der Zweitachsenkomponente des Flusses proportional ist. Ein zweites Signal wird geliefert, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Zweitachsenkomponente des Flusses erzeugt. Der Wechselrichter, der den Speisestrom liefert, wird periodisch betätigt und in einem vorbestimmten Leitungszustand gestoppt, so daß er einen Spei-

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sestrom erzeugt, der einen Fluß erzeugt, welcher nur die Zweitachsenkomponente hat. Ein Flußsignal wird erzeugt, das zu dem Integral des ersten Signals proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über dem vorgewählten Wert ist, und das zu dem zweiten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter den vorgewählten Wert abgefallen ist und der Wechselrichter in den vorbestimmten Leitungszustand gebracht und in diesem gestoppt worden ist. Das Flußsignal bewirkt die Steuerung der Erzeugung des Speisestroms.

In einer zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung werden Flußsignale geliefert, die die Größe und die Winkelposition des Wechselstrommotorflusses angeben, wenn der den Speisestrom an den Wechselstrommotor abgebende Wechselrichter in irgendeinem Leitungszustand ist und wenn die Frequenz des Speisestroms unter einem vorgewählten Wert ist. In dieser Ausführungsform hat der Wechselstrommotor in bezug auf eine erste und eine zweite Achse angeordnete Ständerwicklungen. Der Speisestrom variabler Größe und Frequenz wird den Ständerwicklungen zugeführt, um einen Fluß zu erzeugen, der eine Erstachsenkomponente und eine Zweitachsenkomponente hat. Ein erstes Signal wird geliefert, das zu der zeitlichen Änderung der Erstachsenkomponente des Flusses proportional ist. Ein zweites Signal wird geliefert, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisesignals proportional ist, der die Erstachsenkomponente des Flusses erzeugt. Ein erstes Flußsignal wird erzeugt, das zu dem Integral des ersten Signals proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über dem vorgewählten Wert ist, und das zu dem zweiten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist. Ein drittes Signal wird geliefert, das zu der zeitlichen Änderung der Zweitachsenkomponente des Flusses proportional

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ist- Ein viertes Signal wird geliefert, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Zweitachsenkomponente des Flusses erzeugt. Ein zweites/ signal wird erzeugt, das zu dem Integral des dritten Signals proportional ist, wenn die. Frequenz des Speisestroms über dem vorgewählten Wert ist, und das zu dem vierten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist. Das erste und das zweite Flußsignal bewirken die Regelung der Erzeugung des Speisestroms.

In noch einer weiteren Ausführungsform, die der unmittelbar vorstehend beschriebenen Ausführungsform gleicht, werden drei Flußachsen des Wechselstrommotors abgefühlt und benutzt, um unter Verwendung gleicher Schaltungen nach der Erfindung ein Erstachsenflußsignal, ein Zweitachsenflußsignal und ein Drittachsenflußsignal zu liefern.

Das System und das Verfahren nach der Erfindung sind insbesondere zur Verwendung in Wechselstrommotorantriebssystemen geeignet.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines herkömmlichen Wech

selrichters zum Erzeugen des Speisestroms variabler Größe und Frequenz, mit dem ein Wechselstrommotor gespeist wird,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bekannten Anord

nung zum Liefern eines Erstachsenflußsignals und eines Zweitachsenflußsignals, die den Erst- bzw. Zweitachsenfluß eines Wechselstrommotors angeben,

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Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Ausführungs

form des Systems und des Verfahrens nach der Erfindung zum Liefern eines Erstachsenflußsignals und eines Zweitachsenf lußsignals, die den Erst- bzw. Zweitachsenfluß eines Wechselstrommotors angeben, der in irgendeiner Position gemäß irgendeinem gültigen Leitungszustand des den Speisestrom liefernden Wechselrichters gestoppt werden kann, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist, wobei Flußspulen die zeitliche Änderung der Motorflußsignale liefern,

Fig. 4 gleicht der Ausführungsform von Fig. 3,

mit der Ausnahme, daß die Klemmenspannungen abgefühlt werden, um die zeitliche Änderung der Motorf lußs'ignale zu liefern,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer weiteren Aus

führungsform der Erfindung, die ein Erstachsenflußsignal und ein Zweitachsenf lußsignal erzeugt, welche den Erstachsenfluß bzw. den-Zweitachsenfluß eines Wechselstrommotors angeben, der in einer vorbestimmten festen Position gemäß einem vorbestimmten Leitungszustand des den Speisestrom liefernden Wechselrichters gestoppt ist, was bewirkt, daß kein Längsfluß erzeugt wird,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Aus

führungsform der Erfindung, die ein A-

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Achsenflußsignal, ein B-Achsenflußsignal und ein C-Achsenflußsignal ^er~· zeugt, welche den Fluß in der A-Achse, den Fluß in der B-Achse bzw. den Fluß in der C-Achse eines elektrischen Wechselstrommotors angeben, der in irgendeiner Position gemäß irgendeinem gültigen Leitungszustand des den Speisestrom liefernden Wechselrichters gestoppt werden kann, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist, wobei Flußspulen die zeitliche Änderung der Motorflußsignale liefern,

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Wechselstrom

motorantriebssystems, in welchem ein Drehungssoliwert benutzt wird und in welchem die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung zum Steuern der Erzeugung des dem Wechselstrommotor zugeführten Speisestroms benutzt werden, und

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines Wechselstrom

motorantriebssystems, in welchem einDrehmomentsollwert benutzt wird und in welchem die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung zum Steuern der Erzeugung des dem Wechselstrommotor zugeführten Speisestroms benutzt werden.

Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Wechselrichter, der insgesamt mit der Bezugszahl 10 bezeichnet ist und einen Speisestrom mit variabler Größe und Frequenz über Leitungen 12, und 16 an eine Belastung, wie beispielsweise einen Wech-

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selstrominduktionsmotor, abgibt, die insgesamt mit der Bezugszahl 18 bezeichnet ist. Ein ankommendes Gleichstromsignal I_D mit steuerbarer Größe wird dem Wechselrichter 10 auf einer ankommenden Leitung 20 und einer abgehenden Leitung 22 zugeführt. Der Wechselrichter 10 ist in eine positive Hälfte 24 und eine negative Hälfte 26 unterteilt.

Die positive Hälfte 24 und die negative Hälfte 26 haben jeweils drei Arme, wobei jeder Arm in der positiven bzw. negativen Hälfte ein leitungsgesteuertes Gleichrichterelement hat. (Selbstverständlich kann dieser Wechselrichter 10 zwei oder mehr als zwei Arme in jeder Hälfte haben.) Jedes leitungsgesteuerte Gleichrichterelement hat eine Anode (erste Leistungselektrode), eine Steuerelektrode und eine Katode (zweite Leistungselektrode)- Bekanntlich ist ein leitungsgesteuertes Gleichrichterelement normalerweise in dem nichtleitenden Zustand, es geht aber in den leitenden Zustand über, wenn das Potential an der Anode (ersten Leistungselektrode) gegenüber dem Potential an der Katode (zweiten Leistungselektrode) positiv ist und ein Steuerimpuls der Steuerelektrode zugeführt wird. Das leitungsgesteuerte Gleichrichterelement bleibt in dem leitenden Zustand, bis das Potential an der Katode gegenüber dem Potential an der Anode positiv wird. Die leitungsgesteuerten Gleichrichterelemente in der positiven Hälfte 24 und der negativen Hälfte 26 können von irgendeinem geeigneten Typ sein, wie beispielsweise Thyratrons, Quecksilberdampfgleichrichter, wie Ignitrons und Excitrons, und Thyristoren, wobei aber der Thyristor die bevorzugte Form ist.

Gemäß Fig. 1 hat die positive Hälfte 24 einen Thyristor 28 in einem ersten Arm, einen Thyristor 30 in einem zweiten Arm und einen Thyristor 32 in einem dritten Arm. Die Anoden der Thyristoren 28, 30 und 32 sind jeweils effektiv mit der ankommenden Leitung 20 verbunden. Die Anoden der Thyristoren 28, 30 und 32 können effektiv mit der ankommenden Lei-

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tung 20 über Drosseln (nicht gezeigt) verbunden sein. Die Katode des Thyristors 28 ist mit der Anode einer Sperrdiode 34 verbunden, deren Katode mit einer ersten Ausgangsklemme 36 verbunden ist. Die blemme 36 ist mit der Leitung 12 verbunden. Ebenso ist die Katode des Thyristors mit der Anode einer Sperrdiode 38 verbunden, deren Katode mit einer zweiten Ausgangsklemme 40 verbunden ist. Die ■ Klemme 40 ist mit der Leitung 14 verbunden. Die Katode des Thyristors 32 ist mit der Anode einer Sperrdiode 42 verbunden, deren Katode mit einer dritten Ausgangsklemme 44 verbunden ist. Die Klemme 44 ist mit der Leitung 16 verbunden.

Ein Kommutierungskondensator ist zwischen den Katoden jedes Thyristor-"Paares" in der positiven Hälfte 24 vorgesehen. Ein "Paar" ist hier als eine besondere Gruppe von zwei leitungsgesteuerten Gleichrichterelementen in einem Wechselrichter definiert, in welchem das Einschalten des einen das Leiten des anderen beenden soll. Es ist somit zu erkennen, daß es in der positiven Hälfte 24 drei "Paare" gibt. Ein Kommutierungskondensator.46 ist zwischen die Katoden der Thyristoren 28 und 30 geschaltet, ein Kommutierungskondensator 48 ist zwischen die Katoden der Thyristoren 30 und 32 geschaltet, und ein Kommutierungskondensator 50 ist zwischen die Katoden der Thyristoren 28 und 32 geschaltet.

Die negative Hälfte 26 hat ebenfalls drei Arme. In dem ersten Arm ist die Anode einer Sperrdiode 47 mit der ersten Ausgangsklemme 36 und ihre Katode mit der Anode eines Thyristors 49 verbunden. Die Kathode des Thyristors 49 ist effektiv mit der abgehenden Leitung 22 verbunden. In dem zweiten Arm ist die Anode einer Sperrdiode 51 mit der zweiten Ausgangsklemme 40 und ihre Katode mit der Anode eines Thyristors 52 verbunden. Die Katode des Thyristors 52 ist effektiv mit der abgehenden Leitung 22 verbunden. In dem

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dritten Arm ist die Anode einer Sperrdiode 54 mit der dritten Ausgangsklemme 44 und ihre Katode mit der Anode eines Thyristors 56 verbunden. Die Katode des Thyristors 56 ist effektiv mit der abgehenden Leitung 22 verbunden. Die Katoden der Thyristoren 49, 52 und 56 können effektiv mit der abgehenden Leitung 22 über Drosseln (nicht gezeigt) verbunden sein.

Ein Kommutierungskondensator ist zwischen den Anoden jedes Thyristorpaares in der negativen Hälfte 26 vorgesehen. Es ist zu erkennen, daß es in der negativen Hälfte 26 drei "Paare" gibt. Ein Kommutierungskondensator 58 ist zwischen die Anoden der Thyristoren 4 9 und 56 geschaltet, ein Kommutierungskondensator 60 ist zwischen die Anoden der Thyristoren 4 9 und 52 geschaltet, und ein Kommutierungskondensator 62 ist zwischen die Anoden der Thyristoren 52 und 56 geschaltet.

Das richtige Arbeiten des Wechselrichters 10 erfordert, daß einer der drei oberen Arme in dem leitenden Zustand ist und daß ein anderer Arm der drei unteren Arme ebenfalls in dem leitenden Zustand ist, damit der Speisestrom variabler Größe und Frequenz an den Motor 18 abgegeben werden kann. Es kann deshalb sechs mögliche gültige leitende Zustände für den Wechselrichter 10 geben, weil der Wechselrichter 10 drei Arme hat. Der Wechselrichter 10 kann, wie oben erwähnt, zwei oder mehr als zwei Arme oder Zweige haben. Daher würde beispielsweise ein Wechselrichter, der zwei Arme hat, zwei gültige leitende Zustände haben, ein Wechselrichter, der dre.i Arme hat, würde sechs gültige leitende Zustände haben, und ein Wechselrichter, der vier Arme hat, würde zwölf gültige leitende Zustände haben.

Der Motor 18 hat drei Ständerwicklungen A, B und C in Sternschaltung, denen der Speisestrom über die Leitungen 14, 16

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und 12 aus dem Wechselrichter 10 zugeführt wird. Für Darstellungszwecke sind der Thyristor 30 und die Sperrdiode 38 in dem zweiten Arm der positiven Hälfte 24 geschwärzt worden, um anzuzeigen, daß sie in dem leitenden Zustand sind. Ebenso sind die Sperrdiode 54 und der Thyristor 56 in dem dritten Arm der negativen Hälfte 26 ebenfalls geschwärzt, um anzuzeigen, daß sie in dem leitenden Zustand sind. Somit wird, wie durch die Pfeile gezeigt, der Speisestrom variabler Größe und Frequenz von dem Wechselrichter 10 über die zweite Ausgangsklemme 40 und die Leitung 14 an die Wicklung C des Motors 18 abgegeben. Der Speisestrom fließt durch die Wicklungen C und B des Motors 18, durch den dritten Arm der negativen Hälfte 26 über die Leitung 16, die dritte Ausgangsklemme 44, die Sperrdiode 54 und den Thyristor 56 und verläßt den Wechselrichter auf der abgehenden Leitung 22. .

Durch Wählen eines gültigen leitenden Zustandes durch Anlegen von Steuerimpulssignalen an die Thyristoren kann somit der Wechselrichter 10 einen Speisestrom liefern, der durch die gewünschten Ständerwicklungen des Motors 18 fließt. Die Bedeutsamkeit des vorgewählten leitenden Zustandes wird in der folgenden Erläuterung der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung deutlich werden. Für die vorliegenden Zwecke sei angemerkt, daß die Größe des Speisestroms durch die Größe des ankommenden Gleichstromsignals I_DC gesteuert wird, und daß die Frequenz des Speisestroms durch die Taktfolge der Steuerimpulssignale verändert wird, die den Thyristoren in der positiven und in der negativen Hälfte des Wechselrichters 10 zugeführt werden.

Damit der Motor 18 die gewünschte Drehung und das gewünschte Drehmoment erzeugt, muß der von dem Wechselrichter 10

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abgegebene Speisestrom eine geeignete Größe und Frequenz haben. Es gibt viele Steuersysteme zum Steuern der Größe und der Frequenz des Speisestroms, damit der Wechselstrommotor die gewünschte Drehung und das gewünschte Drehmoment erzeugt. Geeignete Regelsysteme sind in den Wechselstrommotorantriebssystemen von Fig. 7 und 8 vorhanden, die weiter unten erläutert sind.

Die Größe und die Richtung des Flusses, der in dem Wechselstrommotor 18 vorhanden ist, sind wichtige Parameter, die in jedem Zeitpunkt bekannt sein sollten, damit ein Speisestrom geliefert wird, der den Motor 18 veranlaßt, die gewünschte Drehung und das gewünschte Drehmoment zu erzeugen. Die Größe und die Richtung des Flusses geben den Wert des Drehmoments an, das der Motor 18 in irgendeinem bestimmten Betriebszeitpunkt erzeugen kann.

Fig. 2 zeigt eine herkömmliche Anordnung zum Liefern von Flußsignalen, die die Größe und die Winkelposition des Flusses des Motors 18 angeben. Das Messen der Klemmenspannungen des Motors 18 oder die Verwendung von Flußspulen sind Alternativen zum Messen der Größe und der Winkelposition des Motorflusses. Jede Lösung erzeugt ein Signal e über die zeitliche Änderung des Flusses, das einen Spannungswert gemäß der Gleichung e = N df/dt hat, wobei N eine Konstante und dT/dt die zeitliche Änderung des Flusses in derjenigen Wicklung des Motors 18, deren Klemmenspannung gemessen wird, bzw. in der Achse der Flußspule ist.

Wenn eine Flußspule benutzt wird, um den Wert des Flusses in dem Motor abzufühlen, ist die Größe der Ausgangsspannung e, die an den Klemmen der Flußspule vorhanden ist, zu der zeitlichen Änderung des Motorflusses längs der Achse der Flußspule proportional. Somit können die Große und die Richtung des Motorflusses, wenn der Motorfluß kein Gleich-

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stromfluß ist, in zwei Dimensionen festgestellt werden, indem eine Flußspule längs einer ersten Achse der Ständerwicklungen des Motors und eine Flußspule längs einer j zweiten Achse der Ständerwicklungen des Motors benutzt werden, wobei die erste Achse und die zweite Achse beispielsweise im wesentlichen orthogonal zueinander sein können.

Eine solche orthogonale Anordnung ist in Fig. 2 gezeigt, in der eine Flußspule 100 in der ersten Achse eine Ausgangsspannung an einer Klemme 102 liefert, die zu der zeitlichen Änderung des Flusses längs der Achse der Spule 100 proportional ist, die als die erste Achse des Motors 18 bezeichnet worden ist. In dem in Fig. 2 gezeigten Fall hat der Motor 18 drei Ständerwicklungen, nämlich eine Wicklung A, eine Wicklung B und eine Wicklung C, die in dem Motor 18 in einem gegenseitigen Winkelabstand angeordnet sind, der im wesentlichen gleich 120° ist. Die Flußspule 100 der ersten Achse ist körperlich in dem Motor so : befestigt, daß ihre Achse beispielsweise mit der Achse der Ständerwicklung A zusammenfällt. Daher ist die Spannung an der Klemme 102 zu der zeitlichen Änderung des Flusses der ersten Achse proportional, der durch den durch die Wicklung A fließenden Speisestrom erzeugt wird.

Eine Flußspule 104 in der zweiten Achse ist in diesem Fall körperlich so befestigt, daß sie zu der Flußspule 100 der ersten Achse in dem Motor 18 im wesentlichen orthogonal ist. Daher liefert die Flußspule 104 der zweiten Achse an einer Klemme 106 eine Spannung, deren Größe zu der Zweitachsenkomponente des Flußwertes proportional ist, der durch den durch die Wicklungen B und/oder C fließenden Speisestrom erzeugt wird.

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Die obige Gleichung für e zeigt, daß die Ausgangsspannung an der Klemme 102 zu der zeitlichen Änderung der Erstachsenflußkomponente in dem Motor 18 proportional ist. Infolgedessen kann das Erstachsenflußsignal erzeugt werden, indem das an der Klemme 102 vorhandene Signal integriert wird. Die Integration des an der Klemme 102 vorhandenen Signals erfolgt durch einen Integrierer, der insgesamt mit der Bezugszahl 108 bezeichnet ist. Der Integrierer 108 enthält einen Skalierwiderstand 110, der zwischen die Klemme 102 und einen invertierenden Eingang 112 eines Operationsverstärkers 114 geschaltet ist. Ein nichtinvertierender Eingang 116 des Operationsverstärkers 114 ist mit elektrisch Masse verbunden. Ein integrierender Kondensator 118 ist zwischen einen Ausgang 120 des Operationsverstärkers 114 und den invertierenden Eingang 112 geschaltet. Das Signal an der Ausgangsklemme 120 ist ein Integral des Signals der zeitlichen Änderung des Erstachsenflusses und somit zu dem in dem Motor 18 vorhandenen Erstachsenfluß proportional.

Ebenso wird ein Signal, das den in dem Motor 18 vorhandenen Zweitachsenfluß angibt, geliefert, indem das Signal der zeitlichen Änderung des Zweitachsenflusses integriert wird, das an der Klemme 106 der Zweitachsenflußspule 104 vorhanden ist. Das Signal der zeitlichen Änderung des Zweitachsenf lusses an der Klemme 106 wird durch einen Integrierer integriert, der insgesamt mit der Bezugszahl 126 bezeichnet ist. Ein Skalierwiderstand 128 ist zwischen die Klemme 106 der Zweitachsenflußspule 104 und einen invertierenden Eingang 130 eines Operationsverstärkers 132 geschaltet. Ein nichtinvertierender Eingang 134 des Operationsverstärkers 132 ist mit elektrisch Masse verbunden. Ein integrierender Kondensator 136 ist zwischen einen Ausgang 138 des Operationsverstärkers 132 und den invertierenden Eingang 130 geschaltet. Das Signal, das an dem Ausgang 138 vorhanden ist, ist ein Integral des Signals der zeitlichen Änderung

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des Zweitachsenflusses und daher zur dem Zweitachsenfluß des Motors 18 proportional.

Bekanntlich kann ein Wechselstrominduktionsmotor einen Flußsoliwert liefern, während er außerdem im wesentlichen null Drehung erzeugt, wenn die Frequenz des Speisestroms im wesentlichen null ist. Ein solcher Zustand ist beispielsweise vorhanden, wenn einer der Arme in der positiven Hälfte 24 des Wechselrichters 10 in dem leitenden Zustand gehalten wird, während ein anderer Arm in der negativen Hälfte 26 des Wechselrichters 10 ebenfalls über eine wesentliche Zeitspanne in dem leitenden Zustand gehalten wird. .Der an den Motor abgegebene Speisestrom ist somit im wesentlichen ein Gleichstromsignal. Die Größe dieses Speisegleichstroms steuert den Wert des Flusses, der in dem Motor erzeugt wird, da aber die Frequenz des Speisestroms im wesentlichen null ist, wird durch den Motor keine Drehung erzeugt, obgleich dieser einen Fluß erzeugt.

Die herkömmliche Flußdetektorschaltung von Fig. 2 liefert jedoch kein Erstachsenflußsignal und kein Zweitachsenflußsignal, die genau den Wert des Erst- bzw. Zweitachsengleichstromflusses angeben. Diese Ungenauigkeit für den Gleichstromflußzustand hat zwei Gründe. Erstens geht, wie die obige Gleichung zeigt, das Signal e der zeitlichen Änderung des Flusses, das durch die Flußspulen erzeugt wird, auf null, wenn die zeitliche Änderung des Flusses auf null geht, was der Fall ist, wenn ein Gleichstromfluß vorhanden ist. Es sei angemerkt, daß, wenn die zeitliche Änderung des Flusses null ist, der Wert des Flusses noch beträchtlich sein kann, was häufig der Fall ist, wenn der Motor einen beträchtlichen Fluß bei im wesentlichen null Drehung erzeugt.

Der zweite Grund liegt darin, daß herkömmliche Integrierer nicht in der Lage sind, den Wert eines konstanten Flußsig-

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nals über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Die Ungenauigkeiten beim Aufrechterhalten des Wertes des Flußsignals rühren u.a. von innerer Drift in dem Integrierer her, die durch die Bauelemente erzeugt wird, insbesondere durch den Verstärker und/oder die Integrierkondensatoren. In dem Fall, in welchem ein Gleichstromfluß über eine wesentliche Zeitspanne konstant ist, wird sich deshalb der Wert des Erst- und des Zweitachsenflußsignals aufgrund der Drift ändern, die den Integrierern der Anordnung von Fig. 2 von Haus aus eigen ist.

Dieselben Nachteile sind vorhanden, wenn die Klemmenspan- ' nungen des Motors 18 benutzt werden, um die zeitliche Änderung des in ihm erzeugten Flusses abzufühlen. Für Darstellungszwecke ist daher das Abfühlen der zeitlichen Änderung des Flusses unter Verwendung der Klemmenspannungen der Motorwicklungen der Verwendung von Flußspulen analog.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des verallgemeinerten Falles der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung zum Liefern eines Erst- und eines Zweitachsenflußsignals, die einen Erstachsenfluß bzw. einen Zweitachsenfluß in einem Wechselstrommotor angeben, selbst wenn der Motorfluß ein Gleichstromfluß ist. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung in dieser Ausführungsform ein erstes Signal liefern, das zu der zeitlichen Änderung des Flusses in dem Motor proportional ist. Ein zweites Signal wird geliefert/ das zu der Größe des Speisestroms proportional ist, mit welchem der Wechselstrommotor gespeist wird. Das Flußsignal wird erzeugt, das zu dem Integral des ersten Signals proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über einem vorgewählten Wert liegt, und das zu dem zweiten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert liegt.

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Gemäß Fig. 3 ist eine Erstachsenflußspule 200 körperlich in bezug auf die Ständerwicklungen des Motors 18 so angebracht, daß sie ein Ausgangs- oder erstes Signal an einer Klemme 202 liefert, dessen Spannung zu der zeitlichen Anderung des Flusses in einer ersten Achse proportional ist. Die Erstachsenflußspule 200 legt somit die erste Achse des Motors fest. Beispielsweise kann die Ers-tachsenflußspule 200 so angebracht sein, daß sie zu der Achse der Ständerwicklung A des Motors 18 parallel ist. In diesem'Fall würde die erste Achse mit der Achse der Wicklung A zusammenfallen.

Eine Zweitachsenflußspule 204 ist in bezug auf die Ständerwicklungen des Motors 18 so angebracht, daß sie ein Ausgangs- oder drittes Signal an einer Klemme 206 liefert, dessen Spannung zu der'zeitlichen Änderung des Flusses in einer zweiten Achse des Motors proportional ist. Die körperliche Ausrichtung der Flußspulen 200 und 204 kann, beispielsweise, im wesentlichen orthogonal sein, so daß sie Signale der zeitlichen Änderung des Flusses in der ersten Achse bzw. in der zweiten Achse liefern. Statt dessen kann die Flußspule 200 eine erste Achse festlegen, und die Flußspule 204 kann eine zweite Achse festlegen, die nicht orthogonal zueinander sind. _:

Das Signal der zeitlichen Änderung des Flusses in der ersten Achse an der Klemme 202 wird durch einen insgesamt mit der Bezugszahl 208 bezeichneten Integrierer integriert, wenn die Frequenz des Speisestroms über einem vorgewählten Frequenzwert liegt. Der vorgewählte Frequenzwert ist typischerweise ein Wert, unterhalb welchem der Integrierer 208 wegen der Integriererdrift nicht in der Lage wäre, den Wert des Erstachsenflußsignals über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Der vorgewählte Wert kann beispielsweise zu kleiner oder gleich 3 Hz in einem 60 Hz-System sein.

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Ein repräsentativer Wert für den vorgewählten Wert der Frequenz ist 0,5 Hz.

Ein erstes Steuersignal wird erzeugt, wenn beispielsweise der Integrierer 208 nicht in der Lage wäre, den Wert des Erstachsenflußsignals aufgrund der Integriererdrift über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Es gibt viele Parameter, die abgefühlt werden können, um anzuzeigen, wann dieser Zustand eingetreten ist. Beispielsweise kann das erste Steuersignal erzeugt werden, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Frequenzwert ist. Eine weitere Lösung besteht darin, das erste Steuersignal zu erzeugen, wenn der Motor 18 im wesentlichen null Drehung bei im wesentlichen null Drehmoment erzeugt. Eine weitere Lösung besteht darin, das erste Steuersignal zu liefern, wenn das durch den Motor 18 erzeugte Drehmoment unter einem vorgewählten Drehmomentwert ist und wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Frequenzwert ist. Eine weitere Lösung besteht bei einem Wechselstrommotorantrieb, bei dem mit einem Drehungssollwert gearbeitet wird, darin, das erste Steuersignal zu erzeugen, wenn die Drehmomentführungsgröße und von dem Drehungsreferenzsignal, dem Istdrehungssignal und dem Drehungsdifferenzsignal wenigstens zwei kleiner als vorbestimmte Werte sind. Das ist die Lösung, die in der Ausführungsform der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung benutzt wird, welche unten mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben ist und welche den Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung der Anmelderin bildet, für die die Priorität der US-Patentanmeldung Serial No. 32 855 vom 24.April 1979 in Anspruch genommen worden ist und auf die hier Bezug genommen wird. Eine weitere Lösung besteht bei einem Wechselstrommotorantrieb, bei welchem mit einem Drehmomentsollwert gearbeitet wird, darin, das erste Steuersignal zu liefern, wenn das Istdrehungssignal und das Drehmomentreferenzsignal kleiner als vorbestimmte Werte sind. Das ist die Lösung, die

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in der Ausführungsform der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung benutzt wird, welche in Fig. 8 gezeigt ist. Es sei angemerkt, daß das erste Steuersignal statt . dessen durch irgendeine der oben angegebenen Lösungen erzeugt werden könnte, wenn der betreffende umgekehrte Zustand auftritt, so daß das Vorhandensein des ersten Steuersignals anzeigen würde, daß der Integrierer 208 iri der Lage wäre, den Wert des Erstachsenflußsignals über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten.

Gemäß Fig. 3 verbindet ein elektronischer Schalter 214 einen Kontakt 210 normalerweise nicht mit einem Kontakt 212, ist aber so ausgebildet, daß er den Kontakt 210 mit dem Kontakt 212 verbindet, wenn das erste Steuersignal an einem Schalteingarig 213 vorhanden ist. Der elektronische Schalter 214 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, wie beispielsweise ein Bipolar- oder Feldeffekttransistorschalter oder ein elektromechanisches Relais.

Der Kontakt 212 ist mit einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 218 verbunden. Der Operationsverstärker 218 kann von irgendeinem geeigneten Typ herkömmlicher Bauart sein. Das Signal an der Klemme 202 (das zu der zeitlichen Änderung des Flusses in der ersten Achse proportional ist) wird über einen Skalierwiderstand 220 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 218 angelegt. Ein nichtinvertierender Eingang 222 des Operationsverstärkers 218 ist mit elektrisch Masse verbunden. Ein Integrierkondensator 224 ist zwischen einen Ausgang 226 des Operationsverstärkers 218 und den invertierenden Eingang geschaltet.

Wenn das erste Steuersignal nicht dem Schalteingang 213 zugeführt wird, ist der Schalter 214 geöffnet, wie oben angegeben. Wenn der Schalter 214 in dem geöffneten Zustand ist,

ist der Operationsverstärker 218 so geschaltet, daß er als Integrierer arbeitet und an seiner Ausgangsklemme 226 ein Signal liefert, das zu dem Integral der zeitlichen Änderung des Flusses in der ersten Achse proportional ist. Das Signal an der Ausgangsklemme 226 ist also zu dem Erstachsenf luß des Motors 18 proportional.

Die Größe des Flusses in dem Motor 18 ist zu der Größe des Speisestroms in dem Motor 18 proportional, wenn das durch den Motor 18 erzeugte Drehmoment unter einem vorbestimmten Drehmomentwert ist, und wenn die Frequenz des Speisestroms unter einem vorgewählten Wert ist.

Gemäß Fig. 3 wird ein zweites Signal, das zu derjenigen Komponente des Speisestroms proportional ist, die die Komponente des Flusses in der ersten Achse erzeugt, durch einen Erstachsenf lußkomponentengenerator 227, welcher unten erläutert ist, an einen Eingang 228 einer Signalteilerschaltung abgegeben, die insgesamt mit der Bezugszahl 230 bezeichnet ist. Die Signalteilerschaltung 230 hat einen Ausgang 232 und einen Teilerausgang 234. Die Signalteilerschaltung 230 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, typischerweise wird aber ein Widerstand 236 benutzt, der zwischen den Eingang 228 und den Teileraüsgang 234 geschaltet ist und ein Widerstand 238, der zwischen den Teilerausgang 234 und den Ausgang 232 geschaltet ist. Der Ausgang 232 ist mit dem Ausgang 226 des Operationsverstärkers 218 verbunden. Der Teilerausgang 234 ist mit der Klemme 210 des Schalters 214 verbunden. Der Schalter 214 kann auf das erste Steuersignal hin in den geschlossenen Zustand umgeschaltet werden.

Der Erstachsenflußkomponentengenerator 227 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um ein zweites Signal zu liefern, das zu derjenigen Komponente des Speisestroms proportional ist, die die Komponente des Flusses in der ersten Achse erzeugt. In der hier beschriebenen Ausführungsform wurde die

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er&te Achse ?c gew'^; :It, dae ue rci~ der Achse der StänderwicKiung ?· ce.s Motors ¹β zusammenfällt.. Eine geeignete Aus führung s form für; e'en .Erst achsenf lußkomponentengenera tor 227 enthält eiren Shunt 225, der so geschaltet ist, daß er den Speisestrom in der Wicklung A ab^ihlt und auf einer Leitung 22 3 ein Signal liefert, das zu der Größe des Speisestroms in der Wicklung A proportional i^t. Der Shunt 225 kann von irgendeinem geeigneten Ty;: herkömmli-. eher Bauart sein. Es sei daran erinnert, daf die Größe des Speisestroms in der Wicklung. A zu derjenigen Komponente des Speisestroms proportional ist, die die Komponente des Flusses in der ersten Achse erzeugt, wenn das c'iucch den Motor 18 erzeugte Drehmoment unter einem vorbestimmten Drehmomentwert ist und wenn die Frequenz des Speisestroms unter einem vorgewählten Wert ist. Daher isL das Signal auf der Leitung 22° zu dem zweiten Signal proportional, wenn dieser Zustaiu". vorhanden ist»

Die. Leituna 223 ist mit einem Eingang 221 des Ers';achse;ifluBkomponentengenerators 227 verbunden. In der Ausführimgsform von Fig. 3 kann der Eingang 221 direkt mit dent Eingang 228 der Signalteilorschaltung 230 verbunden sein. Daher ist das Signal auf der Leitung 223 das zweite Signal. Statt dessen :ann ein Verstärker (nicht gezeigt) herkömmlicher Bauart oder ein Dämpf· ..α gs glied herkömmlicher Bauart in dem Erstachsenflußkomponentengenerator 227 zwischen dem Eingang 221 und dem Eingang 2?o der Signalteilerschaltung 2 30 vorge5· neu sein, um da£ Signal auf der Leitung 223 zu skalieren, d.h. dessen Maß<=■ 'ab festzulegen.

Wenn das ers'e Steuerstand so. den Schalteingang 213 des Schalters 214 abgegeben w-rd und diesen veranlaßt, in den geschlossenen Zustand zu geh^n, wird das zweite Signal, das :iu der Größe desjenigen Tel ><? des Speisestroms proportional ist, der die Komponente des Flusses in der ersten Achse erx.ouut, effektiv an öon invertierenden Eingang 216 des Ope-

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rationsverstärkers 218 abgegeben. Es sei beachtet, daß der Widerstand 238 zwischen den Ausgang 226 und den invertierenden Eingang 216 des Operationsverstärkers 218 geschaltet ist. Diese Schaltungskonfiguration bewirkt, daß der Verstärker 218 als normaler Verstärker mit geeignetem Verstärkungsfaktor arbeitet, weil die Integrierwirkung, die durch den Kondensator 224 hervorgerufen wird, unterdrückt wird. Das an der Ausgangsklemme 226 des Operationsverstärkers 218 vorhandene Signal ist somit zu dem zweiten Signal proportional, wenn der Schalter 214 in den geschlossenen Zustand umgeschaltet ist. Infolgedessen ist das Signal an der Ausgangsklemme 226 zu dem Fluß in der ersten Achse proportional, wenn die Frequenz des Speisestroms über oder unter dem vorgewählten Wert liegt.

Es sei bemerkt, daß der Operationsverstärker 218 als ein Verstärker mit geeignetem Verstärkungsfaktor arbeitet, wenn der Schalter 214 in den geschlossenen Zustand umgeschaltet ist. Der Operationsverstärker 218 weist daher nicht die Driftprobleme auf, die er aufwiese, falls er als Integrierer arbeitete, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert wäre. Die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung liefern somit ein genaues Maß des Motorflusses bei sehr niedrigen Speisestromfrequenzen einschließlich Gleichstrom, vorausgesetzt, daß das durch den Motor erzeugte Drehmoment beinahe null ist.

Die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform zum Liefern des Zweitachsenf lußsignals gleichen im wesentlichen der Anordnung und dem Verfahren zum Liefern des Erstachsenflußsignals, die vorstehend beschrieben worden sind. Zu Darstellungszwecken ist die zweite Achse im wesentlichen orthogonal zu der ersten Achse gewählt worden, die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung von Fig. 3 sind jedoch in gleicher Weise in Fällen anwendbar, in denen diese Orthogonalitat

nicht besteht.

Das Signal der zeitlichen Änderung des Flusses in der zweiten Achse an der Klemme 206 wird durch einen insgesamt mit der Bezugszahl 282 bezeichneten Integrierer integriert, wenn die Frequenz des Speisestroms über einem vorgewählten Frequenzwert ist. Der vorgewählte Frequenzwert ist typischerweise ein Wert, unterhalb welchem der Integrierer 282 wegen der Integriererdrift und dgl. nicht in der Lage sein würde, den Wert des Zweitachsenflußsignals über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Ein repräsentativer Wert für den vorgewählten Wert der Frequenz ist 0,5 Hz.

Ein zweites Steuersignal wird beispielsweise erzeugt, wenn der Integrierer 282 nicht in der Lage wäre, aufgrund der Integriererdrift und dgl. den Wert des Zweitachsenflußsignals über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Es gibt viele Parameter, die abgefühlt werden können, um anzuzeigen, wann dieser Zustand eingetreten ist. Beispielsweise kann das zweite Steuersignal erzeugt werden, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Frequenzwert ist. Eine weitere Lösung besteht darin, das zweite Steuersignal zu erzeugen, wenn der Motor 18 im wesentlichen null Drehung bei im wesentlichen null Drehmoment erzeugt. Eine weitere Lösung besteht darin, das zweite Steuersignal zu liefern, wenn das durch den Motor 18 erzeugte Drehmoment unter einem vorgewählten Drehmomentwert ist und wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Frequenzwert ist. Eine zusätzliche Lösung bei einem Wechselstrommotorantrieb, in welchem mit einem Drehungssoliwert gearbeitet wird, besteht darin, das zweite Steuersignal zu erzeugen, wenn die Drehmomentführungsgröße und von dem Drehungsreferenzsignal, dem Istdrehungssignal und dem Drehungs-

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differenzsignal wenigstens zwei kleiner als vorbestimmte Werte sind- Das ist die Lösung, die in der unten erläuterten Fig. 7 benutzt wird. Eine weitere Lösung besteht bei einem Wechselstrommotorantrieb, in welchem mit einem Drehmomentsollwert gearbeitet wird, darin, das zweite Steuersignal zu liefern, wenn das Istdrehungssignal und das Drehmomentreferenzsignal kleiner als vorbestimmte Werte sind. Das ist die Lösung, die in der Ausführungsform der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung benutzt wird, die in Fig. 8 unten gezeigt sind. Andere Lösungen sind gleichermaßen möglich. Es sei angemerkt, daß das zweite Steuersignal stattdessen durch irgendeine der Lösungen erzeugt werden könnte, die oben angegeben sind, wenn der betreffende umgekehrte Zustand aufgetreten ist, so daß das Vorhandensein des zweiten Steuersignals anzeigen würde, daß der Integrierer 282 in der Lage sein würde, den Wert des Zweitachsenflußsignals über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten.

Gemäß Fig. 3 verbindet ein elektronischer Schalter 262 einen Kontakt 264 normalerweise nicht mit einem Kontakt 266, ist aber so ausgebildet, daß er den Kontakt 264 mit dem Kontakt 266 verbindet, wenn das zweite Steuersignal an einem Schalteingang 280 vorhanden ist. Der elektronische Schalter 262 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, beispielsweise ein Bipolar- oder Feldeffekttransistorschalter oder ein elektromechanisches Relais.

Der Kontakt 26 4 ist mit einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 254 verbunden. Der Operationsverstärker 254 kann von irgendeinem geeigneten Typ herkömmlicher Bauart sein. Das Signal an der Klemme (das zu der zeitlichen Änderung des Flusses in der zweiten Achse proportional ist) wird über einen Skalierwiderstand 250 an den invertierenden Eingang 252 des

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Operationsverstärkers 254 abgegeben. Der nichtinvertierende Eingang 256 des Operationsverstärkers 254 ist mit elektrisch Masse verbunden. Ein Integrierkondensator ist zwischen einen Ausgang 258 des Operationsverstärkers 254 und dessen invertierenden Eingang 252 geschaltet..

Wenn das zweite Steuersignal nicht an den Schalteingang 280 abgegeben wird/ ist der Schalter 262 in dem offenen Zustand, wie oben dargelegt. Wenn der Schalter 262 in dem offenen Zustand ist, ist der Operationsverstärker so geschaltet, daß er als Integrierer arbeitet und an der Ausgangsklemme 258 ein Signal liefert, das zu dem Integral der zeitlichen Änderung des Flusses in der zweiten Achse proportional ist. Das Signal an der Ausgangsklemme 258 ist also zu dem Fluß des Motors 18 in der zweiten Achse proportional.

Die Größe des Flusses in dem Motor 18 ist, wie oben erwähnt, zu der Größe des Speisestroms in dem Motor 18 proportional, wenn das durch den Motor 18 erzeugte Drehmoment unter einem vorbestimmten Drehmomentwert ist und wenn die Frequenz des Speisestroms unter einem vorgewählten Wert ist.

Gemäß Fig. 3 wird ein viertes Signal, das zu derjenigen Komponente des Speisestroms proportional ist, die die Komponente des Flusses in der zweiten Achse erzeugt, durch einen Zweitachsenflußkomponentengenerator 284, der unten erläutert ist, an einen Eingang 272 einer Signalteilerschaltung angelegt, die insgesamt mit der Bezugszahl 270 bezeichnet ist. Die Signalteilerschaltung 270 hat einen Ausgang 274 und einen Teilerausgang 268. Die Signalteilerschaltung 270 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, typischerweise enthält sie aber einen Widerstand 276, der zwischen den Eingang 272 und dem Teilerausgang 268 geschaltet ist, und einen Widerstand

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278, der zwischen den Teilerausgang 268 und den Ausgang 274 geschaltet ist. Der Ausgang 274 ist mit dem Ausgang 258 des Operationsverstärkers 254 verbunden. Der Teilerausgang 268 ist mit der Klemme 266 des Schalters 262 verbunden. Der Schalter 262 kann auf das zweite Steuersignal hin in den geschlossenen Zustand umgeschaltet werden.

Der Zweitachsenflußkomponentengenerator 284 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um das vierte Signal zu liefern, das zu derjenigen Komponente des Speisestroms proportional ist, die die Komponente des Flusses in der zweiten Achse erzeugt. In der hier beschriebenen Ausführungsform wurde die zweite Achse so gewählt, daß sie zu der ersten Achse im wesentlichen orthogonal ist, welch letztere mit der Achse der Ständerwicklung A des Motors 18 zusammenfällt. Es sei angemerkt, daß die Wicklung C um ungefähr 120 im Uhrzeigersinn gegen die Wicklung A versetzt ist ,und daß die Wicklung B um ungefähr 120 im Gegenuhrzeigersinn gegen die Wicklung A versetzt ist.

Eine geeignete Ausfuhrungsform für den Zweitachsenflußkomponentengenerator 284 enthält einen Shunt 286, der so geschaltet ist, daß er den Speisestrom in der Wicklung C abfühlt und auf einer Leitung 288 ein Signal liefert, das zu der Größe des Speisestroms in der Wicklung C proportional ist. Der Shunt 286 kann von irgendeinem geeigneten Typ herkömmlicher Bauart sein. Ein Shunt 290 ist so geschaltet, daß er den Speisestrom in der Wicklung B abfühlt und auf einer Leitung 292 ein Signal liefert, das zu der Größe des Speisestroms in der Wicklung B proportional ist. Die Leitung 288 ist als ein erster Eingang mit einem Summierer 294 verbunden, und die Leitung 292 ist als ein zweiter Eingang mit dem Summierer 2 94 verbunden. Der Summierer 294 ist von herkömmlicher Bauart. Das Ausgangssignal des Summierers 294 wird an einen Eingang 296 eines Dämpfungsgliedes 29 8 herkömm-

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licher Bauart angelegt. Das Dämpfungsglied 298 dämpft das an seinen Eingang 296 angelegte Signal in einem vorbestimmten Ausmaß und gibt dieses gedämpfte Signal an einem mit einer Leitung 299 verbundenen Ausgang ab. Ein geeigneter vorbestimmter Dämpfungsgrad für den vorliegenden Fall, in welchem die Wicklungen B und C in entgegengesetzten Drehrichtungen gegenüber der Wicklung A jeweils um 120° versetzt sind, beträgt 0,577. Dieser vorbestimmte Dämpfungsgrad bewirkt, daß das Signal auf der Leitung 299 im wesentlichen proportional zu derjenigen Komponente des Speisestroms ist, die die Zweitachsenkomponente des in dem Motor 18 erzeugten Flusses erzeugt. Somit ist das Signal auf der Leitung 299 zu dem vierten Signal proportional. Es ist klar, daß sich dieser Wert für den vorbestimmten Dämpfungsgrad ändern würde, wenn die Orientierung der zweiten Flußachse in bezug auf die Wicklungen B und C geändert würde.

Die Leitung 299 ist mit einem Eingang 297 des Zweitachsenf lußkomponentengenerators 284 verbunden. In der Ausführungsform von Fig. 3 ist der Eingang 297 direkt mit dem Eingang 272 der Signalteilerschaltung 270 verbunden. Das Signal auf der Leitung 299 ist daher das zweite Signal. Stattdessen kann ein Verstärker herkömmlicher Bauart oder ein Dämpfungsglied herkömmlicher Bauart in dem Zweitachsenflußkomponentengenerator 284 zwischen dem Eingang 297 und dem Eingang 272 der Signalteilerschal- , tung 270 angeordnet sein, um eine Skalierung des Signals auf der Leitung 299 vorzunehmen (nicht dargestellt).

Wenn das zweite Steuersignal an den Schalteingang 280 des Schalters 262 angelegt wird, was zur Folge hat, daß dieser in den geschlossenen Zustand geht, wird das vierte Signal, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Flußkomponente in der zweiten Achse erzeugt, effektiv an den invertie-

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renden Eingang 252 des Operationsverstärkers 254 angelegt. Es sei beachtet, daß der Widerstand 278 zwischen den Ausgang 2 58 und den invertierenden Eingang 252 des Operationsverstärkers 254 geschaltet ist. Diese Schaltungskonfiguration bewirkt, daß der Verstärker 254 als normaler Verstärker mit geeignetem Verstärkungsfaktor arbeitet, weil die Integrierwirkung, die durch den Kondensator 260 hervorgerufen wird, unterdrückt wird. Das Signal, das an der Ausgangsklemme 258 des Operationsverstärkers 254 vorhanden ist, ist daher zu dem vierten Signal proportional, wenn der Schalter 262 in den geschlossenen Zustand getrieben ist. Infolgedessen ist das Signal an der Ausgangsklemme 25 8 zu dem Fluß in der zweiten Achse proportional, wenn die Frequenz des Speisestroms über oder unter dem vorgewählten Wert liegt.

Es sei beachtet, daß der Operationsverstärker 254 als Verstärker mit geeignetem Verstärkungsfaktor/arbeitet, wenn der Schalter 262 in den geschlossenen Zustand umgeschaltet ist. Der Operationsverstärker 254 hat daher nicht die Driftprobleme, die er haben würde, falls er als Integrierer arbeiten würde, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert liegen würde. Die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung liefern somit ein genaues Maß des Motorflusses bei sehr niedrigen Speisestromfrequenzen einschließlich Gleichstrom, vorausgesetzt, daß das durch den Motor erzeugte Drehmoment beinahe null ist. / (Verstärker)

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung, bei der die Erstachsenflußspule 200 und die Zweitachsenflußspule 204 durch Schaltungen ersetzt worden sind, die das erste bzw. das dritte Signal durch Abfühlen der Klemmenspannungen des Motors 18 liefern. In den Fig. 3 und 4 tragen gleiche Teile gleiche Bezugszahlen, und diese Teile werden

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deshalb hier nicht ausführlich erläutert. Vielmehr werden lediglich die Teile in dem gestrichelten Käsen 302 und in dem gestrichelten Kasten 350 ausführlich erläutert. .

Der gestrichelte Kasten 302 umschließt die Schaltung, die die Erstachsenflußspule 200 ersetzt und das erste Signal liefert, das zu der zeitlichen Änderung des Flusses In der ersten Achse proportional ist, indem sie die Klemmenspannungen der Ständerwicklung A des Motors 18 abfühlt. Ein Skalierwiderstand 304 ist auf einer Seite mit der zu dem Sternpunkt entgegengesetzten Seite der Wicklung A verbunden, während seine andere Seite mit einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 306 verbunden ist. Der Operationsverstärker 306 ist von herkömmlichem Aufbau. Ein Skalierwiderstand 308 ist auf einer Seite mit der Sternpunktsverbindung der Wicklung A und auf seiner anderen Seite mit einem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 306 verbunden. Ein Widerstand 310 ist zwischen den nichtinvertierenden Ein- ■ gang des Operationsverstärkers 306 und die Systemmasse geschaltet. Der Operationsverstärker 306 ist so ausgebildet, daß er als Verstärker mit geeignetem Verstärkungsfaktor arbeitet, indem ein Widerstand 312 zwischen seinen invertierenden Eingang und seinen Ausgang geschaltet ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 306 ist mit der Leitung 202 verbunden und liefert auf dieser das erste Signal.

Der gestrichelte Kasten 350 umschließt die Schaltung, die die Zweitachsenflußspule 204 ersetzt und das dritte Signal liefert, das zu der zeitlichen Änderung des Flusses in der zweiten Achse proportional ist, indem sie die Klemmenspannungen der Ständerwicklungen B und C des Motors 18 abfühlt. Ein Skalierwiderstand 352 ist auf einer Seite mit der von dem Sternpunkt abgewandten Seite der Wicklung C und auf seiner anderen Seite mit einem in-

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vertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 356 verbunden. Der Operationsverstärker 356 ist von herkömmlicher Bauart. Ein Skalierwiderstand 354 ist auf einer Seite mit der zu dem Sternpunkt entgegengesetzten Seite der Wicklung B und auf seiner anderen Seite mit einem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 356 verbunden. Ein Widerstand 358 ist zwischen den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 356 und die Systemmasse geschaltet. Der Operationsverstärker ist so ausgebildet, daß er als Verstärker mit geeignetem Verstärkungsfaktor arbeitet, indem ein Widerstand 360 zwischen seinen invertierenden Eingang und seinen Ausgang geschaltet worden ist. Die Werte der Widerstände 358 und 360 sind so gewählt, daß das Signal an dem Ausgang des Verstärkers 356 zu der zeitlichen Änderung des Flusses in der zweiten Achse proportional ist. In der Ausführungsform von Fig. 4 kann der Widerstand 360 beispielsweise einen Wert haben, der gleich dem 0,577-fachen des Wertes des Widerstands 312 ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 356 ist mit der Leitung 206 verbunden und liefert auf dieser das dritte Signal.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung. Der Wechselrichter 10 liefert, wie oben dargelegt, den Speisestrom an gewünschte Ständerwicklungen in dem Motor 18 gemäß dem leitenden Zustand der Thyristoren in dem Wechselrichter 10. Wenn der leitende Zustand der Thyristoren in dem Wechselrichter 10 so gewählt ist, daß der Speisestrom durch ausgewählte Ständerwicklungen fließt, wenn die Frequenz des Speisestroms im wesentlichen null ist, und wenn die Flußspulen so angebracht sind, daß sie den Motorfluß so abfühlen, daß nur eine Flußspule benötigt wird, um den Fluß abzufühlen, der vorhanden ist, wenn ein vorbestimmter leitender Zustand des Wechselrichters 10 auftritt, muß daher nur der Integrierer, der mit die-

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ser Flußspule verbunden ist, in der Lage sein, als Verstärker mit geeignetem Verstärkungsfaktor zu arbeiten, um das gewünschte Flußsignal zu erzeugen. Das ist in der Ausführungsform von Fig. 5 der Fall.

In Fig. 1 ist gezeigt, daß der Strom durch die Ständerwicklung C zu der Ständerwicklung B des Motors 18 fließt, wenn der vorbestimmte leitende Zustand des Wechselrichters 10 vorhanden ist, wie er durch die geschwärzten Symbole der gesteuerten Gleichrichter und die geschwärzten Symbole der Sperrdioden dargestellt ist. Das wird hier als der vorbestimmte leitende Zustand für den Motor 18 bezeichnet, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist und wenn die Größe des durch den Motor 18 erzeugten Drehmoments unter einem vorgewählten Drehmomentwert ist. Es sei jedoch angemerkt, daß andere vorbestimmte leitende Zustände ausgewählt werden können, wenn die Orientierung der Flußspulen in dem Motor 18 so geändert wird, daß nur eine Flußspule benötigt wird, um den Wert des Flusses abzufühlen, wenn der vorbestimmte leitende Zustand vorhanden ist.

Gemäß Fig. 5 ist eine Erstachsenflußspule 500 so angeordnet, daß sie mit der Wicklung A des Motors 18 im wesentlichen in Phase ist. Eine Zweitachsenflußspule 502 ist so angeordnet, daß sie zu der Erstachsenflußspule 500 im wesentlichen orthogonal ist und auf die Zweitachsen— flußkomponente anspricht, die vorhanden ist, wenn der Speisestrom durch die Wicklung B und/oder die Wicklung C fließt.

Bezüglich der Zweitachsenflußspule 502 ist zu erkennen, daß kein Fluß in der ersten Achse vorhanden ist, wenn der Speisestrom über die Wicklung C zur Wicklung B fließt, weil die Erstachsenflußkomponente, die durch die Wicklung C erzeugt wird, durch die Erstachsenflußkompo-

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nente, die durch die Wicklung B erzeugt wird, ausgelöscht wird. Wenn ein vorbestimmter leitender Zustand so gewählt, wird, daß der Speisestrom nur über die Wicklung C zur Wicklung B fließt, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert liegt, müssen daher nur die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung, die der Zweitachsenflußspule 502 zugeordnet sind, so ausgebildet sein, daß ein übergang von einem Integrierer zu einem Verstärker mit geeignetem Verstärkungsfaktor erfolgt, um das gewünschte Zweitachsenflußsignal zu erzeugen. Der vorgewählte Frequenzwert kann in einem 60 Hz-System kleiner oder gleich 3 Hz sein. Ein weiterer praktischer Wert für den ausgewählten Wert der Frequenz ist 0,5 Hz.

Ein Steuersignal wird beispielsweise erzeugt, wenn der Integrierer für den Zweitachsenfluß nicht in der Lage sein würde, wegen der Integriererdrift den Wert des Zweitachsenf lußsignals über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Es gibt viele Parameter, die abgefühlt werden können, um anzuzeigen, wann dieser Zustand aufgetreten ist. Beispielsweise kann das Steuersignal erzeugt werden, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Frequenzwert ist. Eine weitere Lösung besteht darin, das Steuersignal zu erzeugen, wenn der Motor 18 im wesentlichen null Drehung bei im wesentlichen null Drehmoment erzeugt. Eine weitere Lösung besteht darin, das Steuersignal zu liefern, wenn das durch den Motor 18 erzeugte Drehmoment unter einem vorgewählten Drehmomentwert ist und wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Frequenzwert liegt. Eine zusätzliche Lösung bei einem Wechselstrommotorantrieb, bei welchem mit einem Drehungssollwert gearbeitet wird, besteht darin, das Steuersignal zu erzeugen, wenn die Drehmomentführungsgröße und von dem Drehungsreferenzsignal, dem Istdrehungssignal und dem Drehungsdifferenzsignal wenigstens zwei kleiner als vorbestimmte Werte sind. Das ist die Lösung, die in der Ausfuhrungsform der

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Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung benutzt wird, welche in Fig. 7 gezeigt und weiter unten erläutert ist. Eine weitere Lösung bei einem Wechselstrommotorantrieb, bei welchem ein Drehmomentsollwert benutzt wird, besteht darin, das Steuersignal zu liefern, wenn das Istdrehungs-^ signal und das Drehmomentreferenzsignal kleiner als vorbestimmte Werte sind. Das ist die Lösung, die in der Ausführungsform der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung benutzt wird, welche in Fig. 8 gezeigt und weiter unten erläutert ist. Es sei angemerkt, daß das Steuersignal stattdessen durch irgendeine der oben angegebenen Lösungen erzeugt werden könnte, wenn der betreffende umgekehrte Zustand aufgetreten ist, so daß das Vorhandensein des Steuersignals anzeigen würde, daß der Integrierer in der Lage sein würde, den Wert des Zweitachsenflußsignals über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten.

In Fig. 5 verbindet ein elektronischer Schalter 518 einen Kontakt 520 normalerweise nicht mit einem Kontakt 5 32, ist aber so ausgebildet, daß er den Kontakt 520 mit dem Kontakt 532 verbindet, wenn das Steuersignal an einem Schalteingang 521 vorhanden ist. Der elektronische Schalter 518 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, beispielsweise ein Bipolar- oder Feldeffekttransistorschal- ' ter oder ein elektromechanisches Relais.

Der Kontakt 520 ist mit einem invertierenden Eingang 508 eines Operationsverstärkers 510 verbunden. Der Operationsverstärker 510 kann von irgendeinem geeigneten Typ herkömmlicher Bauart sein. Das Signal für die zeitliche Änderung des Flusses in der zweiten Achse, das an einer Klemme 504 der Zweitachsenflußspule 502 vorhanden ist, wird über einen Skalierwiderstand 506 an den invertierenden Eingang 508 des Operationsverstärkers 510 angelegt. Der nichtinvertierende Eingang 512 des Operationsver-

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stärkers 510 ist mit elektrisch Masse verbunden. Ein Ausgang 514 des Operationsverstärkers 510 ist über einen Integrierkondensator 516 mit dem invertierenden Eingang verbunden. Wenn der Schalter 518 in dem geöffneten Zustand ist, ist daher der Operationsverstärker 510 in Integrierschaltung und erzeugt das Zweitachsenflußsignal an der Ausgangsklemme 514, das zu dem von der Zweitachsenflußspule 502 gelieferten Signal der zeitlichen Änderung des Flusses in der zweiten Achse proportional ist.

Ein Signal, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Zweitachsenkomponente des Motorflusses erzeugt, wird an einen Eingang 528 einer Signalteilerschaltung abgegeben, die insgesamt mit der Bezugszahl 526 bezeichnet ist. Ein Zweitachsenflußkomponentengenerator 523 liefert das Signal, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Zweitachsenkomponente des Motorflusses erzeugt. Der Zweitachsenflußkomponentengenerator 523 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um ein Signal zu liefern, das zu derjenigen Komponente des Speisestroms proportional ist, die die Komponente des Flusses in der zweiten Achse erzeugt. In der vorliegenden Ausführungsform von Fig. 5 wurde die zweite Achse so gewählt, daß sie zu der ersten Achse im wesentlichen orthogonal ist, wobei die erste Achse so gewählt wurde, daß sie mit der Achse der Ständerwicklung A des Motors 18 zusammenfällt. Es sei angemerkt, daß die Wicklung C um ungefähr 120° im Uhrzeigersinn gegen die Wicklung A versetzt ist und daß die Wicklung B um ungefähr 120° im Gegenuhrzeigersinn gegen die Wicklung A versetzt ist.

Eine geeignete Ausführungsform für den Zwextachsenflußkomponentengenerator 523 enthält einen Shunt 580, der so geschaltet ist, daß er den Speisestrom in der Wicklung C abfühlt und auf einer Leitung 582 ein Signal lie-

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fert, das zu der Größe des Speisestroms in der Wicklung C proportional ist. Der Shunt 580 kann von irgendeinem geeigneten Typ herkömmlicher Bauart sein. Ein Shunt 584 ist so angeordnet, daß er den Speisestrom in der Wicklung B abfühlt und auf einer Leitung 586 ein Signal liefert, das zu der Größe des Speisestroms in der Wicklung B proportional ist. Die Leitung 582 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Summierers 588 verbunden und eine Leitung 586 ist mit einem invertierenden Eingang des Summierers 588 verbunden. Der Summierer 5 88 ist von herkömmlicher Bauart. Das Ausgangssignal des Summierers 588 wird an einen Eingang 590 eines Dämpfungsgliedes 592 herkömmlicher Bauart angelegt. Das Dämpfungsglied 592 dämpft das an seinen Eingang 590 angelegte Signal um einen vorbestimmten Dämpfungsgrad und gibt dieses gedämpfte Signal an einem Ausgang ab, der mit einer Leitung 594 verbunden ist. Ein geeigneter vorbestimmter Dämpfungsgrad für den vorliegenden Fall, in welchem die Wicklungen B und C jeweils um 120 in entgegengesetzten Drehrichtungen gegenüber der Wicklung A versetzt sind, beträgt 0,577. Dieser vorbestimmte Dämpfungsgrad bewirkt, daß das Signal auf der Leitung 594 zu derjenigen Komponente des Speisestroms im wesentlichen proportional ist, die die Zweitachsenkomponente des in dem Motor 18 erzeugten Flusses erzeugt. Es ist klar, daß dieser Wert für den vorbestimmten Dämpfungsgrad geändert würde, wenn die Orientierung der zweiten Flußachse in bezug auf die Wicklungen B und C geändert würde.

Die Leitung 59 4 ist mit einem Eingang 596 des Zweitachsenf lußkomponentengenerator s 523 verbunden. In der Ausführungsform von Fig. 5 ist der Eingang 596 direkt mit dem Eingang 528 der Signalteilerschaltung 526 verbunden. Stattdessen kann ein Verstärker (nicht gezeigt) herkömmlicher Bauart oder ein Dämpfungsglied herkömmlicher Bauart in dem Zweitachsenflußkomponentengenerator 523 zwischen dem Eingang 596 und dem Eingang 528 der Signal-

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teilerschaltung 526 angeordnet sein, um das Signal auf der Leitung 594 zu skalieren.

Ein weiteres alternatives Verfahren zum Realisieren des Zveitachsenflußkomponentengenerators 523 kann aus einer festen Referenzspannungsquelle bestehen. In dem betrachteten Fall, in welchem der Wechselrichter in einem vorbestimmten leitenden Zustand gestoppt wird, wenn der Stromwert ebenfalls durch die Steuerung auf einen festen Leerlaufstromwert gezwungen wird, wenn der Schalter 518 geschlossen wird, ist die Größe des Motorstroms bekannt und braucht nicht gemessen zu werden. In diesem Fall ist das an der Leitung 528 erforderliche Signal eine Konstante und kann durch eine feste Referenzquelle, beispielsweise durch die Verwendung eines ohmschen Spannungsteilers, geliefert werden.

Ein Ausgang 530 der Signalteilerschaltung 526 ist mit dem Ausgang 514 des Operationsverstärkers 510 verbunden. Die Signalteilerschaltung 526 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein. Beispielsweise kann ein Widerstand 532 zwischen dem Eingang 528 und einem Teilerausgang 524 vorgesehen sein, und ein Widerstand 534 kann zwischen dem Teilerausgang 524 und dem Ausgang 530 vorgesehen sein.

Wenn das Steuersignal an dem Schalteingang 521 vorhanden ist, wird der elektronische Schalter 518 veranlaßt, in den geschlossenen Zustand zu gehen. Das Signal, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Zweitachsenkomponente des Flusses auf der Leitung 528 erzeugt, wird effektiv dem invertierenden Eingang 508 des Operationsverstärkers 510 zugeführt. Es sei angemerkt, daß der Schalter 518, wenn er geschlossen ist, außerdem bewirkt, daß der Widerstand 534 zwischen den invertierenden Eingang 508 und den Ausgang 514 des Operationsverstärkers 510 geschaltet wird. Der Widerstand

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534 überdeckt den Kondensator 516 und bewirkt, daß der Operationsverstärker 510 als Verstärker mit geeigneter Verstärkung arbeitet.

Das Steuersignal bewirkt, beispielsweise, außerdem, daß eine Vorbestimmter-Leitungszustand-Sfeufe 560 den Wechselrichter 10 veranlaßt, an den Motor 18 einen Speisestrom abzugeben, welcher einen Fluß erzeugt, der nur eine Zweitachsenkomponente hat. Beispielsweise kann die Vorbestimmter-Leitungszustand-Stufe 560 bewirken, daß der Wechselrichter 10 periodisch betätigt wird und einen Speisestrom an den Motor 18 abgibt, der über die Wicklung C zur Wicklung B des Motors 18 fließt. Die Vorbestimmter-Leitungszustand-Stufe 560 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein. Eine geeignete Form für die Vorbestimmter-Leitungszustand-Stufe 560 ist die eines spannungsgeregelten Oszillators, eines nichtzirkulierenden Schieberegisters und einer zugeordneten Steuerschaltung, die den Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung der Anmelderin bildet, für die die Priorität der US-Patentanmeldung Serial No. 32 894 vom 24. April 1979 in Anspruch genommen worden ist und auf die hier Bezug genommen wird.

Wenn das Steuersignal vorhanden ist, ist somit das Ausgangssignal an dem Ausgang 514 das Zweitachsenflußsignal, welches ein Maß für den Wert des Zweitachsenflusses des Motors 18 bei sehr niedrigen Speisestromfrequenzen einschließlich Gleichstrom ist, solange das durch den Motor erzeugte Drehmoment unter einem vorbestimmten Drehmomentwert ist.

Die Schaltungsanordnung der Ausführungsform von Fig. 5 zum Liefern des Erstachsenflußsignals ist mit der Schaltungsanordnung der herkömmlichen Anordnung von Fig. 2 zum Liefern des Erstachsenflußsignals identisch, mit Ausnahme

des zusätzlichen Widerstands 540 in der Ausführungsform von Fig. 5. In den Fig. 2 und 5 tragen gleiche Teile gleiche Bezugszahlen und werden hier nicht erläutert. Der Widerstand 540 ist zwischen den invertierenden Eingang und den Ausgang 120 des Operationsverstärkers 114 geschaltet.

Wenn der Motor 18 in einer festen Position gestoppt wird, die dem vorbestimmten leitenden Zustand des Wechselrichters 10 entspricht, ist der Motorfluß in der ersten Achse null. Infolgedessen ist die zeitliche Änderung der Flußkomponente in der ersten Achse ebenfalls null. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 114 wird bei nicht vorhandenem Widerstand 540 eine genaue Darstellung des Flusses in der ersten Achse für lange Zeitspannen nur dann sein, wenn der Operationsverstärker 114 keine Drift oder Abweichung hat. Der Widerstand 540, der einen großen ohmschen Wert hat, kann hinzugefügt werden, um das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 114 bei Nichtvorhandensein eines Eingangssignals an der Klemme 102 auf 0 V zu halten. Indem beispeilsweise ein sehr großer ohmscher Wert für den Widerstand 540 verwendet wird, kann der Operationsverstärker 114 als ein idealer Integrierer bis hinunter zu sehr niedrigen Speisestromfrequenzen, beispielsweise von weniger als 1 Hz, arbeiten und trotzdem nur ein kleines Störausgangssignal aufgrund der Gleichstromabweichung und Drift haben.

Es sei angemerkt, daß die erste und die zweite Achse der Ausführungsform der Erfindung von Fig. 5 in bezug aufeinander gedreht oder umgekehrt werden können, solange die Gleichstromflußkomponente nur in derjenigen Achse liegt, die durch die dem Operationsverstärker 510 zugeordnete Schaltungsanordnung abgefühlt wird.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung, die Ausgangssignale lie-

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fern, welche genaue Meßwerte des Flusses in der A-Achse, des Flusses in der B-Achse und des Flusses in der C-Achse eines dreiphasigen Motors 18 mit Ständerwicklungen A, B und C sind. Die Schaltungsanordnung für jede Achse der Ausführungsform von Fig. 6 entspricht der der Ständerwicklung A des Motors 18 zugeordneten Schaltungsanordnung, die in Fig. 3 gezeigt ist. Es sei außerdem angemerkt, daß die Flußspulen, die in der Schaltungsanordnung von Fig. 6 für die Ständerwicklungen A, B bzw. C benutzt werden, entfernt werden können und daß die Klemmenspannungen der betreffenden Ständerwicklungen statt dessen in der Weise gemessen werden können, wie sie für die der Ständerwicklung A des Motors 18 der Ausführungsform von Fig. 4 zugeordnete Schaltungsanordnung gezeigt worden ist.

Da die Schaltungsanordnungen von Fig. 6 zum Liefern eines Flußsignals, das die Motorständerwicklung' angibt, die abgefühlt wird, identisch sind und außerdem mit der Schaltungsanordnung identisch sind, die der Ständerwicklung A des Motors 18 von Fig. 3 zugeordnet ist (und für den Fall, in welchem die Klemmenspannungen durch die der Ständerwicklung A des Motors 18 von Fig. 4 zugeordnete Schaltungsanordnung abgefühlt werden), wird im folgenden nur eine kurze Erläuterung der der Ständerwicklung A von Fig. 6 zugeordneten Schaltungsanordnung gegeben. Diese Erläuterung gilt in gleicher Weise für die Schaltungsanordnungen, die den Ständerwicklungen B und C der Ausführungsform von Fig. 6 zugeordnet sind.

Bevor die Ausführungsform von Fig. 6 im einzelnen erläutert wird, sei angemerkt, daß die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung das Schaffen einer Schaltung und eines Verfahrens zum Liefern eines Flußsignals irgendeiner Ständerwicklung oder Flußachse eines Wechselstrommotors betreffen und nicht auf dreiphasige Motoren oder auf ein Maximum von drei Achsen begrenzt sind. Vier

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oder mehr als vier Phasen oder Achsen können vorhanden sein. Es brauchen auch nicht die Achsen, die abgefühlt werden, im wesentlichen gleiche Abstände voneinander zu haben. Nur für Darstellungszwecke sind die Ständerwicklungen A, B und C der Ausfuhrungsform von Fig. 6 in 120°-Intervallen voneinander entfernt angeordnet.

Eine Flußspule 602 für die A-Achse ist so angeordnet, daß sie die zeitliche Änderung des Flusses in dem Motor 18 in der Α-Achse abfühlt und auf einer Leitung 604 dieses Signal für die zeitliche Änderung des Flusses in der A-Achse liefert. Das Signal auf der Leitung 604 wird durch einen Integrierer 604 integriert, der insgesamt mit der Bezugszahl 606 bezeichnet ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über einem vorgewählten Frequenzwert ist. Der vorgewählte Frequenzwert ist typischerweise ein Wert, unter welchem der Integrierer 606 nicht in der Lage sein würde, wegen der Integriererdrift und dgl. den Wert des A-Achsenflußsignals über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Der vorgewählte Wert kann beispielsweise bei einem 60 Hz-System kleiner oder gleich 3 Hz sein. Ein weiterer praktischer Wert für den vorgewählten Wert der Frequenz ist 0,5 Hz.

Ein Steuersignal wird beispielsweise erzeugt, wenn der Integrierer 606 nicht in der Lage wäre, aufgrund der Integrxererdrxft und dgl. den Wert des A-Achsenflußsignals über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten. Es gibt viele Parameter, die abgefühlt werden können, um anzuzeigen, wann dieser Zustand aufgetreten ist. Beispielsweise kann das Steuersignal erzeugt werden, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Frequenzwert ist. Eine weitere Lösung besteht darin, das Steuersignal zu erzeugen, wenn der Motor 18 im wesentlichen null Drehung bei im wesentlichen null Drehmoment erzeugt. Eine weitere Lösung besteht darin,

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das Steuersignal zu liefern, wenn das durch den Motor 18 erzeugte Drehmoment unter einem vorgewählten Drehmomentwert ist und wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Frequenzwert ist. Eine weitere Lösung bei einem Weehselstrommotorantrieb, bei dem mit einem Drehungssollwert gearbeitet wird, besteht darin, das Steuersig- " nal zu erzeugen, wenn die Drehmomentführungsgröße und von dem Drehungsreferenzsignal, dem Istdrehungssignal und dem Drehungsdifferenzsignal wenigstens zwei kleiner als vorbestimmte Werte sind. Das ist die Lösung, die in der Ausfuhrungsform der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung benutzt wird, welche in Fig. 7 gezeigt und weiter unten erläutert ist. Eine weitere Lösung bei einem Weehselstrommotorantrieb, bei dem mit einem Drehmomentsollwert gearbeitet wird, besteht darin, das Steuersignal zu-liefern, wenn das Istdrehungssignal und das Drehmomentreferenzsignal kleiner als vorbestimmte Werte sind. Das ist die Lösung, die in der Ausführungsform der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung benutzt wird, welche in Fig. 8 gezeigt und weiter unten erläutert ist. Weitere Lösungen sind gleichermaßen möglich. Es sei angemerkt, daß das Steuersignal stattdessen durch irgendeine der oben angegebenen Lösungen erzeugt werden könnte, wenn der umgekehrte Zustand aufgetreten ist, so daß das Vorhandensein des Steuersignals anzeigen würde, daß der Integrierer 606 in der Lage wäre, den Wert des A-Achsenflußsignals über eine wesentliche Zeitspanne aufrechtzuerhalten.

In Fig. 6 verbindet ein elektronischer Schalter 608 einen Kontakt 610 normalerweise nicht mit einem Kontakt 611, ist aber so ausgelegt, daß er den Kontakt 610 mit dem Kontakt 611 verbindet, wenn das Steuersignal an einem Schalteingang 612 vorhanden ist. Der elektronische Schalter 608 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, beispielsweise ein Bipolar- oder Feldeffekttransistorschalter oder ein elektromechanisches Relais.

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Der Kontakt 610 ist mit einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 614 verbunden. Der Operationsverstärker 614 kann von irgendeinem geeigneten Typ herkömmlicher Bauart sein. Das Signal auf der Leitung 604 (das zu der zeitlichen Änderung des Flusses in der A-Achse proportional ist) wird über einen Skalierwiderstand 615 an den invertierenden Eingang 613 des Operationsverstärkers 614 angelegt. Ein nichtinvertierender Eingang 616 des Operationsverstärkers 614 ist mit elektrisch Masse verbunden. Ein integrierender Kondensator 617 ist zwischen einen Ausgang 618 des Operationsverstärkers 614 und desssen invertierenden Eingang 613 geschaltet.

Wenn das Steuersignal nicht an dem Schalteingang 612 anliegt, ist der Schalter 608 in dem offenen Zustand, wie es oben dargelegt wurde. Wenn der Schalter 608 in dem offenen Zustand ist, ist der Operationsverstärker 614 so geschaltet, daß er als Integrierer arbeitet und an der Ausgangsklemme 618 ein Signal liefert, das zu dem Integral der zeitlichen Änderung des Flusses in der A-Achse proportional ist.

Die Größe des Flusses in dem Motor 18 ist, wie oben dargelegt, proportional zu der Größe des Speisestroms in dem Motor 18, wenn das durch den Motor 18 erzeugte Drehmoment unter einem vorbestimmten Drehmomentwert ist und wenn die Frequenz des Speisestroms unter einem vorgewählten Wert ist.

Gemäß Fig. 6 wird ein Signal, das zu derjenigen Komponente des Speisestroms proportional ist, die die A-Ächsenkomponente des Flusses erzeugt, durch einen A-Achsenflußkomponentengenerator 619, der unten erläutert ist, an einen Eingang 6 20 einer Signalteilerschaltung abgegeben, die insgesamt mit der Bezugszahl 621 bezeichnet ist.

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Die Signalteilerschaltung 621 hat einen Ausgang 622 und einen Teilerausgang 623. Die Signalteilerschaltung 621 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, typischerweise enthält sie aber einen Widerstand 624, der zwischen den Eingang 620 und den Teilerausgang 623 geschaltet ist, und einen Widerstand 625, der zwischen den Teilerausgang und den Ausgang 622 geschaltet ist. Der Ausgang 622 ist mit dem Ausgang 618 des Operationsverstärkers 614 verbunden. Der Teilerausgang 623 ist mit der Klemme 611 des Schalters 608 verbunden. Der Schalter 608 kann auf das Steuersignal hin in den geschlossenen Zustand umgeschaltet werden.

Der A-Achsenflußkomponentengenerator 619 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um ein Signal zu liefern, das zu derjenigen Komponente des Speisestroms proportional ist, die die Komponente des Flusses in der A-Achse erzeugt. In der hier beschriebenen Ausführungsform wurde die A-Achse so gewählt, daß sie mit der Achse der Ständerwicklung A des Motors 18 zusammenfällt. In einer geeigneten Ausführungsform für den A-Achsenflußkomponenteagenerator 619 wird ein Shunt 626 benutzt, der so geschaltet ist, daß er den Speisestrom in der Wicklung A abfühlt und auf einer Leitung 627 ein Signal liefert, das zu der Größe des Speisestroms in der Wicklung A proportional ist. Der Shunt 626 kann von irgendeinem geeigneten Typ herkömmlicher Bauart sein. Es sei daran erinnert, daß die Größe des Speisestroms in der Wicklung A zu derjenigen Komponente des Speisestroms proportional ist, die die Flußkomponente in der A-Achse erzeugt, wenn das durch den Motor 18 erzeugte Drehmoment unter einem vorbestimmten Drehmomentwert ist und wenn die Frequenz des Speisestroms unter einem vorgewählten Wert ist.

Die Leitung 627 ist mit einem Eingang 628 des A-Achsenflußkomponentengenerators 619 verbunden. In der Ausführungsform von Fig. 6 ist der Eingang 628 direkt mit dem

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Eingang 620 der Signalteilerschaltung 621 verbunden. Stattdessen kann ein Verstärker herkömmlicher Bauart oder ein Dämpfungsglied herkömmlicher Bauart in dem A-Achsenflußkomponentengenerator 619 zwischen dem Eingang 628 und dem Eingang 620 der Signalteilerschaltung 621 angeordnet sein, um das Signal auf der Leitung 627 zu skalieren.

Wenn das Steuersignal dem Schalteingang 612 des Schalters 608 zugeführt wird und diesen veranlaßt, in den geschlossenen Zustand zu gehen, wird das Signal, das zu der Grösse desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Flußkomponente in der A-Achse erzeugt, effektiv an den invertierenden Eingang 613 des Operationsverstärkers 614 angelegt. Es sei beachtet, daß der Widerstand 625 zwischen den Ausgang 618 und den invertierenden Eingang 613 des Operationsverstärkers 614 geschaltet ist. Diese Schaltungskonfiguration bewirkt, daß der Operationsverstärker 614 als ein normaler Verstärker mit geeignetem Verstärkungsfaktor arbeitet, weil die Integrierwirkung, die durch den Kondensator 617 erzeugt wird, unterdrückt wird. Das Signal, das an der Ausgangsklemme 618 des Operationsverstärkers 614 vorhanden ist, ist somit zu dem Fluß-A-Signal proportional, wenn der Schalter in den offenen oder geschlossenen Zustand getrieben ist.

Es sei beachtet, daß der Operationsverstärker 614 als ein Verstärker mit geeignetem Verstärkungsfaktor arbeitet, wenn der Schalter 608 in dem geschlossenen Zustand ist. Der Operationsverstärker 614 weist daher nicht die Driftprobleme auf, die er hätte, falls er als Integrierer arbeiten würde, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert wäre. Die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung liefern somit ein Maß des Motorflusses bei sehr niedrigen Speisestromfrequenzen einschließlich Gleichstrom, solange das durch den Motor erzeugte Drehmoment beinahe null ist.

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Die Schaltungselemente in dem gestrichelten Kasten 302 (Fig. 4) können, wie oben erwähnt, anstelle der A-Achsenflußspule 602 verwendet werden, wenn die Klemmenspannungen der Ständerwicklung A abgefühlt werden, um das Signal der zeitlichen Änderung des Flusses in der Α-Achse zu liefern.

Die Schaltungsanordnung zum Liefern des B-Achsenflußsignals und die Schaltungsanordnung zum Liefern des C-Achsenflußsignals stimmen mit der Schaltung zum Liefern des A-Achsenflußsignals überein, mit der Ausnahme, daß die betreffenden Flußspulen eine andere Ausrichtung haben. Die Flußspulen 633 und 666 entsprechen der Flußspule 602. Leitungen 635 und 667 entsprechen der Leitung 604. Integrierer 637 und 669 entsprechen dem Integrierer 606. Elektronische Schalter 639 und 671 entsprechen dem elektronischen Schalter 608. Kontakte 641 und 673 entsprechen dem Kontakt 610. Kontakte 642 und 674 entsprechen dem Kontakt 611. Schalteingänge 643 und 675 entsprechen dem Schalteingang 612. Invertierende Eingänge 644 und 676 entsprechen dem invertierenden Eingang 613. Operationsverstärker 645 und 677 entsprechen dem Operationsverstärker 614. Skalierwiderstände 646 und 678 entsprechen dem Skalierwiderstand 615. Nichtinvertierende Eingänge 647 und 679 entsprechen dem nichtinvertierenden Eingang 616. Integrierkondensatoren 648 und 680 entsprechen dem Integrierkondensator 617. Ausgänge 649 und 681 entsprechen dem Ausgang 618. Flußkomponentengeneratoren 650 und 682 entsprechen dem Flußkomponentengenerator 618. Eingänge 651 und 683 entsprechen dem Eingang 620. Signalteilerschaltungen 652 und 684 entsprechen der Signalteilerschaltung 621. Ausgänge 653 und 685 entsprechen dem Ausgang 622. Teilerausgänge 654 und 686 entsprechen dem Teilerausgang 623. Widerstände 655 und 687 entsprechen dem Widerstand 624. Widerstände 656 und 688 entsprechen dem Widerstand 625. Shunts 657 und 689 entsprechen dem Shunt 626. Leitungen 658 und 690 entsprechen der Leitung 627.

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Und schließlich entsprechen Eingänge 659 und 691 dem Eingang 628.

Die Erfindung ist insbesondere zur Verwendung in einem Wechselstrommotorantriebssystem geeignet, das einen Wechselrichter aufweist, der einen Speisestrom variabler Größe und Frequenz an einen Wechselstrommotor abgibt, damit dieser eine steuerbare Drehung und ein steuerbares Drehmoment erzeugt.

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild eines geeigneten Wechselstrommotorantriebssystems, in welchem dieAnordnung und das Verfahren nach der Erfindung zum Liefern eines zu einem Gleichstromfluß in einem Wechselstrommotor proportionalen Signals benutzt werden können. Die Ausführungsform der Erfindung von Fig. 3 wird für Darstellungszwecke benutzt, und in den Fig. 3 und 7 tragen gleiche Teile gleiche Bezugszahlen. Diese Teile werden hier nicht im einzelnen erläutert. Die übrige Schaltungsanordnung umfaßt ein Wechselstrommotorantriebssystem, bei dem mit einer Drehungssollwertführungsgröße gearbeitet wird und das erläutert wird.

Die Anordnung und das Verfahren nach der Erfindung können in anderen Arten von elektrischen Antiebssystemen benutzt werden. Das in Fig. 7 gezeigte System dient nur zu Erläuterungszwecken und gleicht dem aus der US-PS 4 088 9 bekannten System, auf die. Bezug genommen wird.

Gemäß Fig. 7 gibt ein in der Frequenz variabler Wechselrichter 714 den Speisestrom variabler Größe und Frequenz über Leitungen 716A, 716B und 716C an eine Belastung, wie beispielsweise einen Wechselstrommotor 718, ab. Der Shunt 225 ist so angeordnet, daß er die Größe des Speisestroms auf der Leitung 716A abfühlt und ein dazu proportionales Signal auf der Leitung 223 liefert. Der Shunt

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290 fühlt die Größe des Speisestroms auf der Leitung 716B ab und liefert ein dazu proportionales Signal auf der Leitung 292. Der Shunt 286 fühlt die Größe des Speisestroms auf der Leitung 716C ab und liefert ein dazu proportionales Signal auf der Leitung 288. Die Leitungen 223, 292 und 288 sind mit den Flußfühlerschaltungen 201 nach der Erfindung verbunden.

Der Wechselstrommotor 718 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, vorzugsweise ist es aber ein Wechselstrominduktionsmotor. Eine Erstachsenflußspule 200 ist in dem Motor 718 angebracht und liefert ein Signal über die zeitliche Änderung des Motorflusses in der ersten Achse auf der Leitung 202. Eine Zweitachsenflußspule 204 ist in dem Motor 718 angebracht und liefert ein Signal über die zeitliche Änderung des Motorflusses in der zweiten Achse auf der Leitung 206.

Der Wechselrichter 714 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um ein Gleichstromeingangssignal in einen Speisestrom variabler Frequenz unter der Steuerung eines Frequenzsteuersignals auf einer Eingangsleitung 720 umzuformen. Eine bevorzugte Form für den Wechselrichter ist ein autosequentiell kommutiorter, gesteuerter Wechselrichter, der eine 6-Thyristor-Brücke hat, die den Speisestrom variabler Größe und Frequenz gemäß dem gesteuerten Einschalten der Thyristoren erzeugt. Der Wechselrichter 714 kann von dem in Fig. 1 gezeigten Typ sein.

Der Eingangsgleichstrom des Wechselrichters 714 kann von irgendeiner geeigneten variablen Gleichstromquelle geliefert werden. Eine bevorzugte Ausführungsform für die variable Gleichstromquelle ist ein Gleichrichter 722, der einen Gleichstrom I_D variabler Größe über einen Gleichstromzwischenkreis 724 an den Eingang des Wechselrichters 714 abgibt. Der Gleichrichter 722 formt Wechsel-

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strom,der ihm über Klemmen 728 zugeführt wird, unter der Steuerung von phasengesteuerten Steuerimpulssignalen auf Leitungen 726 in einen Gleichstrom variabler Große um. Die phasengesteuerten Steuerimpulssignale werden hier auch als das Stromsteuersignal bezeichnet. Der Gleichrichter 722 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, im typischsten Fall wird es aber ein phasengesteuerter 6-Thyristor-Gleichrichter sein, dessen Thyristoren mit Steuerimpulsen durch das Stromsteuersignal auf der Leitung 726 versorgt werden, wie durch den Gleichrichter von Fig. 7 gezeigt.

Der Gleichstrom I _ variabler Größe wird dem Wechselrichter 714 über den Gleichstromzwischenkreis 724 zugeführt. Der Gleichstromzwischenkreis 724 kann irgendeine geeignete Form annehmen, vorzugsweise enthält er aber eine Drossel 730, die in Reihe zwischen den Gleichrichter und den Wechselrichter 714 geschaltet ist. Die Drossel 730 dient als Filter.

Die Größe des Speisestroms, der von dem Wechselrichter 714 über die Leitungen 716A - 716C abgegeben wird, wird daher durch das Stromsteuersignal gesteuert, das dem Gleichrichter 722 zugeführt wird, und die Frequenz des Speisestroms wird gemäß der Frequenz des Steuersignals verändert, das über die Leitung 720 dem Wechselrichter 714 zugeführt wird.

Das Elektromotorantriebssystem, das in Fig. 7 gezeigt ist, ist ein geschlossenes System mit Rückführung, das folgende Rückführungswege aufweist. Die Istdrehung, die durch den Motor 718 erzeugt wird, wird abgefühlt und benutzt, um ein Istdrehungssignal auf einer Leitung 734 zu erzeugen, das zu der mechanischen Drehung proportional ist. Eine geeignete Einrichtung zum Erzeugen des Istdrehungssignals ist ein Gleichstromtachometer 732. Andere Lö-

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sungen zum Erzeugen des Istdrehungssignals sind im Rahmen der Erfindung möglich.

Ein Drehungssollwert wird benutzt, um ein dazu proportionales Drehungsreferenzsignal· zu bilden. Der Drehungssoll·- wert kann entweder aus einem System- oder aus einem Benutzerbefehl geliefert werden. Im typischsten Fall· wirder in Form eines vom Benutzer gegebenen Drehungsbefehis mittels eines vom Benutzer einsteMbaren Drehwiderstandes 738 mit einem Schleiferarm 740 geiiefert, der mit einem Benutzerdrehungssteuerhebel (nicht gezeigt) verbunden ist.

Das Drehungsreferenzsignal des Schleiferarms 740 wird an einen ersten Eingang eines Summierpunktes 742 angeiegt. Das Istdrehungssignal· wird negativ rückgeführt und an einen zweiten Eingang des Summierpunktes 742 angelegt. Der Ausgang des Summierpunktes 742 ist ein Drehungsdifferenzsignal, das jedwede Differenz zwischen dem Drehungsreferenzsignal· und dem Istdrehungssignal darstel·^ und an den Eingang eines Drehungsregiers 744 angel·egt wird. Der Drehungsregier 744 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um auf einer Leitung 746 eine Drehmomentführungsgröße in Abhängigkeit von dem Drehungsdifferenzsignal· zu erzeugen. Eine geeignete Form für den Drehungsregier 744 ist ein Operationsverstärker,'der so geschaitet ist, daß er ais Verstärker mit geeignetem Verstärkungsfaktor arbeitet, der beispieisweise eine Übergangsfunktion

1 + st

k —— hat, wobei s ein LaPiace-Operator, t eine Zeitkonstante und k eine Verstärkungskonstante ist.

Die Leitung 746 ist mit dem Eingang 765 eines eiektronischen Schalters 764 verbunden. Der elektronische Schalter 764 ist so ausgebildet, daß er seinen Ausgang 766 auf ein Schaitsignal· oder Leerlauf (idle)-Steuersignal hin, das an einen Schalteingang 767 angelegt wird, effektiv mit elektrisch Masse verbindet, so daß die Drehmomentführungsgrös-

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se effektiv einen Wert von im wesentlichen null annimmt. Der elektronische Schalter 764 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, beispielsweise ein Bipolar- oder Feldeffekttransistorschalter oder ein elektromechanisches Relais.

Die Drehmomentführungsgröße wird über den Schalter 764 an den Eingang einer Begrenzerstufe 763 herkömmlicher Bauart angelegt. Die Begrenzerstufe 763 verhindert, daß die Drehmomentführungsgröße unter eine vorbestimmte Mindestgrenze abfällt, und dieses Signal wird an einen Eingang eines Summierers 758 herkömmlicher Bauart angelegt. Das Erstachsenflußsignal aus dem Ausgang 226 und das Zweitachsenf lußsignal aus dem Ausgang 258 der Flußfühlerschaltungen 201 (der Ausführungsform der Erfindung von Fig. 3) werden gleichgerichtet und addiert, und zwar mittels Absolutwertschaltungen 227 und 257 und mittels eines Summierpunktes 261. Das Ausgangssignal des Summierpunktes 261 ist ein Gleichstromsignal, das zu der Flußgröße auf der Leitung 259 proportional ist, negativ rückgeführt und an einen zweiten Eingang des Summierers 758 angelegt wird. Das Ausgangssignal des Summierers 758 wird einem herkömmlichen Verstärkungsglied 759 zugeführt, das eine Pl-Übergangskennlinie hat, wodurch eine bleibende Regelabweichung von null erreicht werden kann. Diesbezüglich wird auf die US-PS 4 088 934 verwiesen.

Das Ausgangssignal des Verstärkungsgliedes 759 wird über einen Schalter 761 an den ersten Eingang eines Summierers 762 herkömmlicher Bauart angelegt. Ein Shunt 76 8 fühlt die Größe des Gleichstroms I _c auf der mit dem Wechselrichter 714 verbundenen Seite der Drossel 730 ab. Der . Shunt 768 liefert auf einer Leitung 769 ein Signal, das den Wert dieser Größe angibt. Das Signal auf der Leitung 769 wird negativ rückgeführt und an einen zweiten Eingang des Summierers 762 angelegt. Das Ausgangssignal des

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Summierers 762 wird an den Eingang einer Stromsteuerstufe 750 angelegt. Der elektronische Schalter 761 verbindet normalerweise seinen Eingang mit einem ersten Ausgang 757, er ist aber so ausgebildet/ daß er auf ein an einen Schalteingang 753 angelegtes Schaltsignal oder Leerlaufsteuersignal hin seinen ersten Ausgang 757 mit einem zweiten Eingang 755 verbindet. Der elektronische Schalter 7.61 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, beispielsweise ein Bipolar- oder Feldeffekttransistorschalter oder ein elektromechanisches Relais. Wenn das Leerlaufsteuersignal an den Schalteingang 753 angelegt wird, bewirkt der elektronische Schalter 761, daß eine LeerlaufStromwertquelle mit der Stromsteuerstufe 750 über den Summierpunkt 762 und über diesen mit der Stromsteuerstufe (wie unten erläutert) verbunden wird und daß effektiv bewirkt wird, daß die Größe des Speisestroms auf eine Größe mit vorbestimmtem Wert gezwungen wird.

Über den Ausgang des Summierers 762 wird an einen Eingang 748 der Stromsteuerstufe 750 ein Signal abgegeben, das die Differenz zwischen dem Ausgangssignal aus dem Ausgang 757 des elektronischen Schalters 761 und dem die Größe des Gleichstroms I _c angebenden Signal darstellt.

Die Stromsteuerstufe 750 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um das Stromsteuersignal auf der Leitung 726 gemäß dem Signal an dem Eingang 748 zu erzeugen. Eine geeignete Form für die Stromsteuerstufe 750 ist die einer Rampen- und Sockelsteuerung (ramp and pedestal gating control) herkömmlicher Art.

Die Drehmomentführungsgröße auf der Leitung 746 wird außerdem dem ersten Eingang eines Summierers 770 herkömmlicher Bauart zugeführt. Das Istdrehungssignal wird positiv rückgeführt und an einen zweiten Eingang des Summierers.770 angelegt. Das Ausgangssignal des Summierers 770, welches zu

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~ DJ ~

der Summe aus der Drehmomentführungsgröße und dem Istdrehungssignal proportional ist, wird an den Eingang einer Frequenzsteuerstufe 754 angelegt. Die Frequenzsteuerstufe 754 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um das Frequenzsteuersignal in Abhängigkeit von dem Signal zu erzeugen, das zu der Summe aus der Drehmomentführungsgröße und dem Istdrehungssignal proportional ist. Das Frequenzsteuersignal wird dem Wechselrichter 714 über die Leitung 720 zugeführt. Eine geeignete Form für die Frequenzsteuerstufe 754 ist die eines spannungsgeregelten Oszillators und eines nichtzirkulierenden Schieberegisters, die den Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung der Anmelderin bilden, für die die Priorität der US-Patentanmeldung Serial No. 32 895 vom 24. April 1979 in Anspruch genommen worden ist und auf die hier Bezug genommen wird. Eine weitere geeignete Form für die Frequenzsteuerstufe 75 4 ist die eines spannungsgeregelten Oszillators und eines Ringzählers.

Das in Fig. 7 gezeigte Antriebssystem ermöglicht, die mechanische Drehung und das Drehmoment, die durch den Wechselstrominduktionsmotor 718 erzeugt werden, gemäß dem Drehungssoliwert zu regeln.

Ein Leerlaufsteuersignal wird in dem Elektromotorantriebssystem von Fig. 7 geliefert, wenn das System in der herkömmlichen Betriebsart mit im wesentlichen Null Drehung und im wesentlichen Null Drehmoment ist, in der die Frequenz des Speisestroms im wesentlichen null ist. Eine Anordnung und ein Verfahren zum Liefern des Leerlaufsteuersignals bilden den Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung der Anmelderin, für die die Priorität der US-Patentanmeldung Serial No. 32 855 vom 24. April 1979 in Anspruch genommen worden ist und auf die hier Bezug genommen wird.

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In dem Fall eines Antriebssystems, in welchem ein Drehungssollwert benutzt wird, wird das LeerlaufSteuersignal geliefert, wenn das Drehmomentreferenzsignal und von dem Drehungsreferenzsignal, dem Istdrehungssignal und dem Drehungsdifferenzsignal wenigstens zwei kleiner als vorbestimmte Werte sind. Stattdessen wird in dem Fall eines Antriebssystems, in welchem ein Drehmomentsollwert benutzt wird, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, das Leerlauf steuersignal geliefert, wenn das Istdrehungssignal· und das Drehmomentreferenzsignal kleiner als vorbestimmte Werte sind.

Das Leerlaufsteuersignal ist in dem L-Zustand, wenn das Antriebssystem nicht in der Betriebsart mit im wesentlichen null Drehung und im wesentlichen null Drehmoment ist, und geht in den H-Zustand, wenn das System in den Zustand mit im wesentlichen null Drehung und im wesentlichen null Drehmoment eintritt.

Eine Absolutgrößenschaltung 700 hat einen Eingang, der über eine Leitung 702 mit der Drehmomentführungsgröße auf der Leitung 746 verbunden ist. Die Absolutgrößenschaltung 700 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um auf einer Ausgangsleitung 704 eine Absolutgrößenversion der Drehmomentführungsgröße z.u liefern.

Die Absolutgrößenversion der Drehmomentführungsgröße wird einem ersten Eingang eines Spannungsvergleichers 706 zugeführt, dessen zweiter Eingang mit einer Referenzspannungsquelle 708 verbunden ist. Der Wert der Referenzspannung entspricht dem vorbestimmten Wert, unter dem die Absolutgrößenversion der Drehmomentführungsgröße sein muß, damit das System in der Betriebsart mit im wesentlichen null Drehung und im wesentlichen null . Drehmoment ist. Die Referenzspannungsquelle 708 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um eine Referenzspannung ■

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mit dem bestimmten Wert zu erzeugen.

Der Spannungsvergleicher 706 kann von irgendeiner geeigneten Form sein, um ein erstes Ausgangssignal auf einer Leitung 710 zu liefern, wenn die Absolutgrößenversion der Drehmomentführungsgröße kleiner als der Wert der Referenzspannungsquelle 708 ist. Eine geeignete Form für den Spannungsvergleicher 706 ist die eines Operationsverstärkers, der als Spannungsvergleicher geschaltet ist.

Der Eingang einer zweiten Absolutgrößenschaltung 713 ist über eine Leitung 715 mit dem Istdrehungssignal auf der Leitung 734 verbunden, damit eine Absolutgrößenversion des Istdrehungssignals auf einer Ausgangsleitung 717 geliefert wird. Die Absolutgrößenstufe 713 kann irgendeine geeignete Form annehmen. Die Absolutgrößenversion des Istdrehungssignals auf der Leitung 717 wird an einen ersten Eingang eines Spannungsvergleichers 719 angelegt.

Der zweite Eingang des Spannungsvergleichers 719 ist mit der Referenzspannungsquelle 708 verbunden, und an einem Ausgang 721 wird ein zweites Ausgangssignal geliefert, wenn die Größe der Absolutgrößenversion des Istdrehungssignals kleiner als der Wert der Referenzspannungsquelle 708 ist.

Der Eingang einer dritten Absolutgrößenschaltung 72 3 ist über eine Eingangsleitung 725 mit dem Drehungsreferenzsignal an dem Schleiferarm 740 verbunden. Die Absolutgrößenschaltung 723 liefert auf einer Ausgangsleitung 727 .eine Absolutgrößenversion des Drehungsreferenzsignals. Die Absolutgrößenversion des Drehungsreferenzsignals auf der Ausgangsleitung 727 wird an einen ersten Eingang eines Spannungsvergleichers 729 angelegt, dessen zweiter Eingang mit der Referenzspannungsquelle 708 verbunden ist. Der Vergleicher 729 liefert auf einer Ausgangsleitung

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731 ein drittes Ausgangssignal, wenn die Absolutgrößenversion des Drehungsreferenzsignalskleiner als der Wert des Referenzspannungssignales ist.

Der Eingang einer vierten Absolutgrößenschaltung 733 ist über eine Leitung 735 mit dem Drehungsdifferenzsignal an dem Ausgang des Summierers 742 verbunden, und eine Absolutgrößenversion des Drehungsdifferenzsignals wird auf einer Ausgangsleitung 737 geliefert. Die Absolutgrößenstufe kann irgendeine geeignete Form annehmen. Die Absolutgrößenversion des Drehungsdifferenzsignales auf der Leitung 737 wird an einen ersten Eingang eines Spannungsvergleichers 739 angelegt. Der zweite Eingang des Spannungsvergleichers 739 ist mit der Referenzspannungsquelle 708 verbunden, und an einem Ausgang 741 wird ein viertes Ausgangssignal geliefert, wenn die Größe der Absolutgrößenversion des Drehungsdifferenzsignals kleiner als der Wert der Referenzspannungsquelle 708 ist.

Es sei angemerkt, daß die Spannungsvergleicher 706, 719, 729 und 739 jeweils mit einer anderen Referenzsignalquel-Ie verbunden sein könnten, damit Referenzsignale mit unterschiedlichen Werten geliefert werden. Die Verwendung von unterschiedlichen Referenzquellen ist eine Möglichkeit, um verschiedene vorbestimmte Werte zu schaffen, unter denen die Drehmomentführungsgröße und von dem Drehungsreferenzsignal, dem Istdrehungssignal und dem Drehungsdifferenzsignal wenigstens zwei sein müssen, damit das Leerlaufsteuersignal geliefert wird.

Gemäß Fig. 7 werden die Ausgangssignale der Spannungsvergleicher 706, 719, 729 und 739 auf den Leitungen 710, 721, 731 bzw. 741 an eine Logikschaltung 743 angelegt, die das Leerlaufsteuersignal nur dann liefert, wenn das erste Steuersignal und von dem zweiten bis vierten Steuersignal zwei vorhanden sind. Es sei angemerkt, daß die Erfindung auch so ausgebildet werden kann, daß das Leerlauf-

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steuersignal geliefert wird, wenn das erste bis vierte Steuersignal jeweils vorhanden sind.· Normalerweise werden von dem zweiten bis vierten Steuersignal jedoch nur zwei benutzt, weil die Information in dem unbenutzten Steuersignal in den beiden benutzten Steuersignalen vorhanden ist. Die Logikschaltung 743 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, beispielsweise ein UND-Gatter oder ein NAND-Gatter. Das Ausgangssignal der Logikschaltung 743 auf einer Leitung 745 ist das Leerlauf(idle)-Steuersignal, welches angibt, daß das Speisesystem in der Betriebsart mit im wesentlichen null Drehung und im wesentlichen null Drehmoment ist.

Eine Verzögerung von vorbestimmter Zeitdauer kann eingeführt werden, bevor das Leerlaufsteuersignal geliefert wird, um zu verhindern, daß das Leerlaufsteuersignal transient erzeugt wird, wenn das Antriebssystem kurzzeitig durch den Zustand mit im wesentlichen null Drehung und im wesentlichen null Drehmoment geht. Diese Verzögerung mit einer vorbestimmten Zeitdauer kann erzeugt werden, indem das Leerlaufsteuersignal auf der Leitung 745 an eine Verzögerungsstufe 747 angelegt wird. Die Verzögerungsstufe 747 hat eine Verzögerung beim Anstieg und keine Verzögerung beim Abfall, beispielsweise 0,1 s beim Anstieg.

Das Leerlaufsteuersignal auf der Ausgangsleitung 749 der Verzögerungsstufe 747 bewirkt, beispielsweise, vier Funktionen, die durch einen Block 791 dargestellt sind. Anstelle der Verzögerung könnte das Leerlaufsteuersignal auch ohne Verzögerung auf der Leitung 745 dem Block 791 zugeführt werden.

Die erste Funktion, die durch den Block 791 dargestellt ist, besteht darin, ein Schaltsignal, d.h. das Leerlaufsteuersignal auf der Leitung 753 dem elektronischen

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Schalter 761 zuzuführen, damit die Größe des Speisestroms schnell auf einen vorbestimmten Wert geändert wird, welcher durch den vorbestimmten Leerlaufstromwert festgelegt ist.

Die durch den Block. 791 dargestellte zweite Funktion besteht darin, ein Schaltsignal, d.h. das Leerlaufsteuersignal über die Leitung 767 an den elektronischen Schalter 764 anzulegen, damit der Schalter 764 geschlossen wird, so daß die Drehmomentführungsgröße schnell auf im wesentlichen null verringert wird. Die Verringerung der Drehmomentführungsgröße auf null, wenn das Antriebssystem in der Betriebsart mit im wesentlichen Null Drehung und im wesentlichen Null - Drehmoment ist, verhindert das Auftreten plötzlicher Stöße in der Antriebssystemleistungsfähigkeit, wenn das Antriebssystem diese Betriebsart verläßt.

Die durch den Block 791 dargestellte dritte Funktion besteht darin, ein erstes Leerlaufsteuersignal auf der Leitung 731 zu liefern, um die Erstachsenflußschaltung des Blockes 201 zu veranlassen, auf die Konfiguration eines Verstärkers mit geeigneter Verstärkung umzuschalten, damit ein Gleichstromerstachsenflußsignal auf der Leitung 226 geliefert wird.

Schließlich besteht die durch den Block 791 dargestellte vierte Funktion darin, ein zweites Leerlaufsteuersignal auf der Leitung 280 zu liefern, damit die Zweitachsenflußschaltung des Blockes 201 veranlaßt wird, auf die Konfiguration eines Verstärkers mit geeigneter Verstärkung umzuschalten, damit ein genaues Gleichstromzweitachsenflußsignal auf der Leitung 258 geliefert wird.

Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung für die Verwendung in einem Wechselstrommotorantriebssystem, bei dem

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eine Drehmomentsollwertführungsgröße benutzt wird. Das Wechselstrommotorantriebssystem von Fig. 8 gleicht dem Antriebssystem, das in der oben erwähnten US-PS 4 088 beschrieben ist. In den Fig. 7 und 8 tragen gleiche Teile gleiche Bezugszahlen; es werden hier nur unterschiedliche Teile beschrieben.

Ein Drehmomentreferenzsignal, das zu einem Drehmomentsollwert proportional ist, wird auf einer Leitung 800 geliefert. Dieses Drehmomentreferenzsignal kann durch das Antriebssystem oder durch einen durch eine Bedienungsperson einstellbaren Drehwiderstand 802 mit einem Schleiferarm 804 geliefert werden. Die Position des Schleiferarms 804 entspricht dem Drehmomentsollwert, der durch die Position eines Benutzerdrehmomenthebels (nicht gezeigt) angezeigt wird.

Das Drehmonentreferenzsignal wird als ein Eingangssignal einem Drehmonentregler 806 zugeführt, der die Drehmomentführungsgröße auf der Leitung 746 in Abhängigkeit von dem Drehmomentreferenzsignal erzeugt. Der Drehmomentregler 806 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um die Drehmomentführungsgröße gemäß dem Drehmomentreferenzsignal zu erzeugen. Eine geeignete Form für den Drehmomentregler 806 ist ein Operationsverstärker herkömmlicher Bauart, der so ausgebildet ist, daß er als Verstärker mit geeigneter Verstärkung arbeitet.

In dem Antriebssystem, in welchem ein Drehmomentsollwert benutzt wird, wird das Leerlaufsteuersignal geliefert, wenn das Drehmomentreferenzsignal und das Istdrehungssignal kleiner als vorbestimmte Werte sind. Die vorbestimmten Werte können für das Drehmomentreferenzsignal und das Istdrehungssignal unterschiedlich sein.

Gemäß Fig. 8 wird das Istdrehungssignal über eine Leitung

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803 an eine Absolutgrößenschaltung 805 angelegt. Die Absolutgrößenschaltung 805 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um auf einer Ausgangsleitung 807 eine Absolutgrößenversion des Istdrehungssignals zu liefern.

Die Absolutgrößenversion des Istdrehungssignals wird an . den ersten Eingang eines Spannungsvergleichers 808 angelegt. Ein zweiter Eingang des Spannungsvergleichers 808 ist mit einer Referenzspannungsquelle 810 verbunden, die ein Referenzsignal mit einem Wert liefert, der gleich dem vorbestimmten Wert ist. Der Spannungsvergleicher 8O8 liefert ein zweites Ausgangssignai, wenn die Absolutgrössenversion des Istdrehungssignals kleiner als der vorbestimmte Wert ist. Der Spannungsvergleicher 808 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, beispielsweise ein Operationsverstärker, der als Spannungsverstärker geschaltet ist.

Eine Eingangsleitung 812 einer Absolutgrößenschaltung 814 ist mit dem Drehmomentreferenzsignal verbunden, das auf der Leitung 800 vorhanden ist. Die Absolutgrößenschaltung 814 liefert eine Absolutgrößenversion des Drehmomentreferenzsignals auf einer Leitung'816, die mit dem ersten Eingang eines Spannungsvergleichers 818 verbunden ist.. Der zweite Eingang des Spannungsvergleichers 818 ist mit der Referenzspannungsquelle 810 verbunden. Der Spannungsvergleicher 818 erzeugt ein erstes Ausgangssignal, wenn der Wert der Absolutgrößenversion der Drehmomentführungsgröße kleiner als das Referenzspannungssignal ist, welches gleich dem vorbestimmten Wert ist, der durch die Referenzspannungsquelle 810 geliefert wird. Der Spannungsvergleicher 818 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, beispielsweise ein Operationsverstärker, der als Spannungsvergleicher geschaltet ist.

Das erste Ausgangssignal aus dem Spannungsvergleicher 818

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und das zweite Ausgangssignal aus dem Spannungsvergleicher 808 werden an eine Logikschaltung 820 angelegt, die das Leerlaufsteuersignal als ein Ausgangssignal auf einer Leitung 822 liefert, wenn ihre beiden Eingangssignale in dem Η-Zustand sind. Die Logikschaltung 820 kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, um das Leerlaufsteuersignal zu liefern, wenn jedes der beiden Ausgangssignale in dem Η-Zustand ist, beispielsweise ein UND-Gatter.

Wie in dem Fall der Ausführungsform, die in Fig. 7 gezeigt ist, bewirkt das Leerlaufsteuersignal an dem Ausgang 749 der Verzögerungsstufe 747, daß durch den Block 791 vier Funktionen erzeugt werden. Es sei angemerkt, daß das Leerlaufsteuersignal ohne Verzögerung von der Leitung 822 direkt zu dem Block 791 geleitet werden kann.

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Claims (22)

Dr. rer. nat. Horst Schüler 6000"Franßfurt/Main ι, is. 4. 198Ο PATENTANWALT Q η «J C Λ O C Kaiserstraße 41 Me./Vo./he. OU IO iOO Telefon (0611)235555 Telex: 04-16759 mapat d Postscheck-Konto: 282420-602 Frankfurt-M. Bankkonto: 225/0389 Deutsche Bank AG, Frankfurt/M. 829O-21-DSH-2533 GENERAL ELECTRIC COMPANY 1 River Road Scher.ectady, N. Y./U. S. A. Patentansprüche:

1.) System zum Erzeugen eines Speisestroms variabler Grösse und Frequenz zum Speisen eines Wechselstrominduktionsmotors, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (200) zum Liefern eines ersten Signals, das zu der zeitlichen Änderung des Flusses des Motors proportional ist;

eine Einrichtung (227) zum Liefern eines zweiten Signals, das zu der Größe des Speisestroms proportional ist; und eine Einrichtung (208, 230) zum Erzeugen eines Flußsignals, das zu dem Integral des ersten Signals proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über oder unter einem vorgewählten Wert ist, und das zu dem zweiten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter oder über dem vorgewählten Wert ist, wobei dieses Flußsignal die Erzeugung des Speisestroms steuert.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Liefern eines ersten Signals eine Flußspule (200) enthält. ·

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3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Liefern eines ersten Signals eine ₍ Einrichtung (302) enthält, die auf die Klemmenspannung des Motors (18) anspricht.

4. System nach Anspruch 1, in welchem der Wechselstrominduktionsmotor Ständerwicklungen hat, die in bezug auf eine erste Achse und auf eine zweite Achse angeordnet sind, und mit einem Wechselrichter versehen ist, der einen Speisestrom variabler Größe und Frequenz erzeugt, welcher den Ständerwicklungen zugeführt.wird, um einen Fluß zu erzeugen, der eine Komponente in einer ersten Achse und eine Komponente in einer zweiten Achse hat, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung (200, 204) zum Liefern eines ersten Signals das erste Signal proportional zu der zeitlichen Änderung der Komponente des Flusses in der ersten oder in der zweiten Achse erzeugt;

daß die Einrichtung (227, 284) zum Liefern eines zweiten Signals das zweite Signal proportional zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms erzeugt, der die Komponente des Flusses in der ersten oder in der zweiten Achse erzeugt; und

daß eine Einrichtung den Wechselrichter (10) veranlaßt, den Speisestrom so zu erzeugen, daß ein Fluß erzeugt wird, der nur die Komponente in der zweiten Achse hat, wenn die Frequenz unter einem vorgewählten Wert ist.

5. System nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (227) zum Liefern des zweiten Signals eine Einrichtung (225) enthält, die das zweite Signal mit einem vorbestimmten konstanten Wert liefert.

6. System nach Anspruch 1 oder 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert

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7. System nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (208, 230) zum Erzeugen eines Flußsignals enthält:

eine Einrichtung (208) zum Integrieren des ersten Signals, um das Flußsignal nur bei Nichtvorhandensein des Steuersignals zu liefern; und

eine Signalteilerschaltung (230), die auf das zweite Signal anspricht, um das Flußsignal auf das Steuersignal hin zu liefern.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (208) zum Integrieren des ersten Signals enthält:

eine Verstärkeranordnung (218) mit einem invertierenden Eingang (216) und einem Ausgang (226), wobei der invertierende Eingang so angeschlossen ist, daß er das erste Signal empfängt; und

eine Kondensatoranordnung (224), die zwischen den invertierenden Eingang (216) und den Ausgang (226) geschaltet ist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalteilerschaltung (230) enthält: eine Widerstandsteilerschaltung mit einem Eingang (228), einem Ausgang (232) und einem Teilerausgang (234) , wobei der Eingang (228) so angeschlossen ist, daß er das zweite Signal empfängt, wobei der Ausgang (232) mit dem Ausgang (226) der Verstärkeranordnung (218) verbunden ist und wobei der Teilerausgang (234) mit dem invertierenden Eingang (216) der Verstärkeranordnung (218) auf das Steuersignal hin verbindbar ist.

10. System nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgewählte Wert der Frequenz kleiner oder

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gleich 3 Hz ist.

11. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgewählte Wert der Frequenz kleiner oder gleich 0,5 Hz ist.

12. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die den Wechselrichter (10) veranlaßt, den Speisestrom zu erzeugen, enthält: eine Vorfaestimmter-Leitungszustand-Einrichtung (560) zum Liefern von vorgewählten Steuerimpulssignalen, wenn die Frequenz unter dem vorgewählten Wert ist;' und eine Steuereinrichtung, die auf die vorgewählten Steuerimpulssignale anspricht und den Wechselrichter (10) so steuert, daß er den Speisestrom erzeugt, um einen Fluß zu erzeugen, der nur die Komponente in der zweiten Achse hat.

13. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (200, 204) zum Erzeugen des Flußsignals ein erstes Flußsignal proportional zu dem Integral des ersten Signals erzeugt, wenn die Frequenz des Speisestroms über einem vorgewählten Wert ist, und das zu dem zweiten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist, wobei das erste Flußsignal die Erzeugung des Speisestroms steuert.

14. Anordnung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (204) zum Erzeugen eines dritten Signals , das zu der zeitlichen Änderung der Zweitachsenkomponente des Flusses proportional ist;

eine Einrichtung (284) zum Liefern eines vierten Signals, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Zweitachsenkomponente des Flusses erzeugt; und

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cine Einrichtung (270, 282) zum Erzeugen eines zweiten Flußsignals, das zu dem Integral des dritten Signals proportional ist, wenn die Freqeunz des Speisestroms über einem vorgewählten Wert ist, und das zu dem vierten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist, wobei das zweite Flußsignal die Erzeugung des Speisestroms steuert.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Achse und die zweite Achse im wesentlichen orthogonal zu einander sind.

16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerwicklungen (jA,B, C) in bezug auf eine erste Achse, eine zweite Achse und eine dritte Achse angeordnet sind,

daß der Wechselrichter (10) den Speisestrom erzeugt, der den Ständerwicklungen zugeführt wird, um einen Fluß zu crzeuge'n, der eine Komponente in der ersten Achse, eine Komponente in der zweiten Achse und eine Komponente in der dritten Achse hat,

daß eine Einrichtung (633) vorgesehen ist, die ein fünftes Signal liefert, das zu der zeitlichen Änderung der Komponente des Flusses in der dritten Achse proportional ist,

daß eine Einrichtung (650) vorgesehen ist, die ein sechstes Signal liefert, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Komponente des Flusses in der dritten Achse erzeugt, und daß eine Einrichtung (637, 652) zum Erzeugen eines dritten Flußsignals vorgesehen ist, das zu dem Integral des fünften Signals proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über einem vorgewählten Wert ist, und das zu dem sechsten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist, wobei das dritte Flußsignal die Erzeugung des Speise-

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Stroms steuert.

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Achse, die zweite Achse und die dritte Achse im wesentlichen einen Winkel von 120° miteinander bilden.

18. Elektromotoranordnung mit einem Wechselstrominduktionsmotor zum Erzeugen einer Drehung auf einen Speisestrom variabler Größe und Frequenz hin, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (738, 740) zum Bilden eines Drehungsreferenzsignals proportional zu einem Drehungssollwert; eine Einrichtung (732) zum Erzeugen eines Istdrehungssignals proportional zu der Drehung;

eine Einrichtung (742) zum Erzeugen eines Drehungsdifferenzsignals, das jedwede Differenz zwischen dem Drehungsreferenzsignal und dem Istdrehungssignal darstellt; Einrichtungen (744, 750, 754) zum Erzeugen einer Drehmomentführungsgröße gemäß dem Drehungsdifferenzsignal und zum Erzeugen eines Frequenzsteuersignals und eines Stromsteuersignals in Abhängigkeit von der Drehmomentführungsgröße;

eine Einrichtung (743) zum Erzeugen eines LeerlaufSteuersignals, wenn die Drehmomentfuhrungsgröße und von dem Istdrehungssignal, dem Drehungsreferenzsignal und dem Drehungsdifferenzsignal wenigstens zwei kleiner als vorbestimmte Werte sind;

Einrichtungen (714, 720, 722, 726) zum Abgeben des Speisestroms an den Motor (718) mit einer auf das Frequenzsteuersignal hin gesteuerten Frequenz und mit einer gemäß dem Stromsteuersignal veränderten Größe; eine Einrichtung (200) zum Liefern eines ersten Signals, das zu der zeitlichen Änderung des Flusses des Motors proportional ist;

eine Einrichtung (225, 286, 290) zum Liefern eines zweiten Signals, das zu der Größe des Speisestroms proportional ist; und

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eine Einrichtung (208, 230) zum Erzeugen eines Flußsignals, das zu dem Integral des ersten Signals proportional ist, wenn das Leerlaufsteuersignal nicht vorhanden ist, und das zu dem zweiten Signal proportional ist, wenn das Leerlaufsteuersignal vorhanden ist, wobei das Flußsignal die Erzeugung des Stromsteuersignals steuert.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (802, 804) zum Bilden eines Drehungsreferenzsignals ein Drehmomentreferenzsignal bildet, das zu dem Drehmomentsollwert proportional ist, daß die Einrichtung (742) zum Erzeugen eines Drehungsdifferenzsignals nicht vorhanden ist, daß die Einrichtung (806) zum Erzeugen einer Drehmomentführungsgröße die Drehmomentführungsgröße auf das Drehmomentreferenzsignal hin erzeugt, und daß die Einrichtung (820) zum Erzeugen eines Leerlaufsteuersignals das Leerlaufsteuersignal erzeugt, wenn das Istdrehungssignal und das Drehmomentreferenzsignal kleiner als vorbestimmte Werte sind.

20. Verfahren zum Erzeugen eines Speisestroms variabler Größe und Frequenz zum Speisen eines Wechselstrominduktionsmotors, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Liefern eines ersten Signals, das zu der zeitlichen Änderung des Flusses des Motors proportional ist; Liefern eines zweiten Signals, das zu der Größe des Speisestroms proportional ist; und

Erzeugen eines Flußsignals, das zu dem Integral des ersten Signals proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über oder unter einem vorgewählten Wert ist, und das zu dem zweiten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter oder über dem vorgewählten Wert ist, wobei das Flußsignal die Erzeugung des Speisestroms steuert.

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21. Verfahren nach Anspruch 20 zum Steuern eines Wechsels trominduktionsmotors mit in bezug auf eine erste und auf eine zweite Achse angeordneten Ständerwicklungen, der elektrische Leistung aus einem Wechselrichter empfängt, der einen Speisestrom variabler Größe und Frequenz erzeugt, der den Ständerwicklungen zugeführt wird, um einen Fluß zu erzeugen, der eine Komponente in der ersten Achse und eine Komponente in der zweiten Achse hat, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Liefern eines ersten Signals, das zu der zeitlichen Änderung der Komponente des Flusses in der zweiten Achse proportional ist;

Liefern eines zweiten Signals; das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Komponente des Flusses in der zweiten Achse erzeugt; und Veranlassen, daß der Wechselrichter den Speisestrom erzeugt, um einen Fluß zu erzeugen, der nur die Komponente in der zweiten Achse hat.

22. Verfahren nach Anspruch 20 zum Steuern eines Wechselstrominduktionsmotors mit in bezug auf eine erste, eine zweite und eine dritte Achse angeordneten Ständerwicklungen, der elektrische Leistung aus einem Wechselrichter empfängt, der einen Speisestrom variabler Größe und Frequenz erzeugt, welcher an die Ständerwicklungen angelegt wird, um einen Fluß zu erzeugen, der eine Komponente in der ersten Achse, eine Komponente in der zweiten Achse und eine Komponente in der dritten Achse hat, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Liefern eines ersten Signals, das zu der zeitlichen Änderung der Komponente des Flusses in der ersten Achse proportional ist;

Liefern eines zweiten Signals, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Komponente des Flusses in der ersten Achse erzeugt; Erzeugen eines ersten Flußsignals, das zu dem Integral

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des ersten Signals proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über einem vorgewählten Wert ist, und das zu dem zweiten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist; Liefern eines dritten Signals, das zu der zeitlichen Änderung der Komponente des Flusses in der zweiten Achse proportional ist;

Liefern eines vierten Signals, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Komponente des Flusses in der zweiten Achse erzeugt; Erzeugen eines zweiten Flußsignals, das zu dem Integral des dritten Signals proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über einem vorgewählten Wert ist, und das zu dem vierten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist; Liefern eines fünften Signals, das zu der zeitlichen Änderung der Komponente des Flusses in der dritten Achse proportional ist;

Liefern eines sechsten Signals, das zu der Größe desjenigen Teils des Speisestroms proportional ist, der die Komponente des Flusses in der dritten Achse erzeugt; und Erzeugen eines dritten Flußsignals, das zu dem Integral des fünften Signals proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms über einem vorgewählten Wert ist, und das zu dem sechsten Signal proportional ist, wenn die Frequenz des Speisestroms unter dem vorgewählten Wert ist, wobei das erste Flußsignal, das zweite Flußsignal und das dritte Flußsignal die Erzeugung des Speisestroms steuern.

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