DE3016954A1 - METHOD FOR CONTROLLING AN ASYNCHRONOUS MOTOR - Google Patents
METHOD FOR CONTROLLING AN ASYNCHRONOUS MOTORInfo
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Description
Verfahren zum Steuern eines AsynchronmotorsMethod for controlling an asynchronous motor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Asynchronmotors, insbesondere für Verdichter von Kälteaggregaten in Haushaltskühlschränken oder dgl., mit einer Phasenanschnittsteuerung, welfche die Betriebsspannung an das jeweils erforderliche Drehmoment derart anpaßt, daß der Motor stets mit höchstem Wirkungsgrad betrieben wird, nach Patent (Patentanmeldung P 26 15 768.6-32).The invention relates to a method for controlling an asynchronous motor, especially for compressors of refrigeration units in household refrigerators or the like, with phase control, which the operating voltage to the torque required in each case adapts in such a way that the motor is always operated with maximum efficiency, according to patent (patent application P 26 15 768.6-32).
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Im Rahmen der Aufgabenstellung der Hauptanmeldung, wonach ein Asynchronmotor an den wechselnden Drehmomentbedarf einer Arbeitsmaschine so anzupassen war, daß der Asynchronmotor stets mit höchstem Wirkungsgrad betrieben wird, um dadurch dessen Energieverbrauch und Betriebskosten zu senken, wird bei der vorliegenden Erfindung von der Erkenntnis ausgegangen, daß das Wirkungsgradmaximum eines vorgegebenen Asynchronmotors unabhängig von der Belastung immer bei nahezu derselben Drehzahl liegt, solange keine Sättigung im magnetischen Kreis des Motors auftritt.As part of the task of the main application, according to which an asynchronous motor to the changing torque requirements of a work machine had to be adapted so that the asynchronous motor is always operated with the highest degree of efficiency, thereby reducing its energy consumption and to reduce operating costs, the present invention is based on the knowledge that the maximum efficiency of a given asynchronous motor regardless of the Load is always at almost the same speed as long as there is no saturation in the magnetic circuit of the motor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein einfaches und zuverlässiges Verfahren anzugeben, welches es ermöglicht, einen Asynchronmotor durch entsprechende Regelung unabhängig von der Belastung stets mit höchstem Wirkungsgrad zu betreiben.The object of the present invention is therefore to provide a simple and reliable method which makes it possible to to operate an asynchronous motor with the highest level of efficiency regardless of the load.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß unabhängig von der Belastung die dem höchsten Wirkungsgrad des Asynchronmotors entsprechende Motordrehzahl durch die Regelung der Spannung wenigstens annähernd konstant gehalten wird, indem der Istwert der Motordrehzahl aus der Schwankung des im Takt mit der Schlupffrequenz schwankenden Motorstromes bestimmt und ein daraus gewonnenes Signal den Zündwinkel der Phasenanschnittsteuerung nach dem Sollwert regelt.This object is achieved according to the invention in that independently of the load, the motor speed corresponding to the highest efficiency of the asynchronous motor by regulating the Voltage is kept at least approximately constant by the actual value of the engine speed from the fluctuation in the cycle with the Determined slip frequency of fluctuating motor current and a result The signal obtained regulates the ignition angle of the phase control according to the setpoint.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens, nach dem die Motordrehzahl aus der Schwankung zwischen dem Motorstrom und der Schlupffrequenz bestimmt wird, gelingt es auf einfache Weise, die Motordrehzahl exakt zu erfassen und Schwankungen, die auf wechselnden Drehmomentbedarf der Arbeitsmaschine zurückzuführen sind, durch entsprechende Änderung des Zündwinkels der Phasenanschnittsteuerung so zu beeinflussen, daß die Drehzahl aufgrund der hierdurch erzielten Spannungsänderung in einem Bereich konstantWith the help of the method according to the invention, according to which the engine speed is determined from the fluctuation between the motor current and the slip frequency, it is possible to easily to precisely record the engine speed and fluctuations that can be traced back to the changing torque requirement of the driven machine are to be influenced by changing the ignition angle of the phase control so that the speed due to the resulting change in voltage is constant in one area
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gehalten wird, in dem der Asynchronmotor seinen höchsten Wirkungsgrad hat.is held, in which the asynchronous motor is at its highest efficiency Has.
In besonders einfacher, vorteilhafter und wirksamer Weise läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ein von einem im Motorstromkreis des Asynchronmotors liegenden Widerstand geliefertes Meßsignal in ein den Zündwinkel der Phasenanschnittsteuerung bestimmendes Signal umgewandelt wird.The method according to the invention can be carried out in a particularly simple, advantageous and effective manner if according to In a preferred embodiment, one of one in the motor circuit of the asynchronous motor lying resistance in a measuring signal which determines the ignition angle of the phase control Signal is converted.
Mit dem in dieser Weise gewonnenen Meßsignal läßt sich der Zündwinkel der Phasenanschnittsteuerung besonders einfach und exakt an die jeweiligen Erfordernisse anpassen.With the measurement signal obtained in this way, the ignition angle adapting the phase control particularly easily and precisely to the respective requirements.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß durch absichtliche Rotationsunsymmetrie im Läufer des Asynchronmotors ein verstärktes Meßsignal erzeugt wird.According to a further advantageous embodiment of the invention Method is provided that by deliberate rotational asymmetry an amplified measurement signal is generated in the rotor of the asynchronous motor.
Mit Hilfe des auf diese Weise erzeugten verstärkten Meßsignals läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil auch für solche Antriebe anwenden, bei denen ausgeprägte Drehmomentschwankungen während einer Umdrehung des Motors nicht auftreten.With the aid of the amplified measurement signal generated in this way, the method according to the invention can also be used advantageously for use drives in which pronounced torque fluctuations do not occur during one revolution of the motor.
Entsprechend einem besonders bevorzugten Verfahrensschritt ist vorgesehen, daß die Schlupffrequenz des Motorstromes aus einer dem Motorstrom proportionalen Spannung durch einen steilflankigen Tiefpaß ausgefiltert wird.According to a particularly preferred process step provided that the slip frequency of the motor current from a the motor current proportional voltage by a steep-edged Low pass is filtered out.
Weitere in den Ansprüchen gekennzeichnete vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der beigefügten Zeichnung als Block-Further advantageous features of the method according to the invention which are characterized in the claims are given in the description below on the basis of a block diagram in the attached drawing
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Schaltbild symbolisch dargestellten Ausführungsbeispiels der Regelung eines Asynchronmotors für den Betrieb eines Verdichters einer Klein-Kältemaschine erläutert.Circuit diagram symbolically represented embodiment of the regulation of an asynchronous motor for the operation of a compressor a small refrigeration machine explained.
In diesem Block-Schaltbild ist mit 1 ein Asynchronmotor bezeichnet , welcher über Leitungen 2 und 3 an das Leitungsnetz einer Wechselstromversorgung anschließbar ist. Im Motorstromkreis des Asynchronmotors 1 liegt ein Widerstand 4, welcher als Meßwertaufnehmer dient. Dieser Widerstand 4 muß zur Vermeidung von Verlusten möglichst niederohmig sein.In this block diagram, 1 denotes an asynchronous motor , which can be connected to the line network of an AC power supply via lines 2 and 3. In the motor circuit of the Asynchronous motor 1 is a resistor 4, which as a transducer serves. This resistor 4 must to avoid losses be as low-resistance as possible.
Der Istwert der Schlupffrequenz des Asynchronmotors 1 wird bei der dargestellten Anordnung aus dem Motorstrom entnommen. Dies ist möglich, weil der Motorstrom im Takt mit der Schlupffrequenz des Asynchronmotors 1 schwankt. Das an dem als Meßwertaufnehmer dienenden niederohmigen Widerstand 4 im Motorkreis gewonnene Meßsignal wird anschließend in einem mit 5 bezeichneten Verstärker verstärkt und an einen Spitzenwertgleichrichter 6 für die positive und negative Amplitude weitergegeben. Durch anschließende Addition der Spitzenwerte werden störende Amplitudenmodulationen des Motorstromes unterdrückt und lediglich die sich aus der Differenz zwischen der Netzfrequenz und der Lauferumlauffrequenz ergebende Schlupffrequenz ermittelt. Dieses, der Schlupffrequenz entsprechende Signal wird in einem, dem Spitzenwertgleichrichter 6 nachgeschalteten, Verstärker 7 verstärkt und anschließend von einem Schmitt-Trigger 8 entsprechend den eingezeichneten Symbolen in ein Rechtecksignal umgewandelt. Dem Schmitt-Trigger 8 folgt einebistabile Kippstufe 9 und ein Tiefpaß 10, welche zusammen einen Frequenzspannungs-Wandler bilden. Am Ausgang des Tiefpasses 10 erhält man eine Gleichspannung U, die der Schlupffrequenz des Asynchronmotors 1 proportional ist.The actual value of the slip frequency of the asynchronous motor 1 is at taken from the arrangement shown from the motor current. This is possible because the motor current is in step with the slip frequency of asynchronous motor 1 fluctuates. That obtained at the low-resistance resistor 4 in the motor circuit serving as a measured value sensor The measurement signal is then fed into an amplifier labeled 5 amplified and to a peak rectifier 6 for the positive and negative amplitude passed on. By subsequent addition the peak values become disruptive amplitude modulations of the motor current suppressed and merely resulting from the difference between the mains frequency and the rotor rotation frequency Slip frequency determined. This, corresponding to the slip frequency The signal is amplified in an amplifier 7 connected downstream of the peak value rectifier 6 and then amplified by one Schmitt trigger 8 converted into a square-wave signal in accordance with the symbols shown. The Schmitt trigger 8 is followed by a bistable Flip-flop 9 and a low-pass filter 10, which together form a frequency-voltage converter. At the output of the low pass 10 a direct voltage U is obtained, which corresponds to the slip frequency of the Asynchronous motor 1 is proportional.
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Der Regelkreis wird geschlossen durch einen Soll-Ist-Wert-Vergleich A und einen sich daran anschließenden Integralregler 11, welcher den Zündwinkel einer Phasenanschnittsteuerung 12 so regelt, daß der Istwert der Schlupffrequenz dem jeweils erforderlichen Sollwert entspricht.The control loop is closed by a target / actual value comparison A and an integral controller 11 connected to it, which controls the ignition angle of a phase control 12 regulates so that the actual value of the slip frequency corresponds to the required Corresponds to the setpoint.
In dem dargestellten Block-Schaltbild ist mit 13 ein Zeitglied bezeichnet, welches bei der Anwendung dieser Schaltung auf eine mit einer Abtauheizung ausgestattete Kompressor-Kältemaschine die Aufgabe hat, den Temperaturregler in der Weise zu beeinflussen, daß die Phasenanschnittsteuerung 12 die volle Netzspannung einschaltet. Dies ist sowohl für den Betrieb der Abtauheizung als auch für den Motoranlauf erforderlich. Nach erfolgtem Anlauf des Motors 1 werden von dem Zeitglied 13 Impulse des Schlupfsignals integriert; die Regelung wird dann nach einer Verzögerung von einigen Sekunden freigegeben.In the block diagram shown, 13 denotes a timing element which, when this circuit is applied to a The compressor refrigeration machine equipped with a defrost heater has the task of influencing the temperature controller in such a way that that the phase control 12 switches on the full line voltage. This is both for the operation of the defrost heater as well as for starting the motor. After the start-up of the motor 1, pulses of the slip signal are integrated by the timer 13; the scheme is then after a delay released by a few seconds.
Bei der dargestellten und beschriebenen Anordnung wird der Istwert der Drehzahl aus dem Motorstrom entnommen. Dies ist möglich, weil der Motorstrom im Takt der Schlupffrequenz schwankt. Als Ursache hierfür ist die für einen Kolben-Kompressor charakteristische DrehmomentSchwankung bei jeder Umdrehung des Antriebs anzusehen. Der Motorstrom wird dadurch mit der Umlauffrequenz des Läufers moduliert.In the arrangement shown and described, the actual value the speed taken from the motor current. This is possible because the motor current fluctuates in time with the slip frequency. as The reason for this is that which is characteristic of a piston compressor View the torque fluctuation with each revolution of the drive. The motor current is thus with the rotational frequency of the Modulated runner.
Da die beiden an der Modulation beteiligten Frequenzen jedoch dicht beieinander liegen, sieht der zeitliche Verlauf des Motorstromes nicht wie die bekannte Modulation aus, sondern wie die Überlagerung der Motorfrequenz mit der Summe und der Differenz der an der Modulation beteiligten Frequenzen. Diese Differenz wird in der beschriebenen Weise durch den steilen Tiefpaßfilter 6 ausgefiltert.However, since the two frequencies involved in the modulation are close together, the course of the motor current over time can be seen not like the known modulation, but like the superposition of the motor frequency with the sum and the difference the frequencies involved in the modulation. This difference is made up in the manner described by the steep low-pass filter 6 filtered out.
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Nach einem anderen Verfahren kann die Schlupffrequenz auch durch Spitzenwertgleichrichtung der positiven und negativen Halbwelle und anschließende Addition gewonnen werden.Using another method, the slip frequency can also by peak rectification of the positive and negative Half-wave and subsequent addition can be obtained.
Das beschriebene Verfahren zur Drehzahlmessung über die Schlupffrequenz kann auch bei gleichmäßigem Drehmoment angewendet werden. Man erhält dann ein kleineres Meßsignal, das durch Unsymmetrien des Läufers entsteht, wie z.B. durch unsymmetrische Läuferwicklungen oder durch einen sich während einer Läuferumdrehung ändernden Luftspalt. Um dieses Meßsignal zu vergrößern, können derartige Unsymmetrien auch absichtlich konstruktiv vergrößert werden.The described method for speed measurement using the slip frequency can also be used with constant torque. A smaller measuring signal is then obtained, which is caused by asymmetries of the rotor arises, e.g. due to asymmetrical rotor windings or by an air gap that changes during a rotor revolution. To increase this measurement signal, you can such asymmetries are also intentionally enlarged in terms of design.
6 Ansprüche
1 Figur6 claims
1 figure
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Claims (6)
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- 1981-05-01 JP JP6681481A patent/JPS573594A/en active Pending
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| IT8121354A0 (en) | 1981-04-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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