DE3040105C2 - Verfahren zur Regelung der Drehzahl eines an einen Zwischenkreis-Umrichter angeschlossenen Drehstrom-Asynchronmotors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Regelung der Drehzahl eines an einen Zwischenkreis-Umrichter angeschlossenen Drehstrom-Asynchronmotors und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/06—Controlling the motor in four quadrants
- H02P23/07—Polyphase or monophase asynchronous induction motors
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
ίο Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten
Art (DE-OS 23 20 748) wird mittels eines Drehzahlreglers abhängig von der Abweichung des Drehzahl-Istwerts
vom vorgebbaren Drehzahlsollwert die über den Zwischenkreis am Wechselrichter und damit an der Mats
schine anliegende Spannung gesteuert Abhängig von dieser Spannung wird von einem Funktionsgeber, dem
ein Spannungsfrequenzwandler nachgeschaltet ist in einem oberen Drehzahlbereich die Frequenz des Wechselrichters
proportional zu dieser Spannung nachgeführt Im unteren Drehzahlbereich hält der Funktionsgeber hingegen die Frequenz konstant Die Einhaltung
der Drehzahl erfolgt hier durch eine entsprechende Steuerung der Spannung durch den Drehzahlgeber. Da
eine Drehzahlabsenkung hierbei nur entsprechend dem Lastmoment, also relativ langsam, möglich ist ist ein
Bremsbetrieb durch eine Speisung der Maschine mit einem Gegendrehfeld sehr geringer Frequenz vorgesehen.
Eine derartige Gegenstrombremsung führt jedoch zu einem schlechten Wirkungsgrad und außerdem läßt
sich der Bremsvorgang nicht ruckfrei ausführen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden,
daß der Motor mit gleichbleibendem Drehmoment bei gutem Wirkungsgrad ruckfrei bis zum Stillstand abgebremst
werden kann. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst
Bei einem Bremsvorgang kann nämlich die Drehzahl bis zu dem vorgegebenen Grenzwert durch eine generatorische
Bremsung abgesenkt werden, was es ermöglicht die Bremsenergie wenigstens teilweise zurückzugewinnen,
so daß der Bremsvorgang insoweit energiesparend ausgeführt werden kann, und zwar mit einer
wählbaren Größe des Bremsmomentes. Dadurch, daß beim Übergang von der generatorischen Bremsung zur
Gegenstrombremsung im Umschaltaugenblick die Amplitude der am Motor anliegenden Spannung über das
Reglerausgangssignal derart vorgegeben wird, daß das Drehmoment gleich bleibt, erfolgt der Übergang zur
Gegenstrombremsung ruckfrei, so daß der Bremsvorgang mit gleichbleibendem Drehmoment bis zum Stillstand
des Motors durchgeführt werden kann.
Sowohl das generatorische Bremsen als Auslaufbremsung als auch die Gegenstrombremsung zum
Zwecke einer Stillsetzung ist allgemein bekannt (EMA, Elektrische Maschine 1972, Heft 5, Seiten 135 bis 142).
Eine Bremsung bis zum Stillstand mit gleichbleibendem Drehmoment und ruckfreiem Übergang von der generatorischen
Bremsung zur Gegenstrombremsung läßt sich dem Stand der Technik jedoch nicht entnehmen.
bo Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird im Umschaltaugcnblick die einzustellende Amplitude der Spannung gemäß Anspruch
2 berechnet. Der Aufwand für die Berechnung ist hierbei sehr gering und die Genauigkeit, welche diese
Um den Aufwand für die Regelung so gering wie möglich zu halten, wird vorzugsweise gemäß Anspruch
3 im ersten Drehzahlbereich die Freauen/. und
die Spannung mit linearer Regelcharakteristik und im
zweiten Drehzahlbereich die Spannung mit quadratischer Regelcharakteristik geregelt
Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zu Grunde, eine
möglichst einfach ausgebildete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4. Der zusätzliche Aufwand einer solchen
Vorrichtung ist gering, weil er nur in einem zusätzlichen Regler und einer Umschalteinrichtung besteht,
mittels deren wahlweise vom einen auf den anderen Regler umgeschaltet werden kann. Ein weiterer Verteil
dieser Vorrichtung besteht darin, daß an den Zwischenkreis mehrere Umrichter für verschiedene Antriebe,
beispielsweise die Antriebe verschiedener Aufzugsgruppen, angeschlossen werden können.
Um die bei einem generatorischen Bremsvorgang anfallende Energie nutzen zu können, kann man parallel zu
dem ungesteuerten Gleichrichter einen nerigeführten Wechselrichter anordnen, der eine Energierückspeisung
ins Netz ermöglicht Man kann aber auch statt eines solchen Wechselrichters oder zusätzlich an den Zwischenkreis
eine Batterie anschließen. Diese Batterie kann die beim Bremsvorgang erzeugte Energie speichern
und in der Anfohrphase wieder in den Zwischenkreis einspeisen, wodurch man geringere Stoßbelastungen
des Netzes und damit auch einen geringeren Anschlußwert erreicht ßin weiterer, wesentlicher Vorteil
einer solchen Batterie besteht darin, daß sie bei Netzausfall einen Notbetrieb ermöglicht Dies ist beispielsweise
bei Aufzugsantrieben von großer Bedeutung. Außerdem hat der Antrieb hierdurch eine höhere Verfügbarkeit
Im folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die einzige Figur zeigt das 3s
Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels.
Ein Drehstrom-Asynchronmotor 1, der den Antriebsmotor eines Aufzugsantriebes bildet, ist an den Ausgang
eines fremdgefühi ten Wechselrichters 2 angeschlossen,
welcher einen Teil eines Umrichters bildet und aus dem Zwischenkreis des Umrichters gespeist wird, bei dem es
sich um einen Gleichspannungskreis mit konstanter Spannung handelt Erzeugt wird die Gleichspannung im
Zwischenkreis des Umrichters von einem ungesteuerten Gleichrichter 3, der direkt oder wenn das Netz zu starr
ist über Drosseln an das Drehstromnetz angeschlossen wird. Mit dem Zwischenkreis des Umrichters, an den
auch mehrere Wechselrichter für die Speisung mehrerer Drehstrom-Asynchronmotoren angeschlossen sein
könnten, ist eine Batterie 4 verbunden, welche bei einer Energierückspeisung vom Drehstrom-Asynchronmotor
t über den Wechselrichter 2 in den Zwischenkreis Energie aufnehmen und zur Leistungsstützung beim Anfahrvorgang
oder bei einem Ausfall des Drehstromnetzes wieder in den Zwischenkreis und von dort an den Drehstrom-Asynchronmotor
abgeben kann. Die Stoßbelastung des Netzes und der Anschlußwert wird hierdurch vermindert, die Verfügbarkeit des Antriebes erhöht.
Im Ausführungsbeispiel ist zusätzlich an der Batterie
4 ein netzgeführter Wechselrichter 5 vorgesehen, der ω parallel zum Gleichrichter 1 liegt und die Möglichkeit
der Energierückspeisung ins Drehstromrietz gibt, wenn die Batterie 4 nicht die gesamte bei den Bremsvorgängen
anfallende Energie speichern kann.
Der fremdgeführte Wechselrichter 2 wird mittels eines Zündimpulsgenerators 6 angesteuert, dessen
Steuereingang mittels einer Umschalteinrichtung 7 wahlweise mit den Ausgängen eines ersten Regelverstärkers
8 oder eines zweiten Regelverstärkers 9 verbunden werden kann. Der erste Regelverstärker 8 hat
eine lineare Regelcharakteristik, der zweite Regelverstärker
9 eine quadratische Regelcharakteristik. Letzterer ist unmittelbar mit einem Sollwert-Istwert-Vergleicher
10 verbunden, welcher den von einem Drehzahlgeber 11 erzeugten Istwert der Drehzahl des Drehstrom-Asynchronmotors
1 mit einem Drehzahl-Sollwert vergleicht Die Ausgangsgröße des Sollwert-Istwert-Vergleichers
10 wird auch auf den Eingang eines Spannungs/Frequenz-Wandlers
12 gegeben, dem der erste Regelverstärker 8 nachgeschaltet ist
Die beiden Regelverstärker 8 und 9 sowie der Spannungs/Frequenz-Wandler
12 sind mit einer Rechenschaltung 13 verbunden. Außerdem ist die Umschalteinrichtcng
7 an den Drehzahlgeber 11 angeschlossen, um beim Oberschreiten eines vorgegebenen Drehzahlwertes
gegen kleinere Werte hin den Zündimpulsgenerator 6 vom ersten Regelverstärker 8 auf den zweiten Regelverstärker
9 und beim Oberschreiten dieses Drehzahlwertes zu größeren Drehzahlen hin den Zündimpulsgenerator
auf den ersten Regelverstärker 8 umzuschalten.
In dem oberhalb dieses Drehzahlgrenzwertes liegenden Bereich erfolgt die Regelung der Drehzahl des
Asynchronmotors 1 frequenzabhängig mit linearer Regelcharakteristik.
Der Drehzahlgrenzwert wird so gelegt daß bis herab zu dieser Drehzahl das Drehmoment
des Drehstrom-Asynchronmotors 1 konstant gehalten werden kann. In dem sich anschließenden Bereich mit
geringeren Drehzahlen erfolgt die Drehzahlregelung spannungsabhängig mit quadratischer Charakteristik,
weil bei konstanter Frequenz das Drehmoment etwa proportional dem Quadrat der Spannung ist. Dieser
zweite Drehzahlbereich kann sich in den Bereich der Gegenstrombremsung hinein erstrecken, weshalb es
möglich ist, mit gleichbleibendem Drehmoment von der maximalen Drehzahl durch null hindurch bis in den Gegenstrombremsbereich
hinein zu regeln und umgekehrt. Um den Energieverbrauch so gering wie möglich zu
halten, ist es zweckmäßig, die Drehzahl möglichst weit durch generatorische Bremsung zu vermindern. Dies ist
mit der vorstehend beschriebenen Regelschaltung ohne weiteres möglich, und zwar auch dann, wenn zur Erreichung
der Drehzahl null eine Gegenstrombremsung notwendig ist. Zwar muß dabei beim Übergang von der
Frequenzregelung auf die Spannungsregelung das Drehfeld gewechselt und gleichzeitig durch Gegenstrom
ein gleich großes Drehmoment entwickelt werden, um einen ruckfreien Übergang zu erreichen. Mittels
der Rechenschaltung 13 kann jedoch bei übersynchronem Betrieb das Drehmoment ermittelt und daraus
die Größe des Ausgangssignals des zweiten Reglers 9 für die Einstellung eines gleich großen Bremsmomentes
berechnet werden. In der Regel genügt es, die Spannung als Wurzel aus dem Produkt des Drehmomentes und
einer Konstanten zu ermitteln. Die damit erzielbare Genauigkeit reicht zumindest dann aus, wenn der Drehstrom-Asynchronmotor
bei einer Schlupf frequenz vom 2fachen bis 2,5fachen der Grundfrequenz ein gleichbleibendes
Drehmoment hat.
Claims (8)
1. Verfahren zur Regelung der Drehzahl eines an einen Zwischenkreis-Umrichter angeschlossenen
und mit Spannungen einstellbarer Amplitude und Frequenz betriebenen Drehstrom-Asynchronmotors,
insbesondere eines Aufzugsantriebs, wobei in einem ersten Drehzahlbereich, der nach unten durch
einen vorgegebenen Drehzahlwert begrenzt ist, Amplitude und Frequenz vom Ausgang des Drehzahlreglers
gesteuert werden und in einem sich an den vorgegebenen Grenzwert nach unten anschließenden
zweiten Drehzahlbereich die Frequenz fest vorgegeben und die Amplitude weiterhin vom Ausgang
des Drehzahlreglers geführt wird, mit Gegenstrombremsbetrieb
zur Drehzahlabsenkung, dadurch gekennzeichnet, Jaß zur Drehzahlabsenkung
im ersten Drehzahlbereich eine generatorische Bremsung mit Rückspeisung ins Netz und
im zweiten Drehzahlbereich die Gegenstrombremsung vorgenommen wird, wobei im Umschaltaugenblick
die Amplitude über das Reglerausgangssignal abhängig von einer Berechnung derart vorgegeben
wird, daß das Drehmoment gleich bleibt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Umschaltaugenblick die einzustellende Amplitude nach der Gleichung U ~ j/ K ■ M
berechnet ist, worin U die Amplitude, M das Drehmoment
im generatorischen Grenzbetrieb und K eine Konstante ist
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Drehzahlbereich die
Frequenz und Spannung mit linearer Regelcharakteristik und im zweiten Drehzahlbereich die Spannung
mit quadratischer Regelcharakteristik geregelt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 mit einem einen Gleichrichter
und einen Wechselrichter aufweisenden Zwischenkreisumrichter, der im Zwischenkreis eine konstante
Spannung hat, und einem die Frequenz des Wechselrichters bestimmenden Regler, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich zu dem der Frequenzreglung des Wechselrichters (2) dienenden ersten Regler
(8) ein zweiter Regler (9), der die Ausgangsspannung des Wechselrichters (1) regelt, sowie eine den
Regelkreis beim Überschreiten eines vorgegebenen Drehzahl-Grenzwertes zu niedrigeren Drehzahlen
hin vom ersten (8) auf den zweiten Regler (9) und zu höheren Drehzahlen hin vom zweiten auf den ersten
Regler selbsttätig umschaltende Schalteinrichtung (7) vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Regler (8) für eine lineare
Regelcharakteristik und der zweite Regler (9) für eine quadratische Regelcharakteristik ausgebildet
ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest dem zweiten Regler
(9) eine sein Ausgangssignal für den Zeitpunkt der Übernahme der Regelung bestimmende Rechenschaltung
(13) zugeordnet ist.
/. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis b. gekennzeichnet durch eine im Zwischenkreis parallel
zum Eingang des Wechselrichters liegende Batterie (4).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch einen parallel ,Mim Gleichrichter
(3) geschalteten Energierückspeisungs-Wechselrichter(5).
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE3040105A DE3040105C2 (de) | 1980-10-24 | 1980-10-24 | Verfahren zur Regelung der Drehzahl eines an einen Zwischenkreis-Umrichter angeschlossenen Drehstrom-Asynchronmotors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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DE3040105A1 DE3040105A1 (de) | 1982-05-27 |
DE3040105C2 true DE3040105C2 (de) | 1985-08-08 |
Family
ID=6115081
Family Applications (1)
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DE3040105A Expired DE3040105C2 (de) | 1980-10-24 | 1980-10-24 | Verfahren zur Regelung der Drehzahl eines an einen Zwischenkreis-Umrichter angeschlossenen Drehstrom-Asynchronmotors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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DE (1) | DE3040105C2 (de) |
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- 1980-10-24 DE DE3040105A patent/DE3040105C2/de not_active Expired
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1981
- 1981-10-02 AU AU75984/81A patent/AU7598481A/en not_active Abandoned
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Also Published As
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DE3040105A1 (de) | 1982-05-27 |
AU7598481A (en) | 1982-04-29 |
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