DE3041608A1

DE3041608A1 - Einrichtung zur realisierung eines zweiphasigen flussmodells einer drehfeldmaschine

Info

Publication number: DE3041608A1
Application number: DE19803041608
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. 1000 Berlin Hentschel; Peter Dipl.-Ing. Hussels
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-11-01
Filing date: 1980-11-01
Publication date: 1982-06-09

Description

Einrichtung zur Realisierung eines zweiphasigen
Flußmodells einer Drehfeldmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruches.
Zur dynamischen Führung von Drehfeldmaschinen, z.B. Asynchronmaschinen oder Synchronmaschinen am Netz variabler Spannung und Frequenz ist es wichtig, Informationen über Betrag und Phasenlage des magnetischen Flusses zu erhalten. Da eine direkte Flußerfassung problematisch ist, ist eine Nachbildung aus leicht zugänglichen Größen erwünscht.
Eine derartige Nachbildung ist im Prinzip in Figur 1 nrläutert. Es werden Meßgrößen benötigt, die den Augenblickswerten von Strang-Strom und verketteten bzw. Phasen-Spannungen der Mschine proportional sind.
Zunächst wird der Spannungsabfall am Ständerwiderstand R1 nachgebildet (i (t) x R1 (), wobei R1 = R1 C) eine Temperaturänderung berücksichtigen kann) und von der Eingangs spar nung U (t) subtrahiert. Nach der Integration dieser Differenz (Integrierglied IG) erhält man eine dem Ständerfluß proportionale Größe. Diese wird um den nachgebildeten Streufluß an der Streuinduktivität L# vermindert und ergibt eine dem Fluß # proportionale Größe.
Es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, aus Klemmenspannung und Eingangsstrom der Asynchronmaschine den Fluß mit Hilfe einer einfachen Schaltung aus Operationsverstärkern nachzubilden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird im nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es werden zwei senkrecht aufeinanderstehende Komponenten des FlussesoCund/3gebildet. Dazu werden die Spannungen und Ströme in zwei entsprechend der Fig. 1 aufgebauten Resheschaltungen verarbeitet. Diese beiden Rechenschaltunger ini in der Fig. 2 mit RE1 und RE2 bezeichnet.
Der Rechenschaltung REl werden die verketteten Spannungen URS und UTS ferner die Ströme iR und iT zugeführt. Der Rechenschaltung RE2 werden die verketteten Spannungen URS und -UTS ferner die Ströme iR und -iU zugeführt. Ebenfalls ist es möglich, zwei Phasenspannungen UR und UT anstelle der verketteten Spannungen zu verwenden. Die Summen UR + UT bzw. iR + iT brauchen beim Vorhandensein aller drei Phasenspannungen bzw.
Strangströme nicht gebildet zu werden. Wie aus der folgenden Rechnung hervorgeht: Es gilt Uα = US = 1/3 (URS + UT5) = -(UR + UT) 5 = iS = CiR + iT) für die α -Komponente und für die ß-Komponente.
In der Fig. 2 wird in der Rechenschaltung RE1 die Spannung über einen Widerstand F , die Spannung UTS über einen Widerstand R2 einem integrierenden Operationsverstärker 1 zugeführt, dem parallel zum Rückführungskondensator Cl ein Widerstand R8 zur Dämpfung des Kreises parallelgeschaltet ist.
Der Strom iR wird über einen Bewertungswiderstand R5, der Strom iT über einen Bewertung swiderstand R6 dem Eingang eines invertierenden Verstärkers 4 zugeführt. Der invertierende Verstärker 4, beschaltet durch die Bewertung swiderstände R5, R6, bildet die oC-Eomponente des Stromes aus zwei Stranggrößen.
Diese Komponente wird einerseits über einen Bewertungswiderstand R3, der den Spannungsabfall i x R berücksichtigt, dem Eingang des Integrierverstärkers 1 zugeführt, andererseits dem Eingang eines invertierenden Verstärkers 5. Dem Integrationsverstärker 1 nachgeschalt ist ein invertierender Operationsverstärker 2, dessen Eingang zugleich vom Ausgangssignal des Verstärkers 5 über einen Widerstand R7 beaufschlagt wird.
Durch den Bewertungswiderstand b wird der Streufluß L# berücksichtigt.
Vom Ausgang des Operationsverstärkers 2 wird ein Signal einem integrierenden Verstärker 3 zugeführt, dessen Ausgang über einen Bewertungswiderstand R4 auf den Eingang des Operationsverstärkers 1 führt; diese Rückführung dient zur Unterdrückum der Gleichspannungskomponente.
Am Ausgang des Operationsverstärkers 2 (Klemme REMA) erscheint ein Signal, das dem FlußBX entspricht.
Die Rechenschaltung RE2 ist genau entsprechend der Rechenschaltung REl aufgebaut; anstelle der Spannung UTS wird jedoch jetzt die Spannung UTS und anstelle des Stromes i jetzt der Strom -i angelegt. Bei Verwendung der Phasenspannungen wird -UT anstelle von UT verwendet.
Der Operationsverstärker 6 entspricht dem Operationsverstärker 1, der Operationsverstärker 9 q dem Operationsverstärker 4, der Operationsverstärker 10 dem Operationsverstärker 5, der Operationsverstärker 7 dem Operationsverstärker 2 und der Operationsverstärker 8 dem Operationsverstärker 3. Am Ausgang RE2A erscheint entsprechend ein Signal, das dem Fluß entspricht.
Ein Vorteil der beschriebenen Einrichtung besteht darin, daß -der Einfluß einer unerwünschten additiven Integrationskon-.
stante bei der Integration durch das Integrationsglied IG in Fig. 1 als auch der Einfluß der Offsetspannungen der Operationsverstärker kompensiert (Gegenkopplung durch den Integrator 3) wird.
Die für die Stabilität notwendige Dämpfung wird dadurch erreicht, daß der Flußintegrator 1 als V2-1-Glied aufgebaut ist.
Es kann statt dessen auch der Gegenkqpplungsintegrator 3 als V2-1- oder PI-Glied ausgefuhrt sein. Die Schaltung-erhält damit eine untere Grenzfrequenz, die unter-die kleinste betriebsmäßige Frequenz gelegt wird.
Da der Integrator 1 die Summe aus zwei Spannungen integrieren kann, sind zur Realisierung der eingangs genannten Gleichungen keine zusätzlichen Operationsverstärker notwendig.
Der Integrator für die Spannung 1 und der Inverter für den Strom 4 erhalten nur einen zusätzlichen Bewertungswiderstand. Für die -Eomponente müssen UTS bzw. UT und iT invertiert werden. Auf diese Weise erhält man aus den Spannungs-und Stromwerten, die auch für die Aronschaltung zur Leistungsbestimmung benötigt werden, auf einfache Art und Weise den Luftspaltfluß der Maschine in zwei senkrecht aufeinanderstehenden Komponenten. Ein weiterer Vorteil dieser Schaltung ist, daß der Betrag des Flusses gebildet werden kann, ohne daß er durch ein Tiefpaßfilter geglättet werden muß. Dazu wird dem Ausgang REMA ein Quadrierglied 11 und dem Ausgang RE2A ein Quadrierglied 12 nachgeschaltet, an deren Ausgängen die Ausdrücke - % und YJZerscheinen.
Die beiden Größen werden zusammen einem invertierenden Operationsverstärker 13 zugeführt, dessen Ausgang einem Radizierer 14 zugeleitet wird. An dessen Ausgang A ergibt sich die Größe

Claims

Patentansprüche: 5 Einrichtung zur Realisierung eines zweiphasigen Flußmodells für eine Drehfeldmaschine, bei dem der Luftspaltfluß in dieser Maschine als Istwert für die Regelung dient, und bei dem aus der Differenz von Eingangsspannung und Spannungsabfall am Ständerwiderstand nach Integration und Abzug des nachgebildeten Streuflusses eine dem Luftspaltfluß proportionale Größe gebildet wird, dadurch gekennzeichnet.

daß für zwei senkrecht aufeinanderstehende Kompo nenten des Flusses (#α,#ß) Schaltungen mittels Operationsverstärkern zur Herleitung dieser Zomponenten aus den verketteten Spannungen URS, UTS bzw.

Phasenspannungen UR, UT und aus den Strangströmen iR, iT in folgender Form aufgebaut werden: 1) es werden die verketteten Spannungen URS und UTS oder die Phasenspannungen UR und UT (respektive URS und -US oder UR und UT) über 3ewertungswiderstände (R1 und R2) dem Eingang eines ersten Integrierverstärkers (1), der parallel zum rückkoppelnden Kondensator (C1) ggf. einen Dämpfungswiderstand (8) enthält, zugeführt, 2) es werden die Strangströme iR und ist (respektive iR und -i) über Bewertungswiderstände (R5 und R6) dem Eingang eines ersten invertierenden Verstärkers (4) zugeführt, dessen Ausgang einerseits über einen den Ständerspannungsabfall berücksich- -tigenden Bewertungswiderstand (R3) auf den Eingang des ersten Integrierverstärkers (1) führt, andererseits mit dem Eingang eines zweiten invertierenden Verstärkers (5) verbunden ist, dessen Ausgang über den den Streufluß berücksichtigenden Bewertungswiderstand b zusammen mit dem Ausgang des ersten Integrierverstärkers auf den Eingang eines dritten invertierenden Verstärkers (2) führt, dessen Ausgang den Ausgang der Schaltung (RE1A bzw. RE2A) bildet, an dem das Flußsign-al #α(respektive#ß) auftritt,-3) es wird der Ausgang des dritten invertierenden Verstärkers über einen zweiten ggf. als VZ-1- oder PI-Glied ausgeführten Integrierverstärker (3) mit nachgeschaltetem Bewertungswiderstand (R4) auf den Eingang des ersten Integrierverstärkers (1) zurückgeführt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die an den Ausgängen (RE1A und RE2A) erscheinenden Größen (#α und#ß) Quadriergliedern (11 und 12) zugeführt werden, deren Ausgänge auf den Eingang eines invertierenden Verstärkers (13) führen, dem ein Radizierglied (14) nachgeschaltet ist.