DE3046392A1

DE3046392A1 - Zweipunkt-stromregelung fuer dreiphasigen pulswechselrichter

Info

Publication number: DE3046392A1
Application number: DE19803046392
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Hentschel; Heinz 1000 Berlin Rjosk
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-12-05
Filing date: 1980-12-05
Publication date: 1982-07-08
Also published as: DE3046392C2

Description

Zweipunkt-Stromregelung für dreiphasigen
Pulswechselrichter Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung von Pulswechselrichtern gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruches 1.
Die Erfindung bezweckt, die Steuerung des Wechselrichters so durchzuführen, daß ein phasenrichtiges dreiphasiges, sinusförmiges Stromsystem mit geringem Oberschwingungsgehalt bei geringer Pulsfrequenz einer Drehfeldmaschine mit nicht angeschlossenem Sternpunkt eingeprägt wird. Durch den nicht angeschlossenen Sternpunkt entsteht dabei eine Koppelung der drei Regelkreise miteinander. Der Schaltzustand einer Wechselrichterphase bestimmt nun nicht mehr allein die Phasenspannung der angeschlossenen Maschinenphase, sondern nur noch dessen Klemmenpotential, das auf den Mittelpunkt der Gleichspannung bezogen wird. Gegenüber diesem Mittelpunkt verschiebt sich der Maschinensternpunkt nun um das Nullpotential. Dadurch ergibt sich, daß Jeder Stromregler den anderen korrigieren will, woraus eine hohe Umschaltfrequenz und daraus eine ungünstige Ausnutzung des Wechselrichters resultiert.
Es ist durch die DE-OS 26 27 537 zur Lösung dieses Problems ein Sinus-Dreieck-Verfahren bekanntgeworden, wozu Jedoch ein größerer Aufwand durch die Verwendung eines exakten 8pannungsmodells der Maschine notwendig ist und Betrags- und Phasenabweichungen bei höheren busgangsfrequenzen auftreten.
Es ist ferner eine Zweipunkt-Stromregelung mit Rechteckvorgabe bekannt; hier Jedoch wirkt sich der Rechteckblock- oder treppenförmige Strom nachteilig aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung eines Wechselrichters in der oben dargelegten Form ansugeben, die von diesen Schwierigkeiten frei ist.
GemäB der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des vorliegenden Hauptanspruchs angegebenen Verfahrensschritte gelöst.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nur ein geringer Aufwand für die Stromregelung des Pulswechselrichters bei genauer Einhaltung von Amplitude und Phasenlage notwendig ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Zusatzwerte zum Führtingsgrößensystem durch ein dreiphasiges 600-3locksystem gegeben werden, das in allen drei Phasen periodische Sollwertanhebungen bewirkt.
Insbesondere wird dabei so verfahren, daß die Phasenlage so gewählt wird, daß die Anhebungen in der Nähe der Nulldurchgänge der Führungsgrößen erfolgen.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Zusatzwerte zur Regelabweichung aus einem Meßwert oder einem Rechenwert des Nullpotentials aller drei Phasen oder seiner zeitlichen Ableitung hergeleitet werden.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird in den nachstehend beschriebenen Ausfiihrungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher dargestellt.
Es zeigt die Fig. 1 eine grundsätzliche Anordnung der dreiphasigen Stromregelung für Pulswechselrichter, die Fig. 2 eine additive Zusatzwertbildung gemäß der Erfindung, die Fig. 3a den zeitlichen Verlauf eines Führungsstromwertes, die Fig. 3c den Stromverlauf in Abhängigkeit vom Zusatswert in Fort eines 60°-Blocksysteins nach Fig. 3b und die Fig. 4 die Stromregelung unter zusätzlicher Beeinflussung der zeitlichen Ableitung des Nullpotentials.
In der Figur 1 ist mit 2 ein dreiphasiger Pulswechselrichter bezeichnet, dem eine Drehfeldmaschine M mit nicht angeschlossenem Sternpunkt nachgeschaltet ist. Es wird davon ausgegangen, daß dem Wechselrichter eine eingeprägte und konstante Spannung des Zwischenkreises zugeführt wird. Daher muß der Pulswechselrichter allein die Spannungs- und die Frequenzverstellung zur verlustarmen Verstellung der Drehzahl der Drehfeldmaschine vornehmen.
Dazu ist ein dreiphasiges sinusförmiges Strom-Führungsgrößensystem iWA, iWBX iWC vorgesehen.
Die Strangströme iXA, iXB, iXc werden durch Stromwandler 3a, 3b, 3c gemessen und phasenweise mit den Führungsgrößen verglichen. Die Regelabweichungen werden phasenweise hysterese-behafteten Zweipunktreglern la, Ib, ic zugeführt, die äe nach Vorzeichen der Regelabweichung auf eine der beiden möglichen Ausgangsspannungen schalten. Dadurch wird für Jede Phase entschieden, ob der positive oder negative Zweig gezündet werden muß.
Die Fig. 2 zeigt die Zuführung von additiven Zusatzwerten iZA, iZB, izc zu den Führungswerten so,daß resultierende Führungswerte iWA, iWB, iW*C entstehen. Die Zusatzwerte werden so gewählt, daß immer nur zwei Zweipunktregler im Eingriff sind. Dadurch wird die gegenseitige Beeinflussung der Regelkreise beseitigt.
In der Fig. 3a ist der zeitliche Verlauf eines Führungswerts iW dargestellt. In der Fig. 3b ist der zeitliche Verlauf eines Zusatzwerts in Form eines dreiphasigen 60°-Blocksystems für eine Phase dargestellt; die Fig. 3c zeigt den resultierenden Führungsstrom i* Die Phasenlage dieses Blocksystems wird vorzugsweise so gewählt, daß die Anhebungen in der Nähe der Nulldurchgänge der Führungsgrößen erfolgen.
In der Figur 4 wird eine andere MÖglichkeit zur Entkopplung dargestellt. Die grundsätzliche Schaltung, nämlich die Differenzbildung von Führungswerten iWA, iWB, iWC und Strommeßwerten iXA, iXB, iXC und Weiterleitung an Zweipunktregler la, Ib, 1c entspricht der Fig. 1. Hier werden die Nullpotentiale A*, B*, #*C gemessen, daraus die Potentialsumme # #* gebildet, die als Zusatzspannung verwendet wird.
Statt des Meßwertes kann auch ein Rechenwert für das Nul.-potential genommen werden. Die Addition der Potentialsumme wirkt hier wie eine Hysterese, deren Größe von der Bewertung der Potential summe abhängt.
Jedoch Dieses Verfahren vermindertvdie Umschaltfrequenz bei kleinen Amplituden der gewünschten Grundschwingung und bei kleinen Maschinenfrequenzen so stark, daß es daher vorteilhaft ist, zur Erhaltung einer Mindesttrequaz der Bildung der Potentialsumme ein VD-Glied 4 nachzuschalten, dessen Zeitkonstante die Mindestpulsfrequenz vorgibt.
Die in Fig. 4 nach den Soll-Istwertbildungen angeordneten Regler Rj, Rg, RC stellen stetige Regler dar, die im einfachen Fall P-Verhalten mit einer bestimmten Verstärkung aufweisen. Bei großen Verstärkungswerten wird noch eine Glättung der Regelabweichung zur Unterdrückung zusätz licher Umschaltungen vorgenommen.
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Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Steuerung von dreiphasigen Pulswechseirichtern, bei dem ein dreiphasiges sinusförmiges Strom-Führungsgrößensystem vorgegeben wird, die Strangströme einer dem Pulswechselrichter nachgeschalteten Drehfeldmaschine mit nicht angeschlossenem Sternpunkt gemessen, mit den Führungsgrößen verglichen und in Abhängigkeit der Regelabweichung hysterese-behaftete Zweipunktregler die Phasen des Wechselrichters schalten, dadurch gekennzeichnet, daß das Edhrungsgrößensystem oder die Regelabweichungen (iWL, iWBs iwC) durch additive Zusatzwerte so abgewandelt werden, daß immer nur zwei Zweipunktregler im Eingriff sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwerte zum Führungsgrößensystem durch ein dreiphasiges 600 -Blocksystem gegeben werden, das in allen drei Phasen periodisch Sollwertanhebungen bewirkt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage so gewählt wird, daß die Anhebungen in der Nahe der Nulldurchgänge der Führungsgrößen erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwerte zur Regelabweichung aus einem Meßwert oder einem Rechenwert des Nullpotentials (F+$) aller drei Phasen oder seiner zeitlichen Ableitung hergeleitet werden.