DE3115561A1

DE3115561A1 - Einrichtung zur steuerung einer induktionsmaschine

Info

Publication number: DE3115561A1
Application number: DE19813115561
Authority: DE
Inventors: Takao Dipl.-Ing. Sagamihara Kanagawa Yanase
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1980-04-22
Filing date: 1981-04-16
Publication date: 1982-06-16
Also published as: JPS56150997A

Description

Einrichtung zur Steuerung einer Induktionsmaschine
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung einer Induktionsmaschine, die aus einem Zwischenkreisumrichter mit variabler Frequenz und Spannung gespeist ist.
Figur 1 zeigt eine derartige bekannte Anordnung. Im vorliegenden Beispiel wird der Dreiphasen-Käfigläufer 4 aus einem Zwischenkreisumrichter gespeist, der aus dem an das Netz 1 angeschlossenen Gleichrichter 2, der Glättungsdrossel 5 und dem Wechselrichter 3 mit Thyristoren besteht. Zur Regelung der Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 3 wird die an einem Sollwertgeber 13 abgenommene Spannung mittels eines Spannungsfrequenzwandlers 12 in eine entsprechende Steuerfrequenz umgewandelt und dem Steuersatz 11 des Wechselrichters 3 vorgegeben. Damit sich auch die Ausgangs spannung des Wechselrichters 2 im Einklang mit der Frequenz ändert, wird die Ausgangsspannung des Sollwertgebers 13 auch einem Spannungsregler 9 als Sollwert zugeführt, der seinen Istwert über ein an den Ausgang des Wechselrichters 3 angeschlossenes Spannungserfassungsglied 10 erhält. Die Regelabweichung im Spannungsregler 9 wird einem unterlagerten Stromregler 8 als Sollwert vorgegeben, während der Istwert primärseitig mittels eines Stromwandlers 7 erfaßt wird. Abhängig vom Ausgangssignal Ey des Stromreglers 8 wird mittels des Phasenschiebers 6 die Ausgangsspannung des Gleichrichters 2 auf den benötigten Wert eingeregelt.
Da der Leistungsfaktor der Last nicht überwacht wird, kann es zu Instabilitäten des Betriebes, vor allem bei relativ niedrigen Frequenzen kommen. Dies kann darauf beruhen, daß beim Auftreten einer Störung, z.B. einer Anderung der Motorlast, der Ausgangsstrom des dechselrichters nicht schnell genug folgen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Störungen des Betriebs innerhalb eines weiten Drehzahlbereiches vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des Anspruches gelöst.
Sei die Gleichspannung im Zwischenkreis mit Edc und der Strom im Zwischenkreis mit Idc bezeichnet und die Spannung im Ausgangskreis des Wechselrichters mit Vac und der Strom mit IaC und sei der Leistungsfaktor der Maschine durch cosogegeben, so kann man im Hinblick auf den Energieerhaltungssatz folgende Beziehung aufstellen: Weiterhin gilt folgende Beziehung: wobei k1 eine Proportionalkonstante ist. Hieraus läßt sich der Leistungsfaktor ermitteln zu Im gezeigten Steuersystem nach Figur 1 kann die obige Gleichung durch die folgende Gleichung ersetzt werden wobei K ebenfalls eine Konstante ist; dies ist möglich, da die Spannung des Wechselrichters proportional zur Frequenz des Wechselrichters ist.
Aus dieser Gleichung ist ersichtlich, daß sogar in dem Fall, in dem die Ausgangsspannung des echselrichters gehalten wird, sich der Leistungsfaktor des Motors stark ändern kann, und zwar in Abhängigkeit von der Frequenz des Nechselrichters. Dies bestätigt die Tatsache, daß es nicht möglich ist, über einen großen Frequenzbereich ausreichende Kompensation zu erreichen, wenn man den differenzierten Wert der Zwischenkreisgleichspannung als Kompensationswert nimmt, da dieser Wert mit der Frequenz sich ebenfalls ändert.
Um diese frequenzabhängige Veränderung der Verstärkung zu vermeiden, wird das der Zwischenkreisspannung proportionale Signal durch ein Signal dividiert, das ein Maß für die Ausgangsspannung des Wechselrichters ist.
Aus diesem durch Division erhaltenen Signal wird ein differenziertes Signal abgeleitet, das dem Frequenzsteuerbefehl als Kompensationswert überlagert wird.
Um dabei eine passende Beziehung zwischen der Frequenz der Wechselrichterausgangsspannung und dem differenzierten Wert eines Phasenwinkels zu erhalten, wird vorteilhafterweise das Signal linearisiert.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung. Der prinzipielle Schaltkreis entspricht dabei Figur 1. Der zusätzliche Kreis zum Unterdrücken von Störungen besteht aus einem Divisionsglied 14, dem einerseits das Steuersignal Es für den Gleichrichter zugeführt wird und andererseits die Ausgangsspannung des Sollwertgebers 13. Der dividierte Wert wird einem Linearisierungskreis 15 zugeführt, der hieraus den Winkel e des Leistungsfaktors bildet. Dieser Wert wird dann in dem Differenzierglied 16 differenziert und in einem Addierglied 17 7 dem Frequenzsteuersignal zugesetzt. TJird z.B. der Leistungsfaktor e ständig durch eine Laststörung erhöht, so wird die Eingangsspannung, die dem Spannungsfrequenzwandler 17 zugeführt wird, höher gemacht als der normale Frequenzsteuerbefehl, und zwar entsprechend einem Variationsfaktor do. Entsprechend wird die Ausgangsfrequenz des Wechselrichtdters 3, d.h.
die Frequenz des Primärstroms im Motor 4 so erhöht, daß eine Vergrößerung des Leistungsfaktorwinkels vermieden wird. Falls andererseits der Leistungsfaktorwinkel abnimmt, so wird der Wechselrichter mit einem rreauenzsteuersignal beaufschlagt, der seine Frequenz herabsetzt.
Mit der vorliegenden Erfindung erhält man eine ausreichende Kompensation über den ganzen Drehzahlbereich.
Der Linearisierungskreis 15, mit dem der Kosinus 9 in einSignal entsprechend dem Winkel 0 umgesetzt wird, kann durch einen Funktionsgenerator gebildetwerden, mit dem die gewünschte Kurve A durch eine Vielzahl von Geraden B1, 32, 7, 32' und B3' ersetzt wird.
Figur 4 zeigt ein Beispiel eines derartigen Izeises. Dieser Kreis besteht aus einem Operationsverstärker OF, einem Rückkopplungswiderstand Reifs vier Eingangswiderständen Ri1 bis Ri4, zwei Paar Zenerdioden ZD1 und ZD2, die gegensinnig gekoppelt sind und einen variablen Widerstand VR. Der variable Widerstand VR dient als Steuerglied, mit dem eine Ausgangsspannung entsprechend dem Winkel e eingestellt werden, die gleich dem Spannungswert bei ft ist, d.h. wenn die Eingangsspannung Vin, die dem Kosint e entspricht, Null ist. Die Eingangsspannung Vin wird durch die Zenerdiode in die entsprechende Gerade B1 in Figur 3 umgesetzt. Falls die Eingangsspannung einen vorgegebenen nert überschreitet, werden die Zenerdioden ZD1 leitend, so daß die ringangs-/Ausgangscharakteristik sich entsprechend einer der Geraden B2 oder B2' ändert. Wenn noch ein weiterer %enzwert uberschritten wird, werden die Zenerdioden ZD2 leitend, so daß die Eingangs-/Ausgangscharakteristik nunmehr durch die Geraden B3, B3' bestimmt wird.
1 Patentanspruch 4 Figuren

Claims

Patentanspruch Einrichtung zur Spannungsversorgung einer Induktionsmaschine aus einem Zwischenkreisumrichter, bei dem im Zwischenkreis eine Glättungsdrossel angeordne-t ist und bei dem die Ausgangsspannung des Wechselrichters entsprechend der Frequenz des Wechselrichters geführt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein der Gleichspannung (Edc) im Zwischenkreis proportionales Signal (es%) durch ein der Ausgangsspannung (Vac) des Umrichters (2, 5, 3) proportionales Signal (e1) dividiert wird, daß das hierdurch ermittelte Signal (e) differenziert wird und dem Frequenzsteuerbefehl (e1) für den Wechselrichter (3) des Umrichters überlagert wird.