DE3224238A1

DE3224238A1 - Verfahren und vorrichtung zum unterdruecken eines gegensystems in den ausgangsgroessen eines umrichters mit drehstromausgaengen

Info

Publication number: DE3224238A1
Application number: DE19823224238
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. 8520 Erlangen Neupauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-06-29
Filing date: 1982-06-29
Publication date: 1983-12-29
Also published as: JPS5914363A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Unterdrücke eines Gegen-
systems in den Ausgangsgrößen eines Umriclters mit Drehstromausgängen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterdrücken eines Gegensystems in den Ausgangsgrdßen eines Umrichters mit Drehstromausgängen, dem zum Erzeugen eines symmetrischen Systems von Ausgangsgrdßen ein System von Führungsgrößen vorgegeben ist, das in einem raumfesten Bezugssystem durch einen mit einer Sollfrequenz umlaufenden Führungsgrößenvektor bestimmt ist.
Wird ein Zwischenkreisumrichter verwendet, so kann durch die Stellgrößen illr die Umrichterventile Spannung oder Strom an Jedem der drei Umrichterausgänge gestellt werden, Je nachdem, ob die Umrichterventile eine vorgegebene Zwischenkreisspannung oder einen vorgegebenen Zwischenkreisstrom den Ausgängen einprägen. Ein als bevorzugtes Ausführungsbeispiel betrachteter Direktumrichter arbeitet ohne Zwischenstromkreis und enthält für Jeden Umrichterauagang eine gesteuerte Umrichterbrückenschaltung, durch deren Ansteuerung aus dem zeitlichen Verlauf der Umrichtereingangsspannungen derartige Abschnitte herausgeschnitten und auf den Ausgang geschaltet werden, daß am Ausgang eine durch einen Sollwert vorgegebene Spannung der gewttnschten Amplitude und Frequenz entsteht.
Man kann also z.3. für die Ausgangsspannungen des Direktumrichters direkt die Spannungssollwerte als Führungsgrößen vorgeben, man kann aber auch einen überlagerten Regelkreis verwenden, wobei dann Stromsollwerte als Führungsgrößen vorzugeben sind, die durch Regelvergleich mit den entsprechenden Meßwerten für die Ausangsströmme das Steilgrößensystem für den Umrichter liefern.
Sind die Ausgänge mit einer Dreieckschaltung oder einer Sternschaltung mit freiem Sternpunkt miteinander verbunden, so gilt fUr die Ausgangsgrößen, z.B. die Ströme i1, i2, i3 an den Ausgängen 1, 2, 3 des Umrichters 10 @ 1 + t2 + i3 r o und es genügen zwei Werte zur Bestimmung oder Beschreibung eines derartigen Systems.
Da auch ein ebener Vektor i zwei Bestimmungsgrößen z,B. seinen Betrag i und einen Winkel # oder seine orthogonalen komponenten iα, iß bezüglich eines raumfesten Bezugssystems, besitzt, kann durch eine Zuordnungsschaltung, z.B. sogenannte "3/2 - Koordinatenwandler" bzw, "2/3 - Koordinatenwandler" Jedem System i1, i2 und i3 « - - i2 ein resultierender Vektor i zugeordnet werden und umgekehrt.
Läuft der resultierende Vektor mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit und konstanter Länge um, so ist der zeitliche Verlauf aller drei Werte gleich und jeweils nur um 1200 gegeneinander phasenverschoben ("Symmetrisches System"). Ändern sich die Werte unter der Bedingung i0 = ° Jedoch beliebig, 80 kann der Vektor i nicht als eine Überlagerung symmetrischer Systeme, d.h. als Vektorsumme von Vektoren beschrieben werden, die Jeweils mit den im Frequenzspektrum enthaltenen Frequenzen mit gleichen Umlaufsinn rotieren. Vielmehr benötigt man hier weitere Vektoren, die zwar ebenfalls ein symmetrisches, aber mit entgegengesetzten Umlaufsinn rotierendes System darstellen.
Gibt man daher dem Umrichter z.B. ein symmetrisches Spannungssollwert-System vor, das also durch einen Spannungssollvektor U* mit den raumfesten, orthogonalen Komponenten Uα* = U0*# cos# #*t, U*ß = U0* # sin #*t oder oder durch die Sollwerte U1* = U0* cos#* t, U2* = U0* cos (#*t - 2#/3), U*3 = U0* cos (w*t - 4#/3) angegeben werden kann, so folgen die dabei auftretenden Ausgangsströme den entsprechend vorgegebenen Ausgangs Spannungen im wesentlichen mit der gleichen Grundfrequenz #*, Jedoch stellen sich neben den durch den Umrichterbetrieb bedingten Oberschwingungen noch Amplitudenverzerrungen und Phasenverschiebungen ein, die vom Jeweiligen lastzustand abhängen.
Die Meßwerte der Ausgangsgrößen (im Beispiel die Strom-Istwerte) sind daher unsymmetrisch Sie enthalten neben einem System ("Mitsystem"), das gleichsinnig mit dem FUhrungsgrößensystem umläuft, noch ein gegensinnig umlaufendes System ("Gegensystem"), wobei allerdings die Mitsystem-Grundschwingung meist überwiegen dürfte.
Diese Mitsystem-Grundschwingung (hier durch einen hochgestellten Querstrich gekennzeichnet) ist entsprechend diesen Erläuterungen durch einen mit der Umlauffrequenz +#* umlaufenden Mitsystem-Vektor #' bestimmt, während die entsprechende Gegensystem-Grundschwingung durch einen mit der Umlauffrequenz - #* umlaufenden Gegensystem-Vektor i" bestimmt ist. Die Vektoren sind dabei durch ihre Längen i', #'', und durch Phasendifferenzen #', #' gegenüber dem Führungsgrößenvektor bestimmt, so daß sie durch ihre raumfesten, orthogonalen Komponenten #α = ## cos(#*t + #), #ß = #'' sin (w*t + #'), #α = #'' cos(-#*t +#''), #ß = #'' sin (-#*t + #''), mit = #' + beschreibbar sind. Entsprechendes gilt nicht nur für die Grundschwingungs-Meßwerte #1, #2, #3, sondern auch für Jede sndere Frequenz.
Es sind auch sogenannte "Vektordreher" bekannt, die durch Eingabe eines Winkelsignals # gestatten, die Komponenten eines eingegebenen Vektors aus einem Bezugssystem in ein anderes Bezugssystem umzurechnen. Anstelle eines Winkelsignals # können auch die Winkelfunktionen cos#, sin# als Winkelsignalpaar eingegeben werden, das die ortohonalen Komponenten eines Einheitsvaktors # der Richtung # darstellt. Derartige Signalpaare zur Übertragung von Vektorkomponenten werden als Doppelleitungen (Doppelpfeile) für Vektorsignale dargestellt.
Wird demnach einem Vektordreher der Winkel #* = +*t aufgeschaltet, so können dadurch die raumfesten Komponenten eines eingegebenen Vektors in die Komponenten bezüglich eines Koordinatensystems , ß' umgerechnet werden, das gegenüber dem raumfesten Bezugssystem um den Winkel #* =w*t gedreht ist, also synchron mit dem Führungsgrößensystem (Sollfrequenz #*) rotiert ("Koordinaten-Mitsystem").
durch Eingabe von #* = - #*t kann ebenso die Umrechnung in ein Koordinatensystem α', ß'' erfolgen, das entgegengesetzt mit dem Führungsgrößensystem rotiert ("Koordinaten-Gegensystem").
Da sich die beiden Koordinatentransformationen nur um das Vorzeichen von #* bzw. der Winkelfunktionen cos sin q* unterscheiden, kommt man mit dem gleichen Vektorsignal * aus, wenn man für die Transformation ins Koordinaten-Mitsystem einen mit VD() bezeichneten Vektordreher verwendet (diese führt z.B. eine raumfeste Mitsystemvektor-Komponente i'α = i' cos (#*t + #') in die auf das Koordinaten-Mitsystem bezogene Komponente i' α' = i' cos#' über), aber für die Transformation ins Koordinaten-Gegensystem einen als VD(+) bezeichneten Vektordreher (dieser führt z.B. die raumfeste Gegensystem-Komponente i''ß = i'' sin (-#*t + in die auf das Koordinaten-Gegensystem bezogene Komponente i''ß'' = i'' sin #'' über.) Durch entsprechende Vorzeichenbewertung (Inversionsglieder) an den Eingängen des Winkelsignales kann stets aus VD(+) ein VD ) gemacht werden.
Wird für die Führungsgrößen der Ausgangsströme bzw. Ausgangsspannungen ein symmetrisches System vorgegeben, so entsteht nur bei vollkommen symmetrischer Last ein symmetrisches System von Ausgangsströmen und Ausgangsspannungen. Eine unsymmetrische Last kann durch Verwendung einer Symmetriereinrichtung auf der Lastseite des Umrichters symmetrisiert werden. Dabei ist der Betrieb der Symmetriereinrichtung verhältnismäßig einfach, wenn das Spannungs-Istwertsystem am Direktumrichterausgang, d.h. am Eingang der Symmetriereinrichtung, symmetrisch ist.
Trotz symmetrischem FUhrungsgrdßensyßtem ist dies wegen Ungenauigkeiten in den Steuersätzen, verschieden lückendem Strom an den einzelnen Umrichterausgängen und anderen Fehlerquellen Jedoc im allgemeinen nicht gegeben.
Daher tritt in der Praxis kein vollkommen symmetrisches System von Ausgangsspannungen auf, sondern es bildet sich ein Spannungsgegensystem am Umrichterausgang aus.
Dieses Spannungsgegensystem seinerseits führt zu einem Gegensystem und einem zusätzlichen Mitsystem der Lastströme. Um trotzdem ein symmetrisches System von Lastströmen zu erhalten, kann zwar in die Steuerung der Symmetriereinrichtung eingegriffen werden, Jedoch ist dies sehr aufwendig. Gelingt es, das Spannungssystem an den Umrichterausgängen phasenrichtig und amplitudengetreu zu erfassen, so kann das Spannungsgegensystem bereits am Umrichterausgang durch einen entsprechenden Eingriff in die Umrichtersteuerung kompensiert werden, ohne daß in die Regelung der Symmetriereinrichtung eingegriffen werden muß.
Da selbst be einer Unterdrückung er Stromoberschwingungen noch in den Grundschwingungen der Ausgangsströme ein Stromgegensystem enthalten ist, das zur Ausbildung eines entsprechenden Spannungsgegensystems führt, ist die ersthnte Unterdrückung des Spannungsgegensystems durch Eingriff in die Umrichtersteuerung auch in diesem Fall noch vorteilhaft.
Die Erfindung geht nun von der Aufgabe aus, bei einem Meßwertsystem von Ausgangsgrößen, für die mit einer Sollfrequenz umlaufender Führungsgrößenvektor bzw. entsprechend veränderliche Führungsgrößen vorgegeben sind, das in den Ausgangsgrößen enthaltene Gegensystem zu unterdrücken. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Das Verfahren erfaßt bei einem System von Meßwerten, insbesondere dem Spannungs-Istwertsystem am Ausgang eines Direktumriohters, das Gegensystem phasenrichtig und amplitudengetreu und bildet eine Korrekturgröße, die durch AuSschalten auf das symmetrisch vorgegebene System von Führungsgrößen oder auf das aus den Führungsgrößen abgeleitete Stellgrößensystem das Gegensystem unterdrückt.
Die entsprechenden Anwendungen, geeignete Vorrichtungen zur Durchführung sowie Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden anhand von einem Ausführungsbeispiel und zwei Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen Fig. 1 einen Drehstrom-Drehstrom-Direktumrichter zur Speisung einer angeschlossenen Last, und Fig. 2 eine Vorrichtung zum Unterdrücken des Spannungsgegensystem des als Stellglied für die Ausgangsgröße dienenden Umrichters Bevorzugte Anwendung der Erfindung ist eine Regelanordnung für einen Drehstrom-Drehstrom-Direktumrichter zur Speisung einer unsymmetrischen Last. Bei hohen Leistungen bewirkt eine unsymmetrische Last eine unerträgliche Rückwirkung auf das speisende Drehstromnetz, weshelb der Last eine elektronische Symmetriereinrichtung zum Brzeugen eines symmetrischen Systems von Umrichter-Ausgangsströmen parallelgeschaltet ist. Eine Regeleinrichtung bildet aus einer Führungsgröße mit vorgegebener Sollfrequenz und aus Meßwerten fUr die Ströme und/oder Spannungen an den Umrichterausgängen Stellgrößen zum Erzeugen eines symmetrischen Systems von Umrichter-Ausgangsspannungen. Ferner erfordert ein derartiger Direktumrichter eine Umschalteinrichtung, die Jeweils die auf einen Umrichterausgang arbeitenden antiparallelen Gleichrichterbrücken beim Nulldurchgang der Stromgrundschwingung umschaltet. Hierzu ist der Umschalteinrichtung ein aus Strommeßwerten an den Umrichterausgängen abgeleitetes Umsteuersignal zugeführt.
In Fig. 1 ist ein derartiger Drehstrom-Drehstrom-Dlrektumrichter mit einer derartigen, im wesentlichen bekannten Regelanordnung dargestellt. Von den drei Drehstromausgängen 1, 2, 3 sind nur zwei Ausgänge 1, 2 des Direktumrichters 5 an eine Last 4 angeschlossen. Dabei ist Jedem Drehstromausgang eine an das Drehstromnetz N angeschlossene Gleichrichterbrücke 51, 52, 53 zugeordnet, deren anderer Ausgang zu einem Sternpunkt 57 geführt ist, so daß durch eine entsprechende Zündung der Gleichrichterventile geeignete zeitliche Abschnitte der verketteten Spannungen des Netzes herausgeschnitten und an der Ausgangsseite zu einer Halbwelle niedrigerer Frequenz zusammengesetzt werden können. Da die auf die Jeweiligen Ausgange 1, 2, 3 arbeitenden Gleichrichterbrücken 51, 52, 53 Jeweils nur in einer Richtung Strom führen können, ist Jeder dieser Gleichrichterbrücken eine weitere Gleichrichterbrücke 5', 52', 53 zur Erzeugung der anderen Halb- welle antiparallel geschaltet. Die Ankoppelung der Brückenschaltungen an das Versorgungsnetz N geschieht über entsprechende Stromrichtertransformatoren 54, 54', ... . 56 Der hier dargestellte Direkttsrich1;er wird geregelt betrieben, indem einer Regeleinheit 6 Sollwerte für seine Ausgangsspannung zugeführt werden, z.B. ein durch die beiden Komponenten U* cos #*t, U* sin #*t beschriebener Spannungssollvektor U*, der mit einem entsprechenden Istspannungsvektor U verglichen ist, der von einem 3/2-Koordinatenwandler 7 aus den entsprechenden, mittels zwischen den Ausgängen 1, 2 und 3 angeordneten Meßwandlern erfaßten Meßspannungen U12, U23, U31 gebildet wird. Ein gleichartiger Koordinatenwandler 8 kann auch für die drei Ausgangsströme i, 12, i3 vorgesehen sein, um z.B. eine Stromeinprägung anstelle der Spannungseinprägung durchzuführen.
Da ein Vektor stets zwei Bestimmungsgrößen (z.B. seine kartesischen oder polaren Koordinaten) besitzt, stellt Jedes vektorielle Signal ein Signalpaar dar, das über eine Signal-Doppelleitung (in den Figuren durch Doppelpfeile dargestellt) übertragen wird, Entsprechend ist das für die Regeleinheit 6 vorgesehene Regelvergleichsglied zur komponentenweisen Subtraktion des Istvektors U vom Sollvektor U* ausgebildet, sie enthält also zwei Subtraktionsstellen, deren Ausgangssignale den Differenzvektor darstellen und der ebenfalls aus zwei Einzelreglern aufgebauten Regeleinheit 6 zugeführt sind. Deren Ausgangssignale stellen einen Steuervektor dar, der über einen einen 2/3-Koordinatenwandler 9 in entsprechende Stellgrößen (Steuerspannungen) und über (nicht dargestellte) Steuersätze in Zündbefehle für die Jeweiligen Umkehrumrichter des Direktumrichters umgewandlet werden kann.
Dadurch wird dem Direktumrichter die Ausgangsspannung eingeprägt. Ebenso kann aber auch der Ausgangsstrom eingeprägt werden. Der entsprechende Sollvektor, im Beispiel also der Solispannungsvektor U*, kann ur Erzeugung eines symmetrischen Ausgangssystems als ein mit der gewünschten Ausgangsfrequenz f* umlaufender Vektor konstanten Betrages vorgegeben werden. Im Einzelfall ist es häufig vorteilhafter, zuerst die Umwandlung des kartesisch vorgegebenen Sollvektors in drei Sollwerte U*12, U*23, U*31 vorzunehmen und diese Sollwerte dann mit den entsprechenden Istwerten zu vergleichen und Jeweils einer eigenen, dem auf den entsprechenden Ausgang arbeitenden Umkehrstromrichter zugeordneten Regeleinrichtung aufzuschalten.
Eine Kommandostufe 10 sorgt als Umschalteinrichtung dafür, daß die Steuerspannung bwz. die Zündimpulse für die einzelnen Umkehrumrichter nur auf diejenige der beiden antiparallelen Brückenschaltungen des entsprechenden Umkehrunrlchters gegeben werden, deren Stromführungsrichtung der Polarität der Grundschwlngung des Ausgangsstromes entspricht. Die andere Brückenschaltung bleibt dabei gesperrt. Hier entsteht das Problem, die Umschaltzeitpunkte aus dem Verlauf des Umrichterstromes so zu bestimmen, daß sie mit den Nulldurchgängen der Stromgrundschwingung bzw. eines entsprechenden Umsteuersignals zusammenfallen.
In Fig. 1 ist dies dadurch schematisch dargestellt, daß der Kommandostufe 10 die mittels eines Filters 10' aus dem Iststromvektor i ermitteln Umsteuersignale i1, i2, 13 vorgegeben werden, deren Nulldurchgänge mittels Grenzwertmeldern 12 festgestellt werden, um damit entsprechende Umschalter 11 zu steuern.
Obwohl das Meßwertsystem durch ein rotierendes symmetrisches System von Führungsgrößen bestimmt ist, kann, wie bereits erläutert wurde, im Ausgangsgrößensystem - im Beispiel den Ausgangsspannungen U1, U2, U3 bzw.
dessen Meßwerten ein störendes Gegensystem auftreten.
Zu dessen Unterdrückung dient das erfindungsgemäße Verfahren, das anhand der bevorzugten Vorrichtung nach Fig. 2 erläutert wird.
Ausgangspunkt iet das Winkelsignal q*, das aus den Führungsgrößen abgeleitet ist und ein mit der Sollfrequenz * mit dem Führungsgrößensystem, aber in entgegengesetztem Umlaufsinn umlaufendes orthogonales Koordinatensystem, das "Koordinaten-Gegensystem", festlegt. Als geeignetes Mittel ist hierzu der Vektoranalysator 30 vorgesehen, dem die raumfesten Komponenten U*α = U* cosot und U*ß = U* sin #*t des Spannungssollvektors U* zugeführt sind und der daraus neben dem Betrag U* die Winkelfunktionen cos #*t, sin #*t erzeugt.
Diese Winkelfunktionen stellen die Komponenten eines mit dem Sollvektor U* rotierenden Einheitsvektors * dar, gleichzeitig bestimmen sie aber auch einen gegensinnig rotierenden Einheitsvektor, dessen Kpmponenten durch cos o*t>- sin #*t gegeben sind. Dieser gegensinnig rotierende Einheitsvektor gibt die eine Koordinatenachse des Koordinaten-Gegensystems wieder.
Ferner werden aus wenigstens zwei der Meßwerte für das Ausgangsgrößensystem die Komponenten des resultierenden Istwert-Vektors gebildet. Das erforderliche Meßglied erhält hierzu den bereits für die Spannungs regelung nach Fig. 1 benötigten Koordinatenwandler 7, der den zu U1, U2, U3 gehördenen Istwert-Vektor U in orthogonalen raumfesten Koordinaten liefert.
Anschließend werden die raumfesten Komponenten Uα, Uß des Istwert-Wektors U in dessen Komponenten Uα'', Uß'' bezüglich des Koordinaten-Gegensystems α'', ß'' transformiert. Die kann wahlweise mit einem Vektordreher dem als Winkelsignal die Werte sin yw, - cos #* zugeführt sind, oder dem mit 32 bezeichneten Vektordreher VD (+) geschehen, der am Winkelsignaleingang von dem Signalpaar cos y*, Bin bzw (d.h. dim Vektor *) beaufschlagt ist.
Je ein Integrator oder Tiefpaßfilter für Jede transformierte Komponente liefert nun den zeitlichen Mittelwert der entsprechenden Komponente. Diese Integratoren oder Filter sind in Fig. 2 durch ein gemeinsames Filtersymbol 33a dargestellt und ihre Ausgangsgrößen #α'' #ß'' stellen die auf das Koordinaten-Qegensystem α'', ß'' bezogenen Komponenten des Gegensystemvektors #'' dar, der das im Meßwertsystem enthaltene Gegensystem beschreibt.
An einer Regelvergleichstelle 33b wird dieser Gegensystemvektor mit einem entsprechenden Gegensystem-Sollvektor komponentenweise verglichen wobei für den Gegensystem-Sollvektor die Komponenten-Sollwerte als dem Vektor Null entsprechende Gleichspannungen vorgegeben werden.
Die Regelabweichungen werden nun Jeweils einem Regler zugeführt, wobei die Regler für die beiden Komponenten wieder durch ein gemeinsames Reglersymbol 33c dargestellt sind.
Die Filter oder Integratoren 33a, sowie cie Regler 33c mit ihrer Vergleichs stelle 33b stellen scmlt eine integrierende Reglerstufe dar, die für Jedes Ausgangssignal Uß'' des Vektordrehers 32 eine der Regelabweichung - Uo''*, #''ß'' - U0''* zwischen der dazugehörenden Vektorkomponente des Gegensystem-Vektors U" und dem Gegensystem-Sollvektor U0''*= # entsprechende Größe.
Diese Größen legen die auf das Koordinaten-Gegensystem bezogenen Komponenten eines Korrekturvek--ors (au)* fest.
Die Integratoren oder Filter 33a können dabei in der Beschaltung der Regler 33c verwirklicht sein, so daß unter Umständen für Jede Komponente ein geeignet beschalteter integrierender Regler ausreichen kann.
Ein mit 34 bezeichneter Vektordreher transformiert diese auf das Koordinaten-Gegensystem bezogenen Komponenten des Korrekturvektors zurück ins raumfeste Bezugssystem.
Da diese RUcktransformation invers ist zur Transformation mittels des ersten Vektordrehers 32, kann für beide Vektordreher das gleiche Winkelsignal verwendet werden, wobei lediglich entsprechend einem Vektordreher VD(+) an Position 32 Jetzt an Position 34 ein Vektordreher VD( verwendet wird oder umgekehrt.
Die genannte, mit 35 bezeichnete Baugruppe liefert also jetzt in den gleichen raumfesten Koordinaten, die auch für die Vorgabe des Führungsgrößenvektors U* dienen, einen Korrekturvektor (##)*, der an einer Additionsstelle 36 komponentenweise zum Führungsgrößenvektor U* addiert wird. Führt man nun einen Reglervergleich zwischen diesem korrigierten Führungsgrößenvektor U* + (##)* und dem Istwert-Vektor U durch, so kann man den erhaltenen Regeldifferenzvektor Uber einen 2/3-Koordinatenwandler entsprechend dem Koordinatenwandler 9 in Fig. 1 in die Stellgrößen für die Ausgangsspannungen U1, U2, U3 umwandeln und zur Steuerung oder Regelung des Umrichters verwenden Dieses System läßt sich auch anwenden, wenn die Sollwerte für die Allsgangsgrößen nicht unmittelbar als FUhrangsgrößen eingegeben, sondern z.B. aus überlagerten Regelkreisen abgeleitet werden. z.B. kann einem Stromregler als Führungsgröße ein Stromsollvektor i* vorgegeben werden, aus dem durch Regeivergleich mit den Ausgangsströmen die Stellgrößen für die Umrichter-Ausgangsspannungen ermittelt werden. Aus der Sollfrequenz des Stromes und den Meßwerten der Ausgangsspannungen kann auch dann ein Korekturvektor zum Unterdrücken eines Spannungsgegensystems gebildet werden. in diesem Fall wird an der Additionsstelle 36 als "Sollspannungsvektor U*'' ein durch den Regelvergleich (1* -i) gebildeter Steuervektor zugeführt und lediglich im Sinn einer Vorsteuerung der Korrekturvektor (##)* additiv aufgeschaltet.
Die Subtraktion eines resultierenden Istwert-Vektors von dem Sollwertvektor oder Führungsgrößenvektor und die nachfolgende Umwandlung in ein System von drei Stellgrößen für die drei Umrichterausgänge ist gleichbedeutend damit, daß zuerst der Sollwert- oder Führungsgrößenvektor in drei entsprechende Werte ungewandelt wird und anschließend die drei Istwerte subtrahiert werden. So kann z.B. der Korrekturvektor (##)* am Ausgang des zweiten Vektordrehers 34 bereits huber einen 2/3-Koordinatenwandler in drei Korrekturgrößeren ##1*,... umgewandelt und anschließend zu Spannungssollwerten U*1, U$, U! addiert werden, wobei 4tese Sollwerte direkt als FUhrungsgrößen eingegeben und die korrigierten Sollwerte im nachfolgenden Stellglied Spannungsreglern eingegeben werden können, oder wobei die Sollwerte bereits als Stellgrößen von überlagerten Stromreglern bereitgestellt und mit den Korrekturgrößen überlagert werden.
In Jedem Fall werden aus dem Führungsgrößensystem oder dem daraus abgeleiteten Stellgrößensystem einerseits und den Komponenten des Korrekturvektors andererseits Steuergrößensystem gebildet, das der vektoriellen Summe des Führungsgrößensystems und des im raumfesten Bezugssystem rücktransformierten Korrekturvektors entspricht Da das Meßwertsystem im allgemeinen hauptsächlich ein Mitsystem enthält, das gegenüber dem Koordinaten-Gegensystem mit doppelter Geschwindigkeit rotiert, sind die vom Vektordreher 32 gebildeten Signale (Gleichspannungen) von erheblichen Oberschwingungen überlagert. Dies bedingt Schwierigkeiten bei der Dimensionierung der Filter 33a, die sich dadurch vermeiden lassen, daß vor der Bildung der zeitlichen Mittelwerte, also vor dem Eingang der Filter 33a, von den Komponenten des Istwert-Vektors die Komponenten eines dem Mitsystem in den Ausgangsgrößen entsprechenden Mitsystemvektors subtrahiert werden. Dies ist dann vorteilhaft, wenn der Mitsystemvektor ohnehin an anderer Stelle der gesamten Anordnung abgegriffen werden kann.
In den anderen Fällen ist es vorteilhaft, den zum Erzeugen des symmetrischen Ausgangssystems benötigten, dem Führungsgrößensystem entsprechenden Sollvektor an dieser Stelle vom Istwert-Vektor zu subtrahieren. Dazu ist in Fig. 2 die Additionastelle 37 vorgesehen, die bereits vor der Transformation ins Koordinaten-Gegensystem, also am Eingang des ersten Vektordrehers 32, die raumfesten Komponenten des Sellvektors U* von den raumfesten Komponenten des Istwert-Vektors U subtrahiert.
7 Patentansprüche 2 Figuren L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Unterdrücken eines Gegensystems in den Ausgangsgrößen (U1z, U23' U31) eines Umrichters (5) mit Drehstromausgängen (1. 2, 3) dem zum Erzeugen eines symmetrischen Systems von Auagangsgrößen ein in einem raumfesten Bezugssystem durcn einen mit einer Solnfrequenz (#* = ###) umlaufenden Führungsgrößenvektor (#*) bestimmbares System von Führungsgrößen vorgegeben ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r Q h folgende Merkmale: a) aus den FUhrungsgrößen (U*) wird ein Winkelsignal (#*) gebildet, das im raumfesten Bezugssystem ein mit der Sollfrequenz entgegengesetzt zum FUhrungsgrößenvektor umlaufendes orthogonales Koordinaten-Gegensystem bestimmt (Vektoranalysator 30l, b) aus den Meßwerten für wenigsten zwei der drei Ausgangsgrößen werden die Komponenten eines resultierenden Istwert-Vektors (U) bezüglich des raumfesten Bezugssystems gebildet (Koordinatenwandler 7), c) die raumfesten Komponenten ,des Istwert-Vektors werden in dessen Komponenten bezüglich des Koordinaten-Gegensystems transformiert (Vektordreher 32), d) aus den transformierten Komponenten werden auf das Koordinaten-Gegensystem bezogene Komponenten eines Korrekturvektors (##*) gebildet, wobei jeweils eine Komponente des Korrekturvektors entsprechend der Regelabweichung (Subtraktionsstelle.336) einer Komponente eines Gegensystemvektors (U'') vom Komponentensollwert Null bestimmt ist (Regler 33c) und Jeweils eine Komponente des Gegensystemvektors (U'') dem zeitlichen Mittelwert einer transformierten Komponente des Istwert-Vektors entspricht (Filter 33a), und e) einerseits aus dem Führungsgrößensystem (U*) oder einem aus dem Führungsgrößensystem abgeleiteten Stellgrößensystem für den Umrichter tind andererseits aus den Komponenten des Korrekturvektors ( #*) wird ein Steuergrößensystem gebildet, das der vektoriellen Summe (U* + #U*; Additionsglied 36) des FUhrungsgrößenvektors (U*) und des ins raumfeste Bezugssystem rücktransformierten (Vektordreher 34) Korrekturvektors (AU*) entspricht (Fig. 2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r zu c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß vor der Bildung der eitlichen Mittelwerte von den Komponenten des Istwert-Vektors (U) die Komponenten eines dem Führungsgröi3ensystem entsprechenden Sollvektors (U*) für die Ausgangsgrößen subtrahiert werden (Subtraktionsstelle 37).
3, Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r ch g e -k e n n z e i c h n e t , daß vor der Bildung der seitlichen Mittelwerte von den Komponenten des Istwert-Vektors (U) die Komponenten eines Mitsystemvektors subtrahiert werden, der dem Mitsystem der Ausgangsgrößen entspricht.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h: eines, a) Mittel (Vektoranalysator 30) zur BiLdung'aus dem Führungsgrößensystem abgeleiteten Winkelsignals (#*), das ein orthogonales Koordinaten-Gegensystem festlegt, das mit der Frequenz, die für den das FUhrungsgrößensystem festlegenden Führungsgrößenvektor vorgegeben ist, gegenüber einem raumfesten Bezugssystem in entgegengesetztem Umlaufsinn zum Führungsgrößenvektor umläuft, b) ein Meßglied (7), das aus wenigstens zwei der drei Meßwerte fUr die Ausgangsgrößen die raumfestes Komponenten eines resultierenden Istwert-Vektors (U*) bildet, c) einen vom Winkelsignal (9*) und den Komponenten des Istwert-Vektors beaufschlagten ersten Vektordreher (32), d) einer integrierender Reglerstufe, die für jedes Ausgangssignal des ersten Vektordreher einen Integrator oder Filter (33a) und einen vom Sollwert Null beaufschlagten Regler (33c) fUr das integrierte oder gefilterte Ausgangssignal des ersten Vektordrehers enthlt, wobei die Integratoren oder Filter in der Beschaltung der Regler verwirklicht sein können, e) einen von den Reglerausgangssignalen (##*) und dem Winkelsignal (X*) beaufschlagten zweiten Vektordreher (34), und f) ein Additionsglied (36), dem die Ausgangssignale des zweiten Vektordrehers (34) und das Führungsgrößen-System oder ein aus dem Führungsgrößensystem abgeleitetes Stellgrößensystem zugeführt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Meßglied (7) und dem ersten Vektordreher (32) eine Subtraktionsstelle (37) angeordnet ist zur komponentenweisen Subtraktion eines dem Führungsgrößensystem entsprechenden Sollvektors (U*) oder eines dem Ausgangsgrößensystem zugeordneten Mitsystemvektors vom Istwert-Vektor.
6. Vorrichtung nach Anspruch + oder 5 mit einem Direktumrichter als Umrichter, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Führungsgrößensystem Spannungs-Sollwerte (U*) vorgegeben und als Meßwerte Spannungsistwerte (U1, U2, U3) erfaßt sind und daß die Ausgangsgrößen des Additionsgliedes (36) als korrigierte Sollwerte für eine Spannungsregeleinrichtung des Direktumrichters verwendet sind (Fig. 2).
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, mit einem Direktumrichter als Umrichter, d a d u r ch g e k e n n -z e i c h n e t , daß Stromsollwerte als Führungsgrößen überlagerten Stromreglern zugeführt sind, daß die Spannungsistwerte als Meßwerte erfaßt sind und daß die Ausgangsgrößen des zweiten Vektordrehers den Ausgangsgrößen der Stromregler überlagert sind.