DE3224301C2

DE3224301C2 -

Info

Publication number: DE3224301C2
Application number: DE3224301A
Authority: DE
Inventors: Georg Ing.(Grad.) 1000 Berlin De Beinhold
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1982-06-26
Filing date: 1982-06-26
Publication date: 1987-08-13
Also published as: DE3224301A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Ober begriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schaltungsanordnung ist durch die DE-OS 23 20 748 bekannt.The invention relates to a circuit arrangement according to the Ober concept of claim 1. Such a circuit arrangement is by the DE-OS 23 20 748 known.

Bei der bekannten Anordnung gibt beim Betrieb im Feldschwächbereich der zusätzliche Sollwertgeber ein mit dem Sollwert ansteigendes Zusatz signal ab, durch das trotz Beibehaltung der Nennspannung eine höhere Frequenz beim Maschinenstromrichter erzeugt wird. Soll die Drehstrom maschine abgebremst werden, wird die am Sollwertgeber eingestellte Führungsgröße verringert. Damit aber steigt die Zwischenkreisspannung an, weil wegen der entsprechenden Frequenzverringerung die Maschine generatorisch arbeitet und in den Zwischenkreis speist. Zur Vermeidung von derartigen Überspannungen im Zwischenkreis ist bei der bekannten Anordnung ein Spannungsmaximum-Regler vorgesehen, der dann ein Fehler signal zur Erhöhung der Frequenz abgibt, bis die Zwischenkreisspannung wieder dem maximal zulässigen Wert entspricht. Danach tritt wiederum durch weiteres Abbremsen eine Spannungserhöhung im Zwischenkreis auf, die durch ein erneutes Fehlsignal zur Erhöhung der Frequenz vom Span nungsmaximum-Regler beseitigt wird. Die Frequenz pendelt daher beim Abbremsen stets hin und her, was ein unstetiges Bremsverhalten der Dreh strommaschine nach sich zieht.In the known arrangement there are operation in the field weakening range the additional setpoint generator is an addition that increases with the setpoint signal, through which a higher one despite maintaining the nominal voltage Frequency is generated at the machine converter. Should the three-phase machine are braked, the one set on the setpoint generator Command size reduced. But this increases the DC link voltage because because of the corresponding frequency reduction the machine works as a generator and feeds into the DC link. To avoid of such overvoltages in the intermediate circuit is in the known Arrangement provided a voltage maximum regulator, which is then an error signal to increase the frequency until the DC link voltage again corresponds to the maximum permissible value. After that occurs again braking further increases the voltage in the DC link, caused by another false signal to increase the frequency of the span voltage maximum controller is eliminated. The frequency therefore fluctuates at Always decelerate back and forth, which results in inconsistent braking behavior when turning electricity machine entails.

Durch die DE-OS 30 21 119 ist eine Schaltungsanordnung vergleichbaren Aufbaus bekannt, bei der durch einen Diskriminator in gleicher Weise wie durch den zuvor erwähnten Spannungsmaximum-Regler zur Vermeidung der Überspannungen im Zwischenkreis beim Abbremsen im Feldschwäch betrieb ein Fehlersignal zur Frequenzerhöhung abgegeben wird. Auch hier treten wegen der erforderlichen zeitlichen Steilheit des Anpassungsvorgangs die oben beschriebenen Pendelungen auf.A circuit arrangement is comparable through DE-OS 30 21 119 Construction known in the case of a discriminator in the same way as through the aforementioned voltage maximum regulator to avoid the overvoltages in the intermediate circuit when braking in the field weakening operation an error signal is issued to increase the frequency. Here too occur due to the required time steepness of the adjustment process the oscillations described above.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art die Pendelungen beim Betrieb im Feld schwächbereich zu vermeiden. The invention has for its object in a circuit arrangement of the type specified at the outset, when operating in the field avoid weak area.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im An spruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the in claim 1 marked features solved.

Der zusätzliche Sollwertgeber wird also schon unterhalb der Nennfrequenz der Drehstrommaschine aktiviert, so daß beim Abbremsen erst gar keine Überspannung im Zwischenkreis auf treten kann. Vielmehr wird durch die Aufschaltung der Zu satzgröße auf die Frequenznachführung des Maschinenstrom richters automatisch für eine benötigte Frequenzerhöhung unterhalb des maximal zulässigen Werts der Zwischenkreis spannung gesorgt.The additional setpoint generator is therefore already below the Nominal frequency of the three-phase machine activated, so that at Do not brake any overvoltage in the DC link can kick. Rather, the activation of the Zu Block size on the frequency tracking of the machine current automatically for a required frequency increase the DC link below the maximum permissible value tension worried.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Un marked claims.

Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispiels im folgenden erläutert werden. Es zeigt The invention is based on a Darge in the drawing presented embodiment explained below will. It shows

Fig. 1 einen Prinzipschaltplan der Schaltungs anordnung nach der Erfindung und Fig. 1 shows a schematic diagram of the circuit arrangement according to the invention and

Fig. 2 den Verlauf der Zwischenkreisspannung in Abhängigkeit von der Frequenz des Maschinenstromrichters bzw. in Abhängig keit vom Sollwert der Maschinendrehzahl. Fig. 2 shows the course of the intermediate circuit voltage as a function of the frequency of the machine converter or as a function of the setpoint of the machine speed.

Fig. 1 zeigt einen Zwischenkreisumrichter, der aus einem gesteuerten Netzstromrichter 1, einem Zwischenkreis mit einem Zwischenkreiskondensator 3 und einer Glättungsdrossel 4 sowie einem Maschinenstromrichter 2 gebildet ist. Der Maschinenstromrichter 2 speist einen Drehstrommotor 5. Fig. 1 shows an indirect converter, which is formed of a controlled mains power converter 1, an intermediate circuit with an intermediate-circuit capacitor 3 and a smoothing reactor 4 as well as a machine current converter 2. The machine converter 2 feeds a three-phase motor 5 .

Der Umrichter arbeitet mit variabler Zwischenkreisspannung, die vom Netzstromrichter 1 bereitgestellt wird. Zur Ein stellung der variablen Zwischenkreisspannung dient ein Sollwertgeber 7, an dem die gewünschte Maschinendrehzahl n _Soll einstellbar ist. Der Istwert x _{U _d} der Zwischenkreisspannung wird über ein Spannungserfassungsglied 6 ermittelt und mit der vorgegebenen Führungsgröße n _Soll verglichen. Die Regel abweichung dient als Eingangsgröße eines Spannungsreg lers 8, dessen Ausgangsgröße einem ihm nachgeschalteten Stromregler 9 als Stromführungsgröße dient. Diese Strom führungsgröße wird mit dem über einen Stromwandler 11 erfaßten Stromistwert x _IN verglichen. Entsprechend der Regelabweichung der Stromes beeinflußt der Stromregler 9 mit seinem Ausgangssignal einen Steuersatz 10 für die Ventile des gesteuerten Netzstromrichters 1, so daß diese ent sprechend der gewünschten Zwischenkreisspannung U _d ge zündet werden.The converter works with a variable intermediate circuit voltage, which is provided by the mains converter 1 . To set the variable DC link voltage, a setpoint generator 7 is used , on which the desired machine speed n _{set can be} set. The actual value x _{U _{d of}} the intermediate circuit voltage is determined via a voltage detection element 6 and compared with the predetermined reference variable n _target . The control deviation serves as the input variable of a voltage regulator 8 , the output variable of which is used as a current control variable for a current regulator 9 connected downstream. This current control variable is compared with the current actual value x _IN detected by a current transformer 11 . Corresponding to the control deviation of the current, the current controller 9 influences with its output signal a tax rate 10 for the valves of the controlled power converter 1 , so that these are ignited accordingly to the desired intermediate circuit voltage U _d .

In üblicher Weise ist der Maschinenstromrichter 2 in seiner Frequenz entsprechend der anstehenden Zwischenkreisspannung nachgeführt. Zu diesem Zweck wird der Istwert x _{U _d} der über das Spannungserfassungsglied 6 erfaßten Zwischenkreis spannung auf den Eingang eines Anpassungsgliedes 12 gegeben, dem ein Spannungs-Frequenzumsetzer 13 nachgeschaltet ist. Die Ausgangsfrequenz des Spannungs-Frequenzumsetzers 13 be einflußt einen Steuersatz 14, mit dem die Ventile des Maschinenstromrichters 2 frequenzgerecht für den Motor 5 geschaltet werden.The frequency of the machine converter 2 is tracked in a conventional manner in accordance with the pending intermediate circuit voltage. For this purpose, the actual value x _{U _{d of}} the DC link voltage detected via the voltage detection element 6 is given to the input of an adaptation element 12 , which is followed by a voltage-frequency converter 13 . The output frequency of the voltage-frequency converter 13 influences a tax rate 14 , with which the valves of the machine converter 2 are switched in frequency for the motor 5 .

Gemäß der Erfindung ist für den Betrieb des Drehstrom motors 5 im Feldschwächbereich ein zusätzlicher Soll wertgeber 15 vorgesehen, der beim Überschreiten von 90% des maximal zulässigen Wertes der Zwischenkreisspannung aktiv wird. Dieser gibt dann eine bis zum maximal zu lässigen Wert der Zwischenkreisspannung stetig anwachsende Zusatzgröße ab, die als zusätzliche Führungsgröße dem Wert x _Ud hinzuaddiert dem Anpassungsglied 12 eingegeben wird. Dadurch steigt die Frequenz des Maschinenstrom richters 2 zwischen (0,9 . . . 1) × U _dmax (U _dmax = maximale Zwischenkreisspannung) überproportional an, ohne daß im Normalfall beim Bremsen eine Überspannung auftritt. Das Abbremsen erfolgt stetig und ohne Frequenzschwankungen.According to the invention, an additional setpoint generator 15 is provided for the operation of the three-phase motor 5 in the field weakening range, which is active when 90% of the maximum permissible value of the intermediate circuit voltage is exceeded. This then makes a to the maximum permitted value of the link voltage steadily growing additional size as an additional control variable the value x _Ud added to the adjustment member 12 is entered. As a result, the frequency of the machine power converter 2 increases disproportionately between (0.9... 1) × U _dmax (U _dmax = maximum _{DC link voltage} ) without an overvoltage normally occurring when braking. Braking takes place continuously and without frequency fluctuations.

Gleichzeitig wird die durch den zusätzlichen Sollwertgeber 15 bereitgestellte Zusatzgröße auch dem Spannungsregler 8 vor gegeben, um einen linearen Zusammenhang zwischen der Dreh zahlführungsgröße und der Frequenz zu bekommen. Damit wird die ausschließliche Abhängigkeit der Frequenz von dem Spannungsistwert gewahrt.At the same time, the additional variable provided by the additional setpoint generator 15 is also given to the voltage regulator 8 in order to get a linear relationship between the speed variable and the frequency. The exclusive dependence of the frequency on the actual voltage value is thus maintained.

Durch das Einfügen der Zusatzgröße vom zusätzlichen Sollwert geber 15 kann die übliche Überspannungsbegrenzung nicht mehr über die Drehzahlsollwertvorgabe erfolgen. Statt dessen ist in weiterer Ausbildung der Erfindung ein Höchstwertbegrenzungsregler 16 für die Zwischenkreisspannung vorgesehen, der mit dem Spannungs regler 8 verbunden ist. Der Höchstwertbegrenzungsregler 16 wird dann aktiviert, wenn der Istwert x _{U _d} der Zwischenkreisspannung einen vorgegebenen Höchstwert W _Udmax überschreitet. Die Überspannungsbegrenzung ist demnach unabhängig von der Zu satzgröße, weil sie die tatsächliche Regelgröße (x _{U _d)} mit dem Maximalwert vergleicht und beim Spannungsregler 8 korri gierend eingreift.By inserting the additional variable from the additional setpoint generator 15 , the usual overvoltage limitation can no longer be carried out via the speed setpoint specification. Instead, a maximum value limiting controller 16 for the intermediate circuit voltage is provided in a further embodiment of the invention, which is connected to the voltage regulator 8 . The maximum value _{limiting controller} 16 is activated when the actual value x _{U _{d of}} the intermediate _{circuit voltage} exceeds a predetermined maximum value W _Udmax . The overvoltage limitation is therefore independent of the additional variable because it compares the actual controlled variable (x _{U _d)} with the maximum value and intervenes in the voltage regulator 8 to correct it.

Fig. 2 zeigt den Verlauf der Zwischenkreisspannung U _d in Abhängigkeit von der Frequenz f des Maschinenstromrichters 2 bzw. in Abhängigkeit vom am Sollwertgeber 7 eingestellten Drehzahlsollwert n _Soll für denDrehstrommotor 5. Wie er kennbar, steigt die Zwischenkreisspannung U _d mit der Fre quenz f bzw. dem Drehzahlsollwert n _Soll linear an, so daß in üblicher Weise beim höchst zulässigen Wert der Zwischen kreisspannung U _dmax und der Nennfrequenz der Maschine f _nenn der Feldschwächbereich beginnt. Statt dessen wird jedoch durch Aktivierung des zusätzlichen Sollwertgebers 15 bei 0,9 × U _dmax eine überproportionale Frequenzerhöhung im Feldschwächbereich bis zum Erreichen der maximal zu lässigen Zwischenkreisspannung erreicht. Fig. 2 shows the profile of the intermediate circuit voltage U _d a function of the frequency f of the inverter 2 or machine depending on the set the set value transmitter 7 speed value N _SOLL for denDrehstrommotor. 5 As discernible, the intermediate circuit voltage U _d increases with the Fre at frequency f and linear to the speed value N _SOLL so that begins in the usual manner at the maximum allowable value intermediate circuit voltage U _dmax and the rated frequency of the machine f _nom the field weakening range. Instead, by activating the additional setpoint _generator 15 at 0.9 × U _dmax, a disproportionate frequency increase in the field weakening range is achieved until the maximum _{permissible DC link voltage is} reached.

Claims

1. Circuit arrangement for operating a three-phase machine in the field weakening range with an intermediate circuit converter feeding the three-phase machine,

the converter has a variable intermediate circuit voltage on the input side, which can be ignited as a function of the control deviation of a voltage regulator, the control deviation being formed by comparing the reference variable proportional to the engine speed with the control variable proportional to the intermediate circuit voltage,
- The output side has a machine converter, the frequency is tracked via an adapter depending on the intermediate circuit voltage and
- in which an additional setpoint generator for operation in the field weak area is connected to the input of the adapter,

characterized in that the additional setpoint generator ( 15 ) provides an additional variable which rises steadily with the actual value of the intermediate circuit voltage up to the maximum permissible value above an actual value of the intermediate circuit voltage of more than 90% of the maximum permissible value.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the additional setpoint generator ( 15 ) provides an additional variable linearly dependent on the actual value of the intermediate circuit voltage.

3. Circuit arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that the additional setpoint generator ( 15 ) is also connected to the voltage regulator ( 8 ).

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that a maximum value limiting controller ( 16 ) for the intermediate circuit voltage compares the actual value of the intermediate circuit voltage with a predetermined maximum value, and gives a corresponding signal to the input of the voltage regulator ( 8 ).