DE3236497C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
Bei der Addition von Impulsfrequenzen kommt es vor, daß zu einer betragmässig großen Größe eine Größe sehr kleinen Betrages addiert werden muß.When adding pulse frequencies, it happens that a size very large small amount must be added.
Bei den üblichen Verfahren der Impulsaddition ergibt sich eine Summenfrequenz mit unregelmäßigen Impulsab ständen, die nicht für alle Anwendungsfälle verwendet werden kann.In the usual methods of pulse addition results a sum frequency with irregular impulses stands that are not used for all applications can be.
Das Problem stellt sich z. B. bei der Bildung der Frequenz-Steuergröße für einen mit einer Asynchron maschine verbundenen Maschinenstromrichter eines Umrichters mit Gleichstrom-Zwischenkreis. Zur Steuerung der Stromrichterventile des Maschinenstrom richters mit der Ständerfrequenz f 1 der Maschine er gibt sich die Notwendigkeit, eine von einem Spannungs regler vorgegebene Schlupffrequenz f 2 zur Rotations frequenz f rot der Asynchronmaschine zu addieren. Unter Rotationsfrequenz wird hier die in eine Fre quenz umgerechnete Läuferdrehzahl der Asynchronmaschine verstanden. Die Rotationsfrequenz wird durch einen Geber in oder an der Maschine ermittelt, wobei man praktischerweise das Ausgangssignal dieses Gebers in allen anderen Stellen im Regel- und Steuerkreis für den Umrichter mit benutzt, an denen ein Drehzahl- oder Geschwindigkeitssignal benötigt wird. The problem arises e.g. B. in the formation of the frequency control variable for a machine converter connected to an asynchronous machine converter of a converter with a DC link. To control the converter valves of the machine converter with the stator frequency f 1 of the machine, there is the need to add a slip frequency f 2 specified by a voltage regulator to the rotation frequency f rot of the asynchronous machine. Rotation frequency here means the rotor speed of the asynchronous machine converted into a frequency. The rotation frequency is determined by an encoder in or on the machine, with the output signal of this encoder being used in all other places in the control and control circuit for the converter, where a speed or speed signal is required.
Die Ständerfrequenz f 1 wird also durch Addition der Frequenzsignale nach der FormelThe stator frequency f 1 is thus obtained by adding the frequency signals according to the formula
f 1 = f rot ± f 2 f 1 = f red ± f 2
gebildet. Dabei gilt das positive Vorzeichen bei der Schlupffrequenz für den Fahrbetrieb der Asynchronma schine, während das negative Vorzeichen für deren Brems betrieb steht.educated. The positive sign applies to the Slip frequency for driving the asynchronous machine seem, while the negative sign for their braking operation stands.
Um die Ständerfrequenz der Maschine stets genau ein halten zu könen, werden sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit und Schnelligkeit der Frequenz addition gestellt; außerdem muß die Summenfrequenz f 1 frei von kurzzeitigen Phasenfehlern sein, weil hiermit Momentenpendelungen in der Maschine angeregt werden können.In order to be able to maintain the stator frequency of the machine exactly, very high demands are placed on the accuracy and speed of the frequency addition; in addition, the sum frequency f 1 must be free of short-term phase errors, because this allows moment fluctuations to be excited in the machine.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Addition von Impulsfrequenzen unter schiedlicher Größenordnung anzugeben, das mit der geforderten Genauigkeit, Stellgeschwindigkeit und Impulssymmetrie arbeitet.The invention is therefore based on the object a method for adding pulse frequencies under of different sizes to indicate that with the required accuracy, positioning speed and Impulse symmetry works.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the Characteristics characterized claim 1 solved.
Durch Verwendung einer analog arbeitenden Summier schaltung werden Stellgeschwindigkeit und Impuls symmetrie sichergestellt. Der Nachteil der geringen Genauigkeit der Analogsignalverarbeitung, wird mit Hilfe einer digitalarbeitenden Korrekturregelung ver mieden, die mit niedrigerer Stellgeschwindigkeit auftretende Abweichungen sehr genau korrigiert. By using an analog summing circuit are actuating speed and impulse symmetry ensured. The disadvantage of the low Accuracy of analog signal processing, is with Ver using a digital correction scheme avoid those with a lower positioning speed Any deviations that occur are corrected very precisely.
Die langsamer als die Analogschaltung arbeitende digi tale Korrekturregelung regelt auftretende Größenab weichdungen sehr genau aus, so daß eine sehr genaue und schnelle Addition erreicht wird.The digi working slower than the analog circuit tale correction regulation regulates occurring sizes soft dung very precisely, so that a very precise and fast addition is achieved.
Eine vorteilhafte Anwendung des Verfahrens nach der Er findung sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Ver fahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.An advantageous application of the method according to the Er invention and an arrangement for performing this Ver driving are characterized in the subclaims.
Das Verfahren nach der Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbei spiels erläutert werden:The method according to the invention is described below of an embodiment shown in the drawing figure are explained:
In der Zeichnungsfigur ist eine Frequenzaddition für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Bildung der Frequenz-Steuergröße für einen mit einer Drehstrommaschine verbundenen Maschinenstromrich ter eines Umrichters mit Gleichstrom-Zwischenkreis gezeigt, bei dem eine Addition der Rotations- und der sehr kleinen Schlupffrequenz der Drehstrommaschine erfolgt. Dabei sind sämtliche Analoggrößen mit *, Digitalgrößen dagegen ohne * angezeigt.In the drawing figure, a frequency addition for one embodiment is Invention for forming the frequency control variable for one machine converter connected to a three-phase machine ter of a converter with a DC link, where an addition of the rotation and the very small Slip frequency of the three-phase machine takes place. All analog variables are shown with *, digital variables, however, without *.
Als Eingangsgrößen stehen die Rotationsfrequenz der Ma schine f rot sowie die schlupfproportionale Spannung f 2* zur Verfügung, die von einem (nicht gezeigten) Spannungs regelkreis bereitgestellt wird.The rotational frequency of the machine f rot and the slip-proportional voltage f 2 *, which is provided by a voltage control circuit (not shown), are available as input variables.
Die Addition dieser Größen erfolgt mit analogen Signalen im Summierpunkt 2. Zu diesem Zweck wird die Rotations frequenz f rot in dem Frequenz-Spannungs-Umsetzer 1 in ein analoges Signal f rot * umgewandelt. Gleichzeitig greift in diesem Summenpunkt 2 auch die Korrekturgröße f korr * ein, die von dem DA-Umsetzer 7 abgenommen wird.These quantities are added using analog signals at summing point 2 . For this purpose, the rotational frequency f rot is converted into an analog signal f rot * in the frequency-voltage converter 1 . At the same time, the correction variable f corr *, which is taken from the DA converter 7, also intervenes in this summation point 2 .
Die durch Addition der Analogsignale f rot *, f 2*, sich er gebende Größe wird einem ersten Spannungs-Frequenz-Umset zer 3 zugeführt. The size resulting from the addition of the analog signals f red *, f 2 *, is fed to a first voltage-frequency converter 3 .
Dessen Ausgangssignal f 1 liegt an dem Eingang eines Im pulsformers 8, dessen Ausgangssignale einem Glied 9 zu geführt sind, das in entsprechender zyklischer Reihen folge die vom Impulsbildner 8 erhaltenen Signale als Zünd signale T 1 . . . T 6 an die Steuerelektroden der Stromrichter ventile des Maschinenstromrichters legt.Its output signal f 1 is at the input of a pulse generator 8 , the output signals of which are fed to a element 9 , which follow the corresponding cyclic series of the signals received by the pulse generator 8 as ignition signals T 1 . . . T 6 to the control electrodes of the converter valves of the machine converter.
Um die erforderliche Genauigkeit der Frequenzaddition ge währleisten zu können, ist eine zusätzliche digital arbei tende Korrektur eingefügt:To the required accuracy of frequency addition ge To be able to guarantee is an additional digital work Correction added:
Im Punkt 5 wird von der Ausgangsfrequenz f 1 des ersten Spannungs-Frequenz-Umsetzers 3 vorzeichengerecht die Ausgangsfrequenz des weiteren Spannungs-Frequenz-Umsetzers 4 sowie die als digitale Größe vorliegende Rotationsfre quenz f rot der Drehstrommaschine subtrahiert.At point 5, of the output frequency f 1 of the first voltage-to-frequency converter 3 the correct sign, the output frequency of the further voltage-to-frequency converter 4 and the present size as digital Rotationsfre frequency f rot of the alternator subtracted.
Bei ausreichender Genauigkeit ist das Ausgangssignal der summierung Null.With sufficient accuracy, the output signal is the totaling zero.
Bei Ungenauigkeiten ergibt sich eine DifferenzfrequenzA difference frequency results in inaccuracies
±f korr = f 1 - (f rot + f 2)± f corr = f 1 - (f red + f 2 )
(Fahrbetrieb f 2 0, Bremsbetrieb f 2 0) die in einem integrierenden Element 6 (Vorwärts-Rückwärts-Zähler) über der Zeit aufsummiert wird. Das Ausgangssignal des integrierenden Gliedes 6 ist Eingangssignal eines Digital- Analog-Umsetzers 7, der das digitale Signal in ein analo ges Korrektursignal (f korr *) umwandelt. Diese Korrekturspan nung kann positiv oder negativ sein und wird im Punkt 2, wie eingangs beschrieben, zur Summe aus rotations- und schlupfproportionaler Spannung (f rot * + f 2*) der analogen Frequenzaddition addiert. (Driving mode f 2 0, braking mode f 2 0) which is summed up over time in an integrating element 6 (up-down counter). The output signal of the integrating element 6 is the input signal of a digital-to-analog converter 7 , which converts the digital signal into an analog correction signal (f corr *). This correction voltage can be positive or negative and is added in point 2, as described at the beginning, to the sum of the rotational and slip-proportional voltage (f rot * + f 2 *) of the analog frequency addition.
Die Ausgangsgröße der analogen Frequenzaddition im Punkt 2, also einschließlich der Korrekturspannung f korr * der digitalen Korrekturregelung, ist die ständer frequenzproportionale Spannung für den Maschinenstrom richter, die einerseits infolge der analogen Addition sehr schnell erstellt wird und andererseits bei Frequenz abweichungen durch die digitale Korrekturregelung sehr genau korrigiert wird.The output variable of the analog frequency addition in point 2, i.e. including the correction voltage f corr * of the digital correction control, is the stator frequency-proportional voltage for the machine current, which on the one hand is generated very quickly as a result of the analog addition and on the other hand very much in the event of frequency deviations due to the digital correction control is corrected exactly.
Claims (3)
- - daß die zu addierenden Frequenzen zum einen als frequenzproportionale Spannungen vorzeichengerecht zu einem analogen Ausgangssignal addiert werden,
- - daß die zu addierenden Frequenzen zum anderen als digitale Signale ebenfalls vorzeichengerecht addiert werden und hiervon die Differenz zu dem in digitale Signale umgewandelten analogen Ausgangssignal gebildet wird und
- - daß die Differenz der digitalen Signale in ein Analogsignal umgewandelt als Korrekturwert den frequenzproportionalen Spannungen hinzugefügt wird.
- that the frequencies to be added are added as voltages proportional to the sign to an analog output signal,
- - That the frequencies to be added to the other as digital signals are also added in accordance with the sign and from this the difference to the analog output signal converted into digital signals is formed and
- - That the difference of the digital signals converted into an analog signal is added as a correction value to the frequency-proportional voltages.
- - daß bei Vorgabe der Rotationsfrequenz (f rot) der Drehstrommaschine als digitalem Eingangssignal und der Schlupffrequenz (f 2*) der Dreh strommaschine als analogem Eingangssignal das digitale Eingangssignal einem Frequenz-Spannungs-Umsetzer (1) zugeführt ist,
- - daß ein Summierungspunkt (2) vorgesehen ist, dem die der Rotations frequenz proportionale Ausgangsspannung (f rot *) des Frequenz-Spannungs- Umsetzers (1) und das der Schlupffrequenz (f 2*) entsprechende analoge Eingangssignal sowie eine analoge Korrekturspannung (f korr *) zugeführt sind,
- - daß dem Summierungspunkt (2) ein erster Spannungs-Frequenz-Umsetzer (3) nachgeschaltet ist, der die summierten analogen Signale in eine der Ständerfrequenz (f 1) der Drehstrommaschine entsprechende digitale Größe umwandelt,
- - daß ein weiterer Spannungs-Frequenz-Umsetzer (4) vorgesehen ist, der das analoge, der Schlupffrequenz (f 2*) proportionale Signal in eine digitale Größe (f 2) umwandelt,
- - daß eine Frequenzsummierung (5) vorgesehen ist, die die Differenz zwischen dem digitalen Ausgangssignal (f 1) des ersten Spannungs- Frequenz-Umsetzers (3) und der Summe des digitalen, die Rotations frequenz (f rot) der Drehstrommaschine repräsentierenden Eingangs signals und der digitalen Größe (f 2) am Ausgang des weiteren Span nungs-Frequenz-Umsetzers (4) bildet,
- - daß der Frequenzsummierung (5) ein integrierendes Glied (6) nach geschaltet ist, dem die bei der Frequenzsummierung (5) auftretenden Differenzfrequenzen eingegeben werden, und
- - daß der Ausgang des integrierenden Gliedes (6) mit einem Digital- Analog-Wandler (7) verbunden ist, dessen Ausgangssignal als die analoge Korrekturspannung (f* korr) dem Summierungspunkt (2) zugeführt ist.
- - That when the rotation frequency (f rot) of the three-phase machine as a digital input signal and the slip frequency (f 2 *) of the three-phase machine as an analog input signal, the digital input signal is fed to a frequency-voltage converter ( 1 ),
- - That a summation point ( 2 ) is provided, which the output voltage proportional to the rotation frequency (f rot *) of the frequency-voltage converter ( 1 ) and the slip frequency (f 2 *) corresponding analog input signal and an analog correction voltage (f corr *) are fed,
- - That the summing point ( 2 ) is followed by a first voltage-frequency converter ( 3 ) which converts the summed analog signals into a digital variable corresponding to the stator frequency (f 1 ) of the three-phase machine,
- - That a further voltage-frequency converter ( 4 ) is provided, which converts the analog signal, which is proportional to the slip frequency (f 2 *), into a digital variable (f 2 ),
- - That a frequency summation ( 5 ) is provided, the difference between the digital output signal (f 1 ) of the first voltage-frequency converter ( 3 ) and the sum of the digital, the rotational frequency (f rot) representing the three-phase machine input signal and the digital variable (f 2 ) at the output of the further voltage-frequency converter ( 4 ),
- - That the frequency summation ( 5 ) is connected to an integrating element ( 6 ), to which the difference frequencies occurring in the frequency summation ( 5 ) are entered, and
- - That the output of the integrating element ( 6 ) is connected to a digital-to-analog converter ( 7 ), the output signal of which is fed to the summing point ( 2 ) as the analog correction voltage (f * corr) .
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