DE3320006C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 31 30 672 bekannt.The invention relates to a method according to the Preamble of claim 1. Such a method is known from DE-OS 31 30 672.
Zweck der Erfindung ist die Vermeidung von störenden niederfrequenten Drehmomentpulsationen im Anfahrbereich einer Drehfeldmaschine.The purpose of the invention is to avoid disturbing low-frequency torque pulsations in the approach area of a three-phase machine.
Bekannt ist ein drehwinkelabhängiges Pulsverfahren mit optimalen Mustern.A pulse method that is dependent on the angle of rotation is known optimal patterns.
Bei diesem Verfahren wird die Ständerdurchflutung der Maschine in Abhängigkeit vom Winkel zwischen Ständerstromsollwertzeiger und Ständerwicklungsachse gesteuert. Da nur eine beschränkte Zahl diskreter Winkel für den Ständerstromistwertzeiger realisierbar ist, wird bei laufendem Sollwertwinkel zur Mitteilung eine Pulsung zwischen benachbarten einstellbaren Durchflutungen vorgenommen. In der Dissertation RWTH Aachen, 1979 von W. Lienau "Untersuchung eines stromeinprägenden Wechselrichters, der zur Speisung einer frequenzgesteuerten Asynchronmaschine in einem Bahnantrieb geeignet ist", wird detailliert über verschiedene Taktarten (9-, 7-, 5-, 3erTakt) berichtet, mit denen sich die niedrigen Harmonischen in den gepulsten Strömen weitgehend unterdrücken lassen. In this process, the stator is flooded with Machine depending on the angle between the stator current setpoint pointer and stator winding axis controlled. Because only a limited number of discrete angles for the Stator current actual value pointer is realizable at running setpoint angle to notify a pulsation between adjacent adjustable flows. In the dissertation RWTH Aachen, 1979 by W. Lienau "Investigation of a current impressing inverter, that for feeding a frequency-controlled asynchronous machine is suitable in a railway drive ", is detailed reports on different time signatures (9, 7, 5, 3 times), with which the low harmonics in the pulsed Have the flow largely suppressed.
Die Realisierung dieses Verfahrens ist erschwert für sehr niedrige Umlaufgeschwindigkeiten des Ständerstromsollwertzeigers, da dies sehr hohe Taktzahlen erforderte. Insbesondere bei Stillstand des Stromistwertzeigers auf einem Zwischenwert der diskreten realisierbaren Winkel arbeitet dieses winkelabhängige Verfahren unzureichend, da kein Wechsel zwischen den einstellbaren Durchflutungszuständen mehr stattfindet. Es muß auf zeitabhängige Pulsung übergegangen werden.The implementation of this method is difficult for very low circulating speeds of the stator current setpoint pointer, since this required very high numbers of cycles. Especially when the current actual value pointer stops an intermediate value of the discrete realizable angles this angle-dependent method works insufficiently, since there is no change between the adjustable flow conditions more takes place. It has to be time dependent Pulsation are passed over.
Bei diesem Verfahren mit zeitabhängiger Pulsung wird aus winkelabhängig vorgegebenen Durchflutungsanteilen pro Pulszyklus in konstanten Zykluszeiten die gewünschte mittlere Durchflutung zusammengesetzt. Die konstanten Pulszykluszeiten ermöglichen auch die Stellung von Strommittelwerten bei Stillstand des Sollwertzeigers.With this method with time-dependent pulsing is off Flooding components given as a function of the angle the desired per pulse cycle in constant cycle times medium flow composed. The constant Pulse cycle times also allow the setting of average current values when the setpoint pointer stops.
Zu den Verfahren mit zeitabhängiger Pulsung gehört das bekannte Verfahren mit Winkelmodulation, um bei sehr niedrigen Ausgangsfrequenzen des Stromrichters eine Kurzzeitmittlung der Durchflutungszustände beim Stromweiterschalten durchzuführen.This is one of the methods with time-dependent pulsing known methods with angle modulation to at very low Output frequencies of the converter a short-term averaging of the flooding conditions when switching current perform.
Die Aufteilung der Durchflutungszustände wird durch Vergleich einer linearen Referenzfunktion mit einer dreiecksförmigen Abtastfunktion durchgeführt; je nach gewonnenem Vorzeichen werden mit vom Drehwinkel des Stromsollwertzeigers abhängigem Tastverhältnis Steuersignale für die Thyristoren zweier sich im Stromfluß abwechselnder Zweige einer Brückenhälfte des Wechselrichters für den Zustrom bzw. Rückstrom alternierend freigegeben, während der Thyristor eines Zweiges der anderen Brückenhälfte des Wechselrichters für den Rückstrom bzw. Zustrom während eines Drehwinkelintervalls von 60° des Stromsollwertzeigers dauernd gezündet ist.The division of the flood conditions is by comparison a linear reference function with a triangular one Scanning function performed; depending on the won Signs are also from the angle of rotation of the current setpoint pointer dependent duty cycle control signals for the Thyristors of two branches alternating in the current flow a bridge half of the inverter for the inflow or reverse flow alternately released while the thyristor of a branch of the other half of the bridge of the inverter for the backflow or inflow during a rotation angle interval of 60 ° of the current setpoint pointer is continuously ignited.
Bei diesem Verfahren kommt es jedoch zu Schwankungen des Amplitudenwertes des Stromistwertzeigers gegenüber dem Stromsollwert zeiger.However, this method causes fluctuations in the Amplitude value of the current actual value pointer compared to the current setpoint pointer.
Folge dieser Schwankungen des Stromistwertzeigers gegenüber dem Sollwertzeiger und dem auch nahezu gleichförmig umlaufenden Fluß sind Drehmomentpulsationen mit den Vielfachen der 6fachen Ständerdrehfrequenz bei einem 6fachen Strangwechsel pro Periode.As a result of these fluctuations in the current actual value pointer compared to the setpoint pointer and the almost uniformly circulating flow are torque pulsations with the multiple of 6 times the stator rotation frequency with a 6-fold strand change per period.
Es ist durch die DE-OS 31 30 672 ein Verfahren zur Steuerung des Ausgangsstroms eines Umrichters mit Gleichstromzwischenkreis nach vorgegebenen Sollwerten für Betrag und Phasenwinkel bekanntgeworden, bei dem der Phasenwinkel des Ausgangsstroms dadurch eingestellt wird, daß zwischen zwei diskreten, durch jeweils eine Schaltkombination der Schalter des zugeordneten Wechselrichters vorgegebenen Vektoren umgetastet wird, wobei der Vektor mit dem kleineren zugeordneten Phasenwinkel, der vom Sollwert um den Winkel ϕ entfernt ist, für den TeilIt has become known from DE-OS 31 30 672 a method for controlling the output current of a converter with a DC link according to predetermined setpoints for magnitude and phase angle, in which the phase angle of the output current is set by switching between two discrete switches, each with a switching combination of the assigned inverter predetermined vectors is keyed, the vector with the smaller assigned phase angle, which is away from the target value by the angle ϕ , for the part
der Periodendauer T und der zweite Vektor für den Rest der Periodendauer eingeschaltet wird. Der Sollwert für den Betrag des Ausgangsstroms wird einem Stromregler für den Zwischenkreisstrom über ein Korrektorglied, das den Sollwert mit dem Korrekturfaktorthe period T and the second vector is switched on for the rest of the period. The setpoint for the amount of the output current is a current controller for the intermediate circuit current via a corrector element, the setpoint with the correction factor
multipliziert, zugeführt. Damit ist es möglich, den Ausgangsstrom des Umrichters nach Betrag und Phasenlage beliebig einzustellen bzw. die Phasenlage mit konstanter Winkelgeschwindigkeit zu verändern und den Betrag konstant zu halten, so daß man eine sinusförmige Ausgangsspannung erhält.multiplied, fed. This makes it possible to control the output current of the Converters according to amount and phase position or the Change phase position with constant angular velocity and keep the amount constant so that you get a sinusoidal output voltage.
Durch die DE-Zeitschrift "Elektronik", 1982, Heft 18, Seiten 103 bis 107 ist ein Pulswechselrichter bekannt, bei dem ein kontinuierlich umlaufender Spannungs-Raumzeiger durch Pulsen zwischen diskreten, als Spannungsvektoren dargestellten Schaltzuständen erreicht wird. Es sind dazu drei Schaltzustände nötig, deren relative Einschaltzeiten sich aus einfachen geometrischen Überlegungen (Strahlensatz) ergeben. Der dritte Schaltzustand ist dabei jeweils ein "Nullzeiger", der die Unterbrechung der Gleichspannungsversorgung charakterisiert. Durch richtige Kombination der Einschaltzeiten läßt sich erreichen, daß der Zeiger konstanter Länge eine Kreisform beschreibt.Through the DE magazine "Electronics", 1982, Issue 18, pages 103 to 107, a pulse-controlled inverter is known in which a continuously rotating Voltage space vector by pulsing between discrete, as Switching states shown voltage vectors is reached. There are three switching states are required for this, the relative switch-on times of which result from simple geometric considerations (ray set). The The third switching state is a "zero pointer", which indicates the interruption of the DC voltage supply. By right Combination of the on times can be achieved that the pointer constant length describes a circular shape.
Als technische Realisierung dieser mathematisch-geometrischen Überlegungen wird hierzu eine aufwendige Lösung mittels eines digitalen Steuerwerkes angegeben, das insbesondere bei einem Einsatz im rauhen Betrieb, wie zum Beispiel in Walzwerken oder Bahnen, ein erhöhtes Fehlerrisiko in sich birgt.As a technical realization of these mathematical-geometric considerations is a complex solution using a digital control unit specified, particularly when used in rough operation, such as in rolling mills or railways, an increased risk of errors contains in itself.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem durch eine geeignete Kurzzeitmitteilung von möglichen Stromistwertzeigern eine möglichst gleichförmige Drehung dieses Zeigers bei gleicher Zeigerlänge des gemittelten Zeigers ohne Modulation des Zwischenkreisstroms erreicht wird.The invention has for its object a method of the beginning specified type, by means of a suitable short-term notification of current actual value pointers as uniform as possible Rotation of this pointer with the same pointer length of the averaged pointer is achieved without modulation of the intermediate circuit current.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgeführten Verfahrensschritte gelöst.According to the invention, this object is achieved by the Patent claim 1 listed process steps solved.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird im nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe method according to the invention is described below Embodiment explained in more detail with reference to the drawing. It shows
die Fig. 1 die Grundschaltung eines Umrichters mit Gleichstrom- Zwischenkreis mit Steuerung und Regelung zur Speisung einer Drehfeldmaschine, Fig. 1 shows the basic circuit of a converter with DC intermediate circuit with control and regulation for powering a polyphase machine,
die Fig. 2a die Funktionsverläufe der zeitabhängigen Abtastfunktion S ( ϕ t ) und der beiden drehwinkelabhängigen Referenzfunktionen gemäß der Erfindung, FIGS. 2a, the functional characteristics of the time-dependent sampling function S (φ t) and the two rotation angle-dependent reference functions according to the invention,
die Fig. 2b die Stromflußbereiche der Stromrichterzweige, FIGS. 2b, the Stromflußbereiche the power converter branches,
die Fig. 2c die Ein- und Ausgangsstromverläufe des Stromrichters und Fig. 2c, the input and output current waveforms of the converter and
die Fig. 2d eine Darstellung der Stromistwert zeiger. Fig. 2d is a representation of the actual current value pointer.
Der Umrichter zur Ständerstromspeisung der Drehfeldmaschine A besteht entsprechend Fig. 1 aus einem konventionellen Netzstromrichter G in Drehstrombrückenschaltung und einem prinzipiell gleichartigen Maschinenstromrichter W, der wegen des induktiven Lastcharakters durch Löscheinrichtungen ergänzt ist. Die zusätzlichen Löscheinrichtungen bestehen aus zwischen den Stromrichterzweigen angeordneten Löschkondensatoren, die gegenüber den Maschinensträngen u, v, w durch Dioden entkoppelt sind.According to FIG. 1, the converter for the stator current supply of the induction machine A consists of a conventional mains converter G in a three-phase bridge circuit and a basically similar machine converter W , which is supplemented by extinguishing devices because of the inductive load character. The additional quenching devices consist of quenching capacitors arranged between the converter branches, which are decoupled from the machine lines u, v, w by diodes.
Die Spannungsentkopplung beider Stromrichter erfolgt durch die Drossel D im Stromzwischenkreis.The voltage decoupling of both converters takes place through the choke D in the intermediate circuit.
Jeder Stromrichter hat einen Steuersatz (1 mit Steuerwinkel α und 2 mit Steuerwinkel ϕ₁), der dafür sorgt, daß die richtige Zündfolge eingehalten wird und die richtige Phasenlage der erzeugten Wechselströme gegenüber dem jeweils angeschlossenen Wechselspannungssystem gewährleistet wird.Each converter has a headset ( 1 with head angle α and 2 with head angle ϕ ₁), which ensures that the correct firing order is maintained and the correct phase position of the alternating currents generated is ensured compared to the connected AC voltage system.
Die Drehfeldmaschine wird drehmomentgesteuert bei variabler Drehzahl betrieben. Der Umrichter liefert hierfür als Stellglied Ströme mit variabler Frequenz und Amplitude. Dem Steuer- und Regelteil 3 des Antriebs werden neben den Vorgabewerten für das Drehmoment M und den Maschinenmagnetfluß Ψ Information über den mechanischen Drehwinkel ϕ n und den Zwischenkreisstrom i d geliefert.The induction machine is operated with torque control at variable speed. For this purpose, the converter supplies currents with variable frequency and amplitude. In addition to the default values for the torque M and the machine magnetic flux Ψ, the control and regulating part 3 of the drive is supplied with information about the mechanical angle of rotation ϕ n and the intermediate circuit current i d .
Die Ständerwicklungen der Stränge u, v, w in der Drehfeldmaschine sind im Stern geschaltet.The stator windings of the strands u, v, w in the induction machine are connected in a star.
Die Thyristoren des Maschinenstromrichters W, die zwischen der stromzuführenden Leitung des Zwischenkreises zu den Strängen u, v, w liegen, sind mit T 1, T 3, T 5 und die Thyristoren, die zwischen den Strängen u, v, w und der stromabführenden Leitung des Zwischenkreises liegen, mit T 4, T 6, T 2 bezeichnet.The thyristors of the machine converter W , which lie between the current supply line of the intermediate circuit to the strands u, v, w , are with T 1 , T 3 , T 5 and the thyristors between the strands u, v, w and the current-dissipating line of the intermediate circuit, designated T 4 , T 6 , T 2 .
Der maschinenseitige Stromrichter=Wechselrichter W wird im gepulsten Betrieb in folgender Weise gesteuert, vgl. Fig. 2a und Fig. 2b: Während einer Periode von 0-60° des Stromsollwertwinkels ϕ w respektive eines über die Drehkreisfrequenz proportionalen Winkels ϕ t wird der Thyristor T 1 leitend geschaltet, und es wird die erste ReferenzfunktionThe machine-side converter = inverter W is controlled in the pulsed mode in the following way, cf. FIG. 2a and FIG. 2b: During a period of 0-60 ° of the current setpoint angle φ w respectively a proportional about the rotational angular frequency of the angle φ t the thyristor T 1 is turned on, and it is the first reference function
C ( ϕ w ) = 1 - sin (60° - ϕ w ) C ( ϕ w ) = 1 - sin (60 ° - ϕ w )
und die zweite Referenzfunktionand the second reference function
f ( ϕ w ) = sin ϕ w f ( ϕ w ) = sin ϕ w
mit einer sägezahnförmigen Abtastfunktion S ( d t ), die sich zwischen den Werten 1 und 0 ändert, verglichen. Ist S ( ϕ t ) größer als C ( ϕ w ) - angedeutet durch die Bezeichnung -, so wird der Thyristor T 6 für den Rückstrom gezündet; ist S ( ϕ t ) kleiner als f ( ϕ w ) - angedeutet durch die Bezeichnung -, so wird der Thyristor T 2 für den Rückstrom gezündet.with a sawtooth-shaped sampling function S ( d t ), which changes between the values 1 and 0, compared. If S ( ϕ t ) is greater than C ( ϕ w ) - indicated by the name - the thyristor T 6 is ignited for the reverse current; if S ( ϕ t ) is less than f ( ϕ w ) - indicated by the name - the thyristor T 2 is ignited for the reverse current.
Der Zustand bedeutet also, daß der Strom im Strang u hin- und im Strang v zurückfließt; der Zustand hingegen, daß er im Strang u hin- und im Strang w zurück fließt.The state therefore means that the current flows back and forth in line u and line v ; the condition, on the other hand, is that it flows back and forth in line u and back in line w .
Die Fig. 2 zeigt die dementsprechenden Öffnungszeiten von T 2 und T 6, dargestellt über ϕ t . Fig. 2 shows the corresponding opening times of T 2 and T 6 , shown over ϕ t .
Der Wechselrichter wird nun weiterhin so gesteuert, daß er einen Leerlaufzustand (Kurzschluß durch Zündung von T 4) während eines bestimmten Drehwinkels des Stromsollwertzeigers (respektive eines bestimmten zeitabhängigen Winkels) besitzt, dessen Beginn durch die Bedingung C ( ϕ w )<S ( ϕ t ) und dessen Ende durch die Bedingung f ( ϕ w )<S ( ϕ t ) bestimmt ist.The inverter is now controlled so that it has an idle state (short circuit due to ignition of T 4 ) during a certain angle of rotation of the current setpoint pointer (or a certain time-dependent angle), the beginning of which is determined by the condition C ( ϕ w ) < S ( ϕ t ) and the end of which is determined by the condition f ( ϕ w ) < S ( ϕ t ).
Die in der Fig. 2c dargestellten Funktionsverläufe stellen den Verlauf der Strangströme in Abhängigkeit von ϕ t dar.The functional profiles shown in FIG. 2c represent the profile of the phase currents as a function of ϕ t .
Die Folge der geschilderten Abtastung besteht darin, daß die Strangströme keine Vielfachen ihrer Grundfrequenz mehr enthalten.The consequence of the described scanning is that the string currents are not multiples of their fundamental frequency included more.
Die Sägezahnform der Abtastfunktion wurde gewählt, da sie mit gleicher Winkelauflösung wie eine Dreiecksfunktion, die hier auch einsetzbar wäre, neben der verdoppelten Umschalthäufigkeit auch eine Verdopplung der Pulsfrequenz und damit eine weitere Entfernung von störenden Resonanzfrequenzen ermöglicht. Sie kann auch als ansteigender Sägezahn ausgeführt sein. Die mit diesem Verfahren verbundene zyklische Umschaltung innerhalb eines Sterns aus Stromrichterzweigen ist jedoch auch nur bei niedrigen Ausgangsspannungen möglich.The sawtooth shape of the scan function was chosen because it with the same angular resolution as a triangular function, which could also be used here, in addition to the doubled one Switching frequency also doubles the pulse frequency and thus a further distance from disturbing resonance frequencies enables. It can also be ascending Sawtooth be executed. The associated with this procedure cyclical changeover within a star However, converter branches are only at low Output voltages possible.
In der Fig. 2d ist die Lage des Stromistwertzeigers = ( d x ) dargestellt.In theFig. 2d is the position of the current actual value pointer = ( d x ).
Der Stromzeiger ( ϕ x ) setzt sich aus zwei benachbarten Stromzeigern, hier T und einem Kurzschluß als Leerlaufzustand zusammen. Die jeweiligen Anteile dieser Zustände, nämlich e, f und 1-e-f, ergänzen sich zu 1.The current pointer ( ϕ x ) consists of two neighboring ones Current pointers, here T and a short as Idle state together. The respective shares of these conditions, namelye,f and 1-e-f, complete to 1.
In der nächsten 60°-Periode wird der Thyristor T 2 für den Rückstrom dauernd leitend, während die Thyristoren T 1 und T 3 in Abhängigkeit des Vergleichs der Referenzfunktio nen 1-e und f abwechselnd den Zustrom führen und über T 5 der Leerlauf eingeschaltet wird. Die Referenzfunktionen werden also in jeder 60°-Periode wieder neu zum Vergleich herangezogen.In the next 60 ° period, the thyristor T 2 is continuously conductive for the reverse current, while the thyristors T 1 and T 3 , depending on the comparison of the reference functions 1 - e and f, alternately carry the inflow and, via T 5, the idle is switched on . The reference functions are therefore used again for comparison in every 60 ° period.
In der folgenden 60°-Periode ist der Thyristor T 3 dauernd leitend, es ist je nach Ergebnis des in dieser Periode erfolgten Vergleichs der Thyristor T 4 oder der Thyristor T 2 zur Rückstromführung und T 6 für den Leerlauf durchge schaltet.In the following 60 ° period, the thyristor T 3 is continuously conductive, depending on the result of the comparison made in this period, the thyristor T 4 or the thyristor T 2 for reverse current conduction and T 6 for idling.
Während der nächsten 60°-Periode ist dann T 4 dauernd leitend usf.During the next 60 ° period, T 4 is then continuously conductive and so on.
Die genannten Referenzfunktionen können auch in approximativer Form vorgegeben werden.The reference functions mentioned can also be approximate Form are specified.
Claims (2)
daß die Abtastfunktion S ( ϕ t ) einen linearen, sich zwischen 1 und 0 ändernden Verlauf hat und daß bei der BedingungC < S < fder im gleichen Zweigpaar mit dem dauernd leitenden Zweig (T 1) befindliche Zweig (T 4) der ersten Brückenhälfte leitend ist;
bei der BedingungS < Ceiner der weiteren Zweige (T 6) dieser Brückenhälfte leitend ist
und bei der Bedingungf <Sder andere der weiteren Zweige (T 2) dieser Brückenhälfte leitend ist. 1.Procedure for current pulsing of the inverter operated in a three-phase bridge circuit of a converter with a direct current intermediate circuit for feeding a three-phase machine in the start-up area, which is operated in a torque-controlled manner at variable speed, at least one reference function being compared with a triangular scanning function and, depending on the comparison result, the branches of a first one Bridge half can be controlled alternately conductive during a rotation angle interval of 60 °, while a branch of the second bridge half is continuously conductive, characterized in that a first reference function C (ϕ w ) = 1 - sin (60 ° - ϕ w ) and a second reference function f (ϕ w ) = sin ϕ w where ϕ w = d w (t) = the angular position of a current setpoint pointer, are used for this comparison,
that the sampling function S ( ϕ t ) has a linear course that changes between 1 and 0 and that, under the condition C < S < f, the branch (T 4 ) of the first which is in the same branch pair with the continuously conductive branch (T 1 ) Half of the bridge is conductive;
with the condition S < C one of the other branches (T 6 ) of this bridge half is conductive
and if f < S the other of the other branches (T 2 ) of this bridge half is conductive.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19833320006 DE3320006A1 (en) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | Method for current-pulsing of an invertor for supplying a three-phase machine in the starting range |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19833320006 DE3320006A1 (en) | 1983-05-31 | 1983-05-31 | Method for current-pulsing of an invertor for supplying a three-phase machine in the starting range |
Publications (2)
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| DE3320006A1 DE3320006A1 (en) | 1984-12-06 |
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ID=6200503
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (1)
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