DE3403060A1

DE3403060A1 - Schaltungsanordnung zur dynamischen strombegrenzung in stromrichterschaltungen

Info

Publication number: DE3403060A1
Application number: DE19843403060
Authority: DE
Inventors: Volkmar DDR 8060 Dresden Dehnert; Christian Dipl.-Ing. DDR 8019 Dresden Müller; Reiner Dipl.-Ing. DDR 8030 Dresden Wünsche
Original assignee: VEB ELEKTROSCHALTGERAETE DRESDEN; DRESDEN ELEKTROSCHALTGERAETE; Veb Elektroschaltgeraete Dresden Ddr 8030 Dresden
Current assignee: Veb Eaw Elektronik Dresden Ddr 8060 Dresden Dd
Priority date: 1983-04-22
Filing date: 1984-01-30
Publication date: 1984-10-25
Also published as: DD215209A1

Description

Schaltungsanordnung
zur dynamischen Strombegrenzung in Stromrichterschaltungen Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur dynamischen Strombegrenzung in Stromrichterschaltungen. Bei Drehzahlregelungen von Gleichstrommotoren wird normalerweise die Strombegrenzung auf einen festen Wert eingestellt, der auch kurzzeitig nicht überschritten werden kann. Entspricht dieser Wert dem Neanstrom des Gleichstrommotors, kann mit der Strombegrenzung gleichzeitig der Überlastschutz des Motors realisiert werden. Nachteilig dabei ist, daß bei -laufvorgängen auch kurzzeitig keia hSherer Strom flie ßen kann. Der Motorstrom im stationären Dauerbetrieb muß daher deutlich unter dem Nennstrom des Motors. liegen, um bei Anlaufvorgängen die erforderlichen Regelreserven zu besitzen. Das bedeutet aber eine schlechte Auslastung des Gleichstrommotors. Wird dle Strombegrenzung auf Werte größer als der Motornennstrom eingestellt, ist mit der Strombegrenzung der Überlastschutz des Motors nicht mehr möglich, so daß zusätzlich Einrichtungen zum Motorschutz benötigt werden.
Die Nachteile beider oben genannter Möglichkeiten und der damit @verbundene höhere Aufwand, schlechte Ausnutzung des Motor. bzw. zusätzlicher ttberlastunsschutz, werden vermieden, wenn bei Anlauf- und Regelvorgängen der Nennstrom des Motors kurzzeitig überschritten werden kann, der Strom im Dauerbetrieb aber auf den Nennstrom des Motors begrenzt wird.
Charakteristik der bekannten technischen LÖsungen Bei einer bekannten technischen Lösung wird die Freigabe des 1 ,6fachen Stromgrenzwert es von einem Sprung der Führungsgröße abgeleitet. Der Stromgrenzwert wird im Zeitraum von 10 s kontinuierlich vom 1,6 fachen auf den einfachea Wert zurückgestellt, Nachteilig ist hier die rasche Rückstellung des Stromgrenzwertes, die auch bel leichten Anläufen mit kurzen Anlaufzeiten bereits spürbar sein dürfte. Diese kontinuierliche Rückstellung ist aber nach Moterdaten gar nicht erforderlich.
Ein weiterer Nachteil ist die Freigabe des 1,6 fachen Wertes nur bei Sprüngen der P(liLrungsgröße. Zur raschen Ausregelung von Störgrößen steht dadurch das höhere Moment nicht zur Verfügung (Firmenschrift Lenze Elektrische Antriebst@chnik SWHE/Aron 412-459/4.78).
Bei einer weiteren bekannten Lösung wird die Erhöhung des Stromgrenzwertes durch Umschaltung des Stromistwertes erreicht. Überschreitet die Ausgangsspann ung des überlagerten Regelkreises ein@n bestimmten Grenzwerk, wird ein astabiler Multivibrator fr@igegeben, der mit einer Einschaltdauer von ca. 25 % bei einer Frequenz von ca. 1 Hz pericdisch den höheren Stromgrenzwert einschalt@t. Nachteilig ist die rhythmische Umschaltung zwischen höherem und niedrigerem Grenzwert, die sich im Anlaufvorgängen stör@nd bemerkbar macht und durch die kurzen Einschaltzeiten auch nicht während des gesamten Anlaufvorganges den vollen für den Motor zulässigen Anlaufstrom zur Verfügung stellt (Firmenschrift Wire electronic Inbetriebnahmeanleitung 03/81 GNV 252 S. 13 folgende).
Ziel der Erfindung Die Zielstellung resultiert aus den Forderungen moderner Technik und der Materialökonomie. Die dynamische Strombegrenzung erlaubt eine höhere Auslastung des Stellgliedes und des Motors bei gleichzeitigem Schutz vor Dauerüberlastung. Des bedeutet Materialeinsparung, vor allem auch beim masseintensiven Motor.
Darlegung des Wesens der Erfindung Aufgabs der Erfindung ist die Realisierung einer elektronischen Strombegrenzung mit folgenden Eigenschaften: - Die Strombegrenzung muß im normalen Betriebsfall dem 1,5 fachen Motornennstrom entsprechen.
- Bei Überschreitung des einfachen Nennstromes muß nach ca. 10 s der Grenzstrom vom 1,5fachen auf den ein fachen Nennstrom zurückgeschaltet werden.
- Bei Unterschreitung des einfachen Nennstromes soll die Rückschaltung auf den 1,5 fachen Wert mit bestimmter Zeitkonstante erfolgen.
- Der Grundwert der Strombegrenzung muß kontinuierlich zwischen Null und Gerätenennstrom verstellt werden können, das Verhältnis 1,5/1 soll im gesamten einzu stellenden Strombereich gelten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem bei eiaer Schaltungsanordnung zur dynamischen Strombegrenzung durch zeitabhängiges Umschalten der Ausgangsspannung des Drehzahlreglers beim Überschreiten eines bestimmten Pegels der Ausgangsspannung des Drehzahlreglers ein Regelkreis wirksam wird, der den Maximalwert der Ausgangsspannung des Drehzahlreglers von einem ursprünglich höheren, dem oberen Stromgrenzwert entsprechenden Pegel nach einer vorgegebenen Zeit auf den unteren, den niederen Stromgrenzwert entsprechenden Pegel zurückschaltet und daß bei Unterschreiten dieses Pegels ebenfalls nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit der höhere Pegel wieder freigegeben wird. Dazu dient ein Integrator, der mit einem definierten Ansprechpegel über einen ersten Spannungsteiler an den Ausgang des Drehzahlreglers angeschlossen ist, wobei an den Ausgang des Integrators ein Transistor geschaltet ist, der über einen Widerstand auf einen zweiten, die maximale Ausgangsspannung des Drehzahlreglers bestimmenden Spannungsteiler einwirkt.
Aus führungsbeispiel Die Darlegung des Wesens der Erfindung erfolgt am Ausführungsbeispiel nach Figur. Die dynamische Strombegrenzung erfolgt durch Umschaltung der maximalen Ausgangsspannung des Drehzahlreglers. Die maximale Ausgangsspannung UA max des Drchzahlreglers beträgt bei geöffnetem Transistor V5 (Anfangszustand der dynamischen Strombegrenzung) Dieser Wert entspricht dem 1,5 fachen Nennstrom und kann Aber einen Widerstand R14 dem jeweiligen Motor angepaßt werden, Die Basis-Emitter-Spannung des Transisters V4 wird über die Widerstände RO, R4, R5 von der Ausgangsspannung des Drehzahlreglers abgeleitet.
Wird UBE < 0, wird der Transistor y4 leitfähig. Der Integrator N1 erhält über die Widerstände R6, R8 ein negatives Eingangssignal, die Ausgangsspannung des Integrators N1 steigt mit definierter Spannungsanstiegsgeschwindigkeit von 0 auf positive Werte an. Überwiegt die positive Einspeisung über don Widerstand R12 die negative über den Widerstand R11, wird der Transistor V5 gesperrt und die maximale Ausgangsspannung des Drehzahlreglers über den Widerstand R10 zurückgesctzt.
Die Schleife Transistor V4, Integrator r1, Transistor V5, Widerstand R10, Widerstand R3, Widerstand R4, Widerstand R5 stellt einen Regelkreis dar. Die Kollektorspannung UCE des Transistors V5 wird sich so einstellen, daß UBE des Transistors V4 gleich 0 wird. Der dazugehörige Spannungswert von UA ontspricht dem einfachen Grenzstrem Bei entsprechender Dimensionierung der Widerstände ist zu erreichen: Unterschreitet die Ausgangsspannung des Drehzahlreglers den Wort des einfachen Grenzstromes / UA / < UA max 1, wird der Transistor V4 gesperrt.
Der Integrator N1 erhält über den Widerstand R4, die Diode V2 und den Widerstand R9 ein positives Rückstellsignal, die Ausgangsspannung des Int@grators N1 geht mit entsprechender Zeitkonstante auf 0 zurück.
Der Transistor V5 wird durchgesteuert, der Stremgrenzwort st@igt auf UA = UA max 1,5 an. Der Transistor V4 di@nt zur Brziolung eines definierten Zeitverhaltens auch bei gering fügigen Überschreitungen des Grenzwertes UA max 1 und verhindert gleichzeitig im Zusammenspiel mit dem Transistor V5 den Einfluß der Versergungs' spannung UV- auf die Dauer der dynamischen Strombegrenzung (UV- höher - Integrationsstrom durch die Widerstände R6 und R8 höher - negative Vorspannung am Transistor V5 über Widerstand R11 höher). Der Kondensat@r 01 verbessert das Verhalten bei welliger Ausgangsspannung VA des Drehzahlreglers.

Claims

Erfindungsanspruch 1. Schaltungsanordnung zur dynamischen Strombegrenzung durch zeitabhängige Umschaltung des Maximalwertes der Ausgangsspan@ung UA des Drehzahlreglers zwischen höherem und niederem Pegel, gekennzeichnet dadurch, deß ein Integrator (N1) mit definiertem Ansprechpegel über einen ersten Spannungsteiler (R3, R4, R5) an den Ausgang des Dr@hzahlr@glers angeschloss en ist und an den Ausgang des Integrators ein Transistor (V5) geschaltet ist, der über einen Widerstand (RS0) auf einen zweiten, die maximale Ausgangsspannung des Dr@hzahlreglers bestimmenden Spannungsteiler (R1, R2) einwirkt.
2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daB sich zwischen dem ersten Spannungsteiler CR3, R4, R5) und dem Eingang des Integrators (R8 an N1) eine Verstärkerstufe (R6, V4, R7) befindet.
3. Schaltungsanordnung nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß vom ersten Spannungstei-1er (R3, R4, R5) ein Diodenzweig (V2, R9) mit gegenüber der Verstärkerstufe entgegengesetzter Stromrichtung direkt an den Eingang des Integrators (N1) geschaltet ist.