-
-
Anordnung zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl und/oder des
-
Drehmoments eines Induktionsmotors Die Erfindung bezieht sich auf
eine Anordnung zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl und/oder des Drehmoments
eines Induktionsmotors, der an einen Wechselrichter eines Gleichstromzwischenkreisumrichters
angeschlossen ist, wobei der Wechselrichter eine Brückenschaltung enthält, die steuerbare
elektronische Schalter aufweist, zu denen Dioden parallel geschaltet sind und die
jeweils mittels eines Impulserzeugers von impulsförmigen Spannungen beaufschlagt
sind, die gegeneinander phasenverschoben sind und deren Frequenz wahlweise veränderbar
ist.
-
Zur Einstellung einer gewünschten Drehzahl eines Induktionsmotors
wird zum Beispiel die Spannung und die Frequenz der Stromversorgung in der Weise
beeinflußt, daß der Effektivwert der Spannung am Motor der Frequenz proportional
ist. Mit dieser Maßnahme läßt sich über einen weiten Drehzahlbereich ein annähernd
konstantes Ausgangsdrehmoment erzielen. Die Frequenz des Wechselrichters legt die
synchrone Drehzahl des Induktionsmotors fest.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs
beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß bei
einfachem
Aufbau der Induktionsmotor in einem weiten Drehzahlbereich bei geräuscharmem Lauf
unter Belastung mit hohen Drehmomenten betrieben werden kann, die nicht zu einer
unzulässig hohen Erwärmung des Induktionsmotors führen, wobei dem Wechsel- oder
Drehstromnetz nur wenig Blindleistung entzogen wird.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 beschriebenen
Maßnahmen gelöst. Mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen läßt sich die Eingangsspannung
des Gleichstromzwischenkreisumrichters zum Beispiel stufenlos auf gewünschte Werte
einstellen.
-
Der schaltungstechnische Aufwand im Gleichstromzwischenkreis umrichter
kann hierdurch klein gehalten werden. Der Induktionsmotor kann im gesamten Drehzahlbereich
mit seinem Nennmoment belastet werden.
-
Daher ist es nicht erforderlich, den Induktionsmotor im Hinblick auf
nur eine Betriebsbedingung oder auf bestimmte Betriebsbedingungen größer zu bemessen.
Über die Anpassung der Frequenz des Wechselrichters und der Eingangsspannung des
Gleichstromzwischenkreisumrichters ist es möglich, den Induktionsmotor im ganzen
Drehzahlbereich mit dem gleichen, kleinen Schlupf zu betreiben. Damit ergeben sich
auch im gesamten Drehzahlbereich nur geringe Verluste, so daß die Motorerwärmung
innerhalb vorgegebener Grenzen bleibt. Insbesondere nimmt die Lagertemperatur mit
geringer werdender Drehzahl ab. Das Drehmoment kann über den gesamten Drehzahlbereich
konstant gehalten werden. Bei kleineren Drehzahlen ist es über eine entsprechende
Einstellung des Transduktors und/oder der Einschaltdauer der kontaktlosen Schalter
möglich, den Induktionsmotor mit einem höheren Drehmoment zu belasten. Durch eine
entsprechende An- und Abschnittsteuerung der Leistungstransistoren des Wechselrichters
läßt sich eine sehr geringe Phasenverschiebung zwischen der Netzspannung und dem
vom Gleichstromzwischenkreisumrichter aufgenommenen Strom erreichen. Über die An-
und Abschnittsteuerung der Leistungstransistoren kann sogar absichtlich eine kapazitive
oder induktive Phasenverschiebung des vom Gleichstrom zwischen Kreisumrichter aufgenommenen
Stroms hervorgerufen werden, um die Blindströme von anderen, at das Netz angeschlossenen
Verbrauchern zu kompensieren.
-
Der Wirkungsgrad ist im gesamten Drehzahlbereich hoch.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Impulserzeuger
ein Mikroprozessor oder Mikrorechner ist, der je mit einem der Leistungstransistoren
verbundene Ausgänge aufweist und daß weitere Ausgänge an die Steuereingänge der
kontaktlosen Schalter und/oder an Eingänge eines Digital/Analog-Wandlers angeschlossen
sind, dessen Ausgänge mit der Steuerwicklung verbunden sind. Diese Ausführungsform
läßt sich leicht auf die jeweils gewünschten Betriebsbedingungen und Gegebenheiten
einstellen. Sie ist deshalb vielseitig verwendbar. Dabei sind für verschiedene Anwendungsfälle
keine Änderungen des schaltungstechnischen Aufbaus notwendig. Aufgrund der vielseitigen
Verwendbarkeit ergeben sich höhere Stückzahlen und damit niedrigere Fertigungskosten.
-
Besonders zweckmäßig ist eine Anordnung, bei der zwischen dem Gleichrichter
und dem Wechselrichter des Gleichstromzwischenkreisumrichters ein getakteter Gleichspannungs-Gleichspannungswandler
angeordnet ist, der zumindest einen kontaktlosen Schalter aufweist, der mit seinem
Steuereingang an einen Taktgeber angeschlossen ist, dessen Taktfrequenz über die
Steuerschaltung einstellbar ist. Bei dieser Anordnung läßt sich mit nur einem Steuersignal
die Eingangsgleichspannung des Wechselrichters auf einen für den jeweiligen Betriebsfall
des Induktionsmotors benötigten Wert einstellen. Um die Abmessungen und das Gewicht
der Drossel klein zu halten, wird die Frequenz des Steuersignals vorzugsweise höher
als 10 KHz gewählt. Die Gleichspannung am Eingang des Wechselrichters wird über
das Impulspausen/Impulsdauerverhältnis des Steuersignals eingestellt. Die Anordnung
kann auch ohne einen Transduktor und ohne die kontaktlosen Schalter im Eingangskreis
verwendet werden, da die Kondensatoren im Gleichstromzwischenkreis bereits eine
Blindstromkompensation hervorrufen. Die im Wechselrichter angeordneten- Kondensatoren
wirken zusätzlich als Kondensatoren. Auch kann die Einschaltdauer und die Phasenlage
des Ein- und Abschaltzeitpunkts im Sinne einer Reduzierung der Blindströme beeinflußt
werden.
-
Bei einer günstigen Ausführungsform sind als kontaktlose Schalter
Brückengleichrichter vorgesehen, deren Gleichspannungsausgänge
jeweils
an die Source- und Drain-Elektroden eines Leistungs-Feldeffekttransistors angeschlossen
sind, dessen Steuerelektrode an die Steuerschaltung gelegt ist. Mit dieser Anordnung
kann die auf der jeweiligen Phasenleitung anstehende Wechselspannung schnell auf
den Gleichstromzwischenkreisumrichter geschaltet bzw. von diesem abgeschaltet werden.
Es können auch größere Ströme in sehr kurzer Zeit abgeschaltet werden.
-
Vorzugsweise sind die Leistungstransistoren Feldeffekttransistoren.
Bei dieser Ausführungsform sind kurze Ein- und Ausschaltzeiten erreichbar. Der Wechselrichter
kann daher mit höheren Frequenzen betrieben werden. Außerdem treten dabei geringere
Verluste auf.
-
Vorzugsweise ist in der Steuerschaltung für jeweils verschiedene Lastmomente
die erforderliche Eingangsspannung des Wechselrichters als Funktion der Drehzahl
des Induktionsmotors in einer Tabelle gespeichert. Über Eingabeelemente an der Steuerschaltung
kann die Drehzahl und das Drehmoment des Induktionsmotors ausgewählt werden.
-
Durch diese Auswahl wird über die Tabelle ein Gleichspannungswert
festgelegt. Um diesen Gleichspannungswert zu erreichen, wird die Anschnitt- bzw.
Abschnittsteuerung entsprechend eingestellt bzw. es wird ein bei vorgegebener Taktfrequenz
des getakteten Gleichspannungs-Gleich spannung swandlers entsprechendes Impuls-.pausen/I
mpulsdauerverhältnis eingestellt.
-
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind in der Steuerschaltung
in Abhängigkeit von der Drehzahl des Induktionsmotors die zur Blindstromkomp ens
ation erforderlichen Anschnitt- und Abschnittwinkel in einer Tabelle gespeichert.
Über die Auswahl der Drehzahl des Induktionsmotors wird daher zugleich der entsprechende
An- bzw.
-
Abschnittwinkel festgelegt, der den Blindstrom des Motors kompensiert.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile
ergeben.
-
Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild einer Anordnung zur Steuerung oder
Regelung der Drehzahl und/oder des Drehmoments eines Induktionsmotors, Fig. 2 ein
Diagramm des zeitlichen Verlaufs von Steuerspannungen, die von dem Wechselrichter
der in Fig. 1 dargestellten Anordnung erzeugt werden, Fig. 3 ein Schaltbild einer
anderen Ausführungsform einer Anordnung zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl
und/oder des Drehmoments eines Induktionsmotors, Fig. 4 ein Diagramm der Gleichspannung
am Eingang des Wechselrichters der in Fig. 1 oder 3 dargestellten Anordnung in Abhängigkeit
von der am Induktionsmotor anstehenden Frequenz und Fig. 5 ein Diagramm des Anschnitt-
bzw. Abschnittwinkels der dem Gleichrichter der in Fig. 1 dargestellten Anordnung
zugeführten Wechselspannungen in Abhängigkeit von der am Induktionsmotor anstehenden
Frequenz.
-
Ein Induktionsmotor 1, z. B. ein Drehstrom-Asynchronmotor, ist mit
einen Wechselrichter 5 anseinen Ständerwicklungen 2, 3, 4 an einen Wechselrichter
5 angeschlossen. Die Ständerwicklungen 2, 3, 4 sind im Stern geschaltet.
-
Der Wechselrichter 5 enthält sechs Leistungs-Feldeffekttransistoren
7, 8, 9, 10, 11, 12, die in einer Brückenschaltung angeordnet sind. Zu jedem Feldeffekttransistor
7 bis 12 ist eine Diode 13 parallel geschaltet. Es handelt sich um eine sogenannte
Freilaufdiode, mit der jeweils die an den Feldeffekttransistoren während des Abschaltens
von der Induktivität des Induktionsmotors 1 hervorgerufene Spannungen klein zu halten
sind. Der Wechselrichter 5 wird von einem Gleichrichter 14 gespeist, der eine nicht
näher bezeichnete Drehstrom-Brückenschaltung enthält, zu deren Gleichspannungs-Ausgängen
ein Widerstand 15 und ein Kondensator 16 in Reihe angeordnet sind.
-
Der Widerstand 16 ist sehr niederohmig und hat zum Beispiel 0,5n Die
Drehstrom-Brückenschaltung ist mit ihren drei Eingängen je an eine Wicklung 17,
18, 19 eines Transduktors 20 angeschlossen, der eine Steuerwicklung 21 enthält.
Der Transduktor 20 ist mit seinen Wicklungen 17, 18, 19 jeweils an einen kontaktlosen
Schalter 36, 37, 38 angeschlossen. Die drei kontaktlosen Schalter 36, 37, 38 sind
je an eine Phase R, S, T eines Drehstromnetzes gelegt. Der Wechselrichter 5 kann
auch von einem Doppelweggleichrichter gespeist werden, der über einen einphasigen
Transduktor und einen kontaktlosen Schalter an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen
ist. In diesem Fall reicht ein kontaktloser Schalter zur Unterbrechung des Stromflusses
im Eingangskreis des Gleichrichters aus.
-
Die Steuerwicklung 21 des Transduktors 20 ist mit dem Ausgang eines
Digital/Analog-Wandlers 22 verbunden, dessen Eingänge an Ausgänge eines Mikroprozessors
23 oder Mikrorechners angeschlossen sind, der mit einer Eingabeschaltung 24 in Verbindung
steht, deren Verbindung zum Mikroprozessor wahlweise gelöst werden kann. Die Auftrennung
kann zum Beispiel vorgenommen werden, wenn die Daten im Mikroprozessor 23 von außen
nicht mehr verändert werden sollen. Der Mikroprozessor 23 enthält sechs weitere
Ausgänge 25, 26, 27, 28, 29, 30, die je an eine Steuerelektrode eines der Feldeffekttransistoren
7 bis 12 gelegt sind. Die Verbindungsleitungen zwischen den Ausgängen 25 bis 30
und den Steuerelektroden der ~ Feldeffekttransistoren 7 bis 12 sind in Fig. 1 der
Übersichtlichkeit wegen nur zum Teil dargestellt.
-
Der Mikroprozessor 23 gibt an den Ausgängen 25 bis 30 sechs Impulsfolgen
in Form von pulsbreitenmodulierten Rechteckimpulsen ab, die zum Beispiel in der
Anlaufphase des Induktionsmotors 1 jeweils eine Impulsbreite von 1800 haben. Das
Impulsintervall ist dann ebenfalls 1800. Die Rechteckimpulse sind jeweils gegeneinander
um 600 phasenverschoben. Jeweils zwei Feldeffekttransistoren 7, 8 bzw. 9, 10 bzw.
11, 12 werden mit Rechteckimpulsen beaufschlagt, die gegeneinander
um
1800 phasenverschoben sind. Die Rechteckimpulse der jeweils an eine der Wicklungen
2, 3, 4 angeschlossenen Paare von Feldeffekttransistoren 7, 8; 9,10; 11, 12 sind
gegeneinander um 1200 phasenverschoben. Infolgedessen wird die Wicklung 2 von einer
Spannung 31 beaufschlagt, die den in Fig. 2 dargestellten Verlauf hat. Die Spannung
31 ist rechteckförmig. Die Wicklungen 3, 4 werden von rechteckigen Spannungen 32,
33 beaufschlagt. Die Spannungen 31, 32, 33 fallen jeweils an den Wicklungen 2, 3,
4 ab. Die verketteten Spannungen zwischen den Eingangsanschlüssen der Wicklungen
2, 3 bzw. 3, 4 bzw. 2, 4 ändern sich in Abhängigkeit von der Polarität der Spannungen
zwischen Eingang und Sternpunkt und wechseln alle 1200 zwischen den in Fig. 2 mit
34 und 35 bezeichneten Kurvenverläufen ab.
-
Die kontaktlosen Schalter 36, 37, 38 haben jeweils Steuereingänge
39, 40, 41, die an Ausgänge 42, 43, 44 des Mikroprozessors 23 angeschlossen sind.
Bei dem Mikroprozessor 23 handelt es sich vorzugsweise um den unter der Type 8748
von der Firma Intel Corp.
-
vertriebenen Mikroprozessor.
-
Über die Ausgänge 25 bis 30 und die an den Digital/Analog-Wandler
22 angeschlossenen Ausgänge des Mikroprozessors 23 wird einerseits die Frequenz
des Wechselrichters 5 und andererseits die Eingangsspannung des aus dem Gleichrichter
14 und dem Wechselrichter 5 bestehenden Gleichstromzwischenkreisumrichters beeinflußt.
Die - Eingangsspannung des Gleichstromzwischenkreisumrichters wird in Abhängigkeit
von den mit dem Digital/Analog-Wandler 22 möglichen Quantisierungstufen, d. h. sehr
feinstufig, verändert. Die Ausgangsspannungen an den Ausgängen 25 bis 30 werden
durch Teilung der Frequenz eines nicht dargestellten hochfrequenten Taktoszillators
verändert. Es kann jedoch nicht nur die Frequenz der Rechteckimpulse an den Ausgängen
25 bis 30, sondern auch das Impulsdauer-Impulspausenverhältnis und die Phase des
Rechteckimpulses innerhalb einer Periode geändert werden. Die Einstellung der Frequenz
der Rechteckimpulse bestimmt die synchrone Drehzahl für den Induktionsmotor 1.
-
Vorzugsweise werden über die Ausgänge 25 bis 30 Steuerimpulse ausgegeben,
die jeweils für eine halbe Periode als Rechtecksignale anstehen. Je zwei für eine
halbe Periode anstehende Rechtecksignale ergeben eine Periode der an der jeweiligen
Phasenwicklung des Induktionsmotors 1 vorhandenen Wechselspannung.
-
Die kontaktlosen Schalter 36, 37, 38 bestehen jeweils aus einem Brückengleichrichter
45, dessen Gleichspannungsausgänge an die Drain- und Source-Elektroden von Feldeffekttransistoren
46 gelegt sind. Die Steuerelektroden der Feldeffekttransistoren 46 sind jeweils
an die Steuereingänge 39, 40, 41 gelegt.
-
Der Steuerstrom in der Steuerwicklung 21 und die Frequenz der Rechteck
impulse an den Ausgängen 25 bis 30 können unabhängig voneinander verändert werden.
Für bestimmte Anwendungsfälle ist jedoch die Beeinflussung in gegenseitiger Abhängigkeit
notwendig. Soll beispielsweise das vom Induktionsmotor 1 abgegebene Drehmoment bei
unterschiedlichen Drehzahlen gleich sein, dann muß der Steuerstrom in der Steuerwicklung
21 in Abhängigkeit von der Frequenz der Rechteckimpulse an den Ausgängen 25 bis
30 so eingestellt werden, daß die Spannungen an den Wicklungen 2, 3, 4 der Frequenz
proportional sind. Bei einer solchen gegenseitigen Einstellung hat der Induktionsmotor
1 trotz unterschiedlicher Drehzahlen immer den gleichen Schlupf.
-
Dies bedeutet, daß im Induktionsmotor 1 bei unterschiedlichen Drehzahlen
in etwa die gleichen geringen Verluste auftreten. Der Induktionsmotor 1 kat deshalb
unabhängig von der Drehzahl einen hohen Wirkungsgrad.
-
Weiterhin hat der Induktionsmotor 1 einen besonders geräuscharmen
Lauf. Der Transduktur 20 ist daher dazu geeignet, über eine entsprechende Beeinflussung
der Spannungszeitfläche der dem Gleichrichter 14 zugeführten Spannung die Gleichspannung
am Eingang des Wechselrichters 5 auf gewünschte Werte einzustellen. Diese Gleichspannung
legt die Höhe der Phasenspannungen des Induktionsmotors 1 fest, die in Verbindung
mit der jeweils vorgegebenen Drehzahl für das Lastmoment am Induktionsmotor 1 maßgebend
ist.
-
Die kontaktlosen Schalter 36, 37, 38 wandeln die Wechselspannungen
der drei Phasen in Gleichspannungen um, deren Ein- und Ausschaltung jeweils mittels
eines Feldeffekttransistors 46, vorzugsweise eines Leistungs-Mosfets, schnell und
einfach vorgenommen werden kann. Zweckmäßigerweise sind die kontaktlosen Schalter
36, 37, 38 für die Beeinflussung der Phasenlage der vom Netz eingespeisten Ströme
vorgesehen. Die Steuereingänge 39, 40, 41 werden von Rechteckimpulsen beaufschlagt,
deren Beginn den Anschnittwinkel und deren Ende den Ab schnittwinkel festlegt. Die
Anschnitt- und Ab schnittsteuerung der Feldeffekttransistoren 46 erfolgt im Synchronismus
mit der Frequenz des Wechsel- oder Drehstromnetzes.
-
Während die an den Wicklungen 2, 3, 4 anstehenden Spannungen rechteckförmig
sind und zum Beispiel auch innerhalb einer Impulsperiode mehrere Impulse umfassen
können, fließen in den Wicklungen 2, 3, 4 kontinuierliche Ströme. Der Induktionsmotor
1 hat deshalb bei der jeweils eingestellten Drehzahl einen ruhigen Lauf. Durch den
hohen Wirkungsgrad ergeben sich geringe Verluste, so daß die Erwärmung des Induktionsmotors
1 im gesamten Drehzahlbereich die zulässigen Grenzen nicht überschreitet.
-
Falls die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zur Drehzahlregelung eingesetzt
werden soll, kann ein Drehzahlgeber mit dem Induktionsmotor 1 verbunden werden.
Die Ausgangsspannung des Drehzahlgebers wird mit einem Drehzahlsollwert, zum Beispiel
im Mikroprozessor 23 verglichen, der entsprechend der Regelabweichung- die Frequenz
der Rechteckimpulse an den Ausgängen 25 bis 30 im Sinne einer Reduzierung der Regelabweichung
beeinflußt.
-
Aufgrund des einfachen Aufbaus läßt sich die oben beschriebene Anordnung
auch bei Asynchronmotoren kleiner bis mittlerer Leistung anwenden.
-
Bei kleinen Drehzahlen nimmt die Temperatur der Lager des Induktionsmotors
sogar ab. Dies ist einerseits auf die geringeren
Reibungsverluste
zurückzuführen. Es zeigt aber auch an, daß die Verluste im Induktionsmotor 1, zum
Beispiel die Ummagnetisierungs-und Wirbelstromverluste bei kleineren Drehzahlen
entsprechend niedriger sind.
-
Mit den kontaktlosen Schaltern 36, 37, 38 kann die Spannungszeitfläche
der dem Gleichrichter 14 zugeführten Wechselspannung so beeinflußt werden, daß auch
ohne Transduktor 20 die Gleichspannung am Wechselrichter 5 auf eine gewünschte Höhe
eingestellt werden kann. Für viele Anwendungsfälle reicht daher bereits die Anordnung
von kontaktlosen Schaltern 36, 37, 38 zwischen dem Gleichrichter 14 und den Phasen
R, S, T des Netzes aus. Es kann dann auf den Transduktor 20 verzichtet werden.
-
Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ist ein Dreiphasen-Brückengleichrichter
47 eingangsseitig direkt an die Pole R, S, T des Drehstromnetzes gelegt. Der Ausgang
des Brückengleichrichters 47 speist einen Gleichspannungs-Gleichspannungswandler
48, der als getaktetes Gerät arbeitet. Der Gleichspannung s-Gleichspannung swandler
48 enthält einen an den positiven Ausgang des Gleichrichters 47 angeschlossenen
Leistung s-Feldeffekttransistor 49, dessen Source-Drain-Strecke in Reihe mit einer
Drossel 50 angeordnet ist, die mit dem einen Eingang des Wechselrichters 5 verbunden
ist. Der negative Ausgang des Gleichrichters 47 ist mit dem anderen Eingang des
Wechselrichters 5 und - mit einem Kondensator 51 verbunden, dessen andere Elektrode
an die Drossel 50 gelegt ist. Eine Freilaufdiode 52 ist mit der Drossel 50 und dem
negativen Ausgang des Gleichrichters 47 verbunden.
-
Der Feldeffekttransistor 49 ist mit seiner Steuerelektrode 53 an einen
Taktgeber 54 angeschlossen, der über die Ausgänge 42, 43 des Mikroprozessors so
gesteuert wird, daß seine Taktfrequenz und/oder sein 1 mpulspausen/I mpulsdauerverhältnis
bedarfsweise geändert wird.
-
Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung kann auch über kontaktlose Schalter
36, 37, 38 an das Drehstromnetz angeschlossen werden, wenn eine Blindstromkompensation
verlangt wird.
-
Der Gleichspannungs-Gleichspannungswandler 48 verändert über die Frequenz
und/oder das Impulspausen/Impulsdauerverhältnis der an die Steuerelektrode 53 gelegten
Impulse die Ausgangsgleichspannung, zu die dem Wechselrichter 5 zugeführt wird.
Die Taktfrequenz und/oder das 1 mpulspausen/I mpulsdauerverhältns bestimmt die Ausgangsgleichspannung,
die sich nach der Drehzahl des Induktionsmotors 1 und nach dem Lastmoment richtet.
Mit dem Kondensator 51 wird ein Teil der Blindströme des Induktionsmotors 1 kompensiert.
Einen weiteren Teil der Blindströme kompensieren die als Kondensatoren wirkenden
Transistoren 7 bis 12. Auch mit den Transistoren 7 bis 12 kann eine Anschnitt- oder
Abschnittsteuerung durchgeführt werden. In einem nicht dargestellten Speicher des
Mikroprozessors 23 ist in Form einer Tabelle die Ausgangsgleichspannung U des Gleichspannungs-Gleichspannungswandlers
48 als Funktion der Drehzahl des Induktionsmotors 1 bzw. der an den Induktionsmotor
1 angelegten Frequenz f des Drehstroms gespeichert. Ein Diagramm, das in analoger
Darstellung die Abhängigkeit der Gleichspannung U von der Frequenz für verschiedene
Momente M1, M2, M3 zeigt, ist in Fig. 4 dargestellt.
-
Für die drei Lastmomente M1, M2, M3 des Induktionsmotors 1 sind, je
nach der gewünschten Drehzahl bzw. Frequenz des angelegten Drehstroms unterschiedliche
Gleichspannungen am Eingang des Wechselrichters 5 erforderlich. Die Drehzahl bzw.
Frequenz des Induktionsmotors und das Moment werden von außen eingegeben. Der Mikroprozessor
bestimmt dann anhand der in Fig. 4 dargestellten Funktion die Höhe der Eingangsgleichspannung
des Wechselrichters 5. Über die Höhe der Eingangsgleichspannung wird die Frequenz
bzw. das Impulsdauer/Impulspausenverhältnis des Steuertakts des Gleichspannungs-Gleichspannungswandlers
48 festgelegt. Der Mikroprozessor 23 ordnet jeweils einer Gleichspannung eine bestimmte
Impulsbreite zu, die die Einschaltdauer der Transistoren 7 bis 12 festlegt.
-
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird entsprechend dem in
Fig. 4 dargestellten Diagramm die Eingangsgleichspannung des Wechselrichters 5 über
den Steuerstrom im Transduktor 20 beeinflußt. Die in Fig. 1 und 3 dargestellten
Anordnungen enthalten die in Fig. 4 dargestellten Funktionen in Form digitaler Tabellen.
Die Umsetzung
des aus der Tabelle erhaltenen Gleichspannungswertes
in Steuerimpulse geschieht bei den Anordnungen gemäß Fig. 1 und 3 in einer an den
Transduktor 20 bzw. den Gleichsp annungs-Gleich spannungswandler 48 angepaßten Form.
Das Diagramm gemäß Fig. 4 wird zweckmäßigerweise für den jeweiligen Induktionsmotor
bzw. den Typ des Motors empirisch ermittelt.
-
Die Fig. 5 zeigt den Anschnittwinkel 0< und den Abschnittwinkel
(3 in Abhängigkeit von der Drehzahl bzw. Frequenz des Drehstroms des Induktionsmotors
1. Die Diagramme gemäß Fig. 5 sind als digitale Tabelle im Mikroprozessor 23 in
der Fig. 1 dargestellten Anordnung gespeichert. Um die Blindströme vollständig zu
kompensieren, sind bei den verschiedenen Drehzahlen des Induktionsmotors 1 die in
Fig. 5 dargestellten Anschnitt- bzw. Abschnittwinkel erforderlich. Anhand des für
die jeweilige Drehzahl bzw. Frequenz f aus der Tabelle gemäß Fig. 5 festgestellten
Anschnitt- bzw. Ab schnittwinkel o( , 13 erzeugt der Mikroprozessor 23 mit der Netzfrequenz
synchronisierte Steuerimpulsfolgen, die an die Steuereingänge 39, 40, 41 festgelegt
werden.
-
Die in Fig. 5 gezeigten Diagramme werden für den jeweiligen Motortyp
empirisch aufgenommen.
-
Falls Motoren höherer Leistung gespeist werden sollen, können die
höheren Ströme durch die Parallelschaltung von Leistungs-Feldeffekttransistoren
jeweils zu den Transistoren 7 bis 12 aufgebracht werden.
-
Die in den Fig. 1 und 3 dargestellten Anordnungen lassen sich daher
auf einfache Weise an Motoren mit unterschiedlichen Leistungen anpassen.
-
Bei den Transistoren 7 bis 12 und 49 handelt es sich vorzugsweise
um MOSFETs.
-
Das Drehmoment des Induktionsmotors 1 ist bei den oben beschriebenen
Anordnungen auf einfache Weise an das Moment der Last anzupassen.
-
Wenn zum Beispiel von der Last ein bestimmtes Moment verlangt wird,
wird das Ausgangsmoment des Induktionsmotors über -die Eingangsgleichspannung des
Wechselrichters 5 so ausgewählt, daß der Laststrom ein Minimum wird.
-
- Leerseite -