DE3427479A1

DE3427479A1 - Method for the phase-gating control of the voltage half-cycles of a three-phase AC power controller having two current paths, which can be controlled in reverse-parallel, per phase, for a squirrel-cage motor

Info

Publication number: DE3427479A1
Application number: DE19843427479
Authority: DE
Inventors: Herwig Dr.-Ing. 8540 Schwabach Güntner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-07-25
Filing date: 1984-07-25
Publication date: 1986-02-06

Abstract

In order to operate squirrel-cage motors with a closed stator circuit with graduated operating speeds, z > 1 triggerings are carried out successively for half-cycles of the one polarity and half-cycles of the other polarity in the individual phases with phase shifts which are as close as possible to 120 DEG electrical so that f = fN/(2z-1) is produced as the operating frequency, where fN = mains frequency. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anschnitt-Steuerung der Spannungshalbschwingungen eines Drehstrom-Stellers mit zwei antiparallelen Strompfaden je Phase für einen Käfigläufermotor, der im sterngeschalteten Ständerkreis in Reihe mit der sterngeschalteten Sekundärwicklung eines primärseitig netzgespeisten Transformators liegt, deren Sternpunkt mit dem Sternpunkt der Ständerwicklung verbunden ist.The invention relates to a method for the control of the voltage half-oscillations of a three-phase current controller with two antiparallel current paths per phase for a squirrel cage motor, which is in the star-connected stator circuit in series with the star-connected secondary winding of a primary-side mains-fed transformer, the star point of which is connected to the star point of the stator winding .

Solche bekannte Drehstrom-Steller nach Fig. 1 werden für Sanftanlauf und/oder im Energiesparbetrieb eingesetzt und ihre antiparallelen Thyristoren oder antiparallel schaltbaren Triacs in jeder Phase der Ständerwicklung so gesteuert, daß bei jeder positiven Halbschwingung jeder Phase der eine Strompfad und bei jeder negativen Halbschwingung jeder Phase der andere Strompfad durchlässig anschnittgesteuert wird.Such known three-phase current controller according to Fig. 1 are used for soft start and / or in energy-saving mode and their anti-parallel thyristors or anti-parallel switchable triacs are controlled in each phase of the stator winding so that with each positive half-oscillation of each phase of one current path and each negative half-oscillation Phase the other current path is gated to be permeable.

Aus den AEG-Mitteilungen 54 (1964) 1/2, Seiten 126 bis 132 ist es allgemein bekannt, durch zusätzliche Strompfade eine Drehrichtungsumkehr zu bewirken und auch ohne Transformator und ohne Sternpunktverbindungen einen Sanftanlauf durch Anschnittsteuerung zu erreichen. Ferner ist daraus auch der Betrieb von Käfigläufermotoren ohne Transformator im Ständerkreis mit verminderter Drehzahl (bezogen auf die Netzfrequenz) bekannt (Bild 8, S. 131). Dabei ist aber jede Phase des Ständers über antiparallel steuerbare Strompfade mit den einzelnen Netzphasen verbunden, d.h. es sind neun antiparallele Strompfade mit insgesamt achtzehn Transistoren erforderlich, von denen beim Sanftanlauf und im Energiesparbetrieb nur sechs ausgenutzt werden.From AEG-Mitteilungen 54 (1964) 1/2, pages 126 to 132, it is generally known to reverse the direction of rotation by means of additional current paths and to achieve a soft start by means of bevel control even without a transformer and without star point connections. It is also known from this that squirrel cage motors without a transformer in the stator circuit at reduced speed (in relation to the mains frequency) are known (Fig. 8, p. 131). However, each phase of the stator is connected to the individual mains phases via anti-parallel controllable current paths, i.e. nine anti-parallel current paths with a total of eighteen transistors are required, of which only six are used during soft start and in energy-saving mode.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Drehstromsteller mit Transformator im sterngeschalteten Ständerkreis und zwei antiparallelen Strompfaden für jede Phase des Ständerkreises eine Steuerung zu schaffen, die bei einfachen, unveränderten Drehstrom-Stellern eine Anschnittsteuerung für den Dauerbetrieb des Käfigläufermotors mit wählbarer, abgestuft herabgesetzter Drehzahl ermöglicht.The invention is based on the object of creating a control for a three-phase current controller with a transformer in the star-connected stator circuit and two antiparallel current paths for each phase of the stator circuit, which, with simple, unchanged three-phase current controllers, provides a gate control for the continuous operation of the squirrel cage motor with selectable, graduated reduced speed enables.

Die Lösung der Aufgabe gelingt bei dem Verfahren nach der Erfindung auf einfache Weise durch die kennzeichnenden Maßnahmen nach dem Patentanspruch 1.The object is achieved in the method according to the invention in a simple manner through the characterizing measures according to patent claim 1.

Bei einer Zündzahl z = 1 ergibt sich der bekannte Sanftanlauf bzw. Energiesparbetrieb mit voller netzfrequenzabhängiger Drehzahl.With an ignition number z = 1, the well-known soft start or energy-saving operation results at full speed, which is dependent on the mains frequency.

Durch die erfindungsgemäßen Zündfolgen mit z = 2, 3 ergeben sich Drehzahlabstufungen von 1/3, 1/5, 1/7 der netzfrequenzabhängigen vollen Drehzahl.The ignition sequences according to the invention with z = 2, 3 result in speed increments of 1/3, 1/5, 1/7 of the full speed dependent on the mains frequency.

Somit kann mit ein und demselben Drehstrom-Steller ein Käfigläufermotor mit einer Vielzahl unterschiedlicher Betriebsdrehzahlen betrieben werden, indem die entsprechende Zündzahl z > 1 für die Zündung der notwendigen Halbschwingungen der einzelnen Phasen gewählt wird.A squirrel cage motor can thus be operated with a large number of different operating speeds with one and the same three-phase current controller by selecting the corresponding ignition number z> 1 for the ignition of the necessary semi-oscillations of the individual phases.

Die Spannung am Motor wird durch den Anschnittwinkel in üblicher Weise vorgegeben. Zur vereinfachten Steuerung der Strompfade und zum stabilen Betrieb des Käfigläufermotors ist es vorteilhaft, im Betrieb mit erniedrigter Drehzahl den Anschnittwinkel so zu wählen, daß der Motornennstrom fließt.The voltage on the motor is specified in the usual way by the lead angle. For simplified control of the current paths and for stable operation of the squirrel cage motor, it is advantageous to select the lead angle when operating at a reduced speed so that the rated motor current flows.

Beim Anlassen des Käfigläufermotors können die Läuferverluste dadurch herabgesetzt werden, daß das Anlassen energiesparend erfolgt, indem man zuerst mit höherer Zündzahl z als für die Dauerbetriebszahl notwendig beginnt und die Zündzahl in mindestens einer Stufe auf die betriebsmäßig notwendige verringert, d.h. die Speisefrequenz wird stufenweise auf den Betriebswert erhöht.When starting the squirrel cage motor, the rotor losses can be reduced in that the starting is carried out in an energy-saving manner by first starting with a higher ignition number z than necessary for the continuous operating number and the ignition number reduced in at least one stage to the operationally necessary, i.e. the supply frequency is gradually increased to the operational value.

In der Zeichnung ist das Wesen der Erfindung anhand einiger Betriebsfrequenzen für einen Drehstrom-Steller mit Transformator und Sternpunktverbindung im Ständerkreis eines Käfigläufermotors gezeigt und nachfolgend im einzelnen erläutert. Es zeigtIn the drawing, the essence of the invention is shown on the basis of some operating frequencies for a three-phase current controller with transformer and star point connection in the stator circuit of a squirrel cage motor and explained in detail below. It shows

Fig. 1 schematisch den Ständerkreis eines Käfigläufermotors,Fig. 1 schematically shows the stator circle of a squirrel cage motor,

Fig. 2 die bekannte Anschnittsteuerung der einzelnen positiven und negativen Halbschwingungen 1, 2, 3 1', 2', 3' der einzelnen Phasenspannungen R, S, R,Fig. 2 shows the known gate control of the individual positive and negative semi-oscillations 1, 2, 3 1 ', 2', 3 'of the individual phase voltages R, S, R,

Fig. 3 bis 5 die Folge der angesteuerten Halbschwingungen mit verschiedenen Zündzahlen z.Fig. 3 to 5 the sequence of controlled vibrations with different ignition numbers z.

Gemäß Fig. 2 sind die aufeinanderfolgenden positiven Halbschwingungen jeder Phase mit 1 bis 6 usw., die aufeinanderfolgenden anschließenden negativen Halbschwingungen mit 1' bis 5' usw. bezeichnet und die gezündeten Halbschwingungsteilabschnitte schraffiert gezeichnet. Die Zündzahl z = 1 ergibt einen Betrieb des Motors mit der Frequenz gleich der Netzfrequenz f[tief]N, d.h. der höchsten Drehzahl n = 100 %.According to FIG. 2, the successive positive semi-oscillations of each phase are denoted by 1 to 6 etc., the subsequent negative semi-oscillations are denoted by 1 'to 5' etc. and the ignited semi-oscillation sub-sections are shown hatched. The firing number z = 1 results in an operation of the engine with the frequency equal to the mains frequency f [low] N, i.e. the highest speed n = 100%.

Da jede Halbschwingung gezündet wird, ergibt sich eine Phasenverschiebung kleines Alpha der Zündzeitpunkte in den gleichen Halbschwingungen der einzelnen Phasen von 120° elektrisch.Since every half oscillation is ignited, there is a phase shift of small alpha of the ignition times in the same half oscillations of the individual phases of 120 ° electrical.

Bei der Steuerung nach Fig. 4 mit drei jeweils aufeinanderfolgenden gezündeten Halbschwingungen gleicher Polarität ergibt sich bei f = f[tief]N/5 und n = 20 % eine Phasenverschiebung kleines Alpha[tief]RS = kleines Alpha[tief]TR = 96° elektrisch und kleines Alpha[tief]ST = 168° elektrisch.In the control according to FIG. 4 with three successive ignited semi-oscillations of the same polarity, a phase shift of small alpha [low] RS = small alpha [low] TR = 96 ° results at f = f [low] N / 5 and n = 20% electrical and small alpha [deep] ST = 168 ° electrical.

Die Werte entsprechend Fig. 5 sind für z = 4 und f = f[tief]N/7, n = 14,3 % und kleines Alpha[tief]RS = kleines Alpha[tief]ST = kleines Alpha[tief]TR = 120° elektrisch.The values according to FIG. 5 are for z = 4 and f = f [low] N / 7, n = 14.3% and small alpha [low] RS = small alpha [low] ST = small alpha [low] TR = 120 ° electrical.

Im letztgenannten Fall ergibt sich ein kreisförmiges Drehfeld der Grundwelle gegenüber elliptischen Drehfeldern bei den Steuerungen nach Fig. 3 und 4.In the latter case, there is a circular rotating field of the fundamental wave compared to elliptical rotating fields in the controls according to FIGS. 3 and 4.

In der Tabelle sind für Zündzahlen z = 1 bis z = 5 die aus den Fig. 2 bis 4 entnehmbaren durchlässig gesteuerten Halbschwingungen (1, 2 für die positiven, 1', 2' für die negativen Halbschwingungen), die Phasenverschiebungen kleines Alpha, die Frequenzen und die Drehzahlen sowie die wirksamen Motorspannungen zusammengestellt. Aus den daraus entnehmbaren Schemata lassen sich für höhere Zündzahlen sowohl Frequenzen, Drehzahlen und die für günstige Phasenverschiebungen erforderliche Durchlässigsteuerung ermitteln.In the table, for firing numbers z = 1 to z = 5, the permeable controlled half oscillations (1, 2 for the positive, 1 ', 2' for the negative half oscillations), the phase shifts small alpha, which can be taken from FIGS. 2 to 4 Frequencies and speeds as well as the effective motor voltages compiled. From the diagrams that can be taken from this, frequencies, speeds and the permeability control required for favorable phase shifts can be determined for higher ignition numbers.

TabelleTabel

Claims

1. Procedure for the control of the voltage half-oscillations of a three-phase power controller with two antiparallel controllable current paths per phase for a squirrel cage motor, which in the star-connected stator circuit is in series with the star-connected secondary winding of a primary-side mains-fed transformer whose star point is connected to the star point of the stator winding, characterized in that for continuous operation at reduced speed at a correspondingly reduced frequency f = f [low] N / 2n-1 (with f [low] N = mains frequency) by appropriate control of the three-phase power controller in each of the three phases z = 2, 3 successive half oscillations of only one polarity and immediately afterwards z half oscillations only of the other polarity passed and between the first allowed half oscillations of the same polarity of the individual phases each phase shifts small alpha [low] RS, small alpha [low] ST and small alpha [low] TR ° e l with small alpha [deep] RS + small alpha [deep] ST + small alpha [deep] TR = 360 ° electrically.

2. The method according to claim 1, characterized in that in continuous operation at reduced speed, the lead angle is selected so that the rated current flows in the stator circuit.

3. The method according to claim 1, characterized in that for energy-saving starting the ignition number z is gradually reduced to the ignition number necessary for the speed in continuous operation.