DE3439307A1

DE3439307A1 - Einrichtung zum antreiben eines asynchronmotors

Info

Publication number: DE3439307A1
Application number: DE19843439307
Authority: DE
Inventors: Makoto Seto; Yukio Amagasaki Hyogo Todoroki; kimihiro Kobe Hyogo Yanagihara; Sadanari Nishinomiya Hyogo Yano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-11-04
Filing date: 1984-10-26
Publication date: 1985-05-23
Also published as: JPH0348750B2; JPS6098886A; US4651078A

Description

Einrichtung zum Antreiben eines Asynchronmotors

Priorität: 04. November 1983, Japan, Nr. 207752/1983

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Antreiben eines Asynchronmotors.

Eine herkömmliche Einrichtung dieser Art, die in der Praxis verwendet wird, wird durch die Schaltung der Fig. 1 repräsentiert. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen einstellbaren Wandler, der einen Wechselstrom (AC) in einen Gleichstrom (DC) umwandelt. Dieser Wandler ist beispielsweise ein normaler Thyristor-Wandler. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Gleich-Spannungsdrosseispule, das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen

Glättungskondensator, das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Wandler, der eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt. Dieser Wandler besteht beispielsweise aus einem herkömmlichen Thyristor-Wandler. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Wechselstrommaschine bzw. einen Induktions-Motor oder einen Asynchronmotor. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen "Geschwindigkeitsgenerator", das Bezugszeichen 11 bezeichnet den Ausgang des Geschwindigkeitsgenerators, das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Geschwindigkeitsregler, der beispielsweise aus einem herkömmlichen Operationsversträrker besteht. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet den Ausgang des Geschwindigkeitsreglers, das Bezugszeichen 14 bezeichnet einen Addierer zum Addieren des Ausgangs 11 des Geschwindigkeitsgenerators und des Ausganges 13 des Geschwindigkeitsreglers und das Bezugszeichen 15 bezeichnet schließlich den Ausgang des Addierers 14.

Nachfolgend wird die Betriebsweise der herkömmlichen Einrichtung der Fig. 1 beschrieben. Unter normalen Betriebsbedingungen sind ein Geschwindigkeitsbezugssignal· (Eingang A des Geschwindigkeitsreglers 12) und das Ausgangssignal (Ausgang 11) des Geschwindigkeitsgenerators, die an einen ersten und einen zweiten Eingang des Geschwindigkeitsreglers 12 angelegt werden, einander gleich. Der Addierer addiert das Ausgangssignal 13 des Geschwindigkeitsreglers 12 und das Ausgangssignal 11 des Geschwindigkeitsgenerators, wobei das Ausgangssignal 15 des Addierers 14 als Bezugs-Eingangssignal für den Wandler 4 dient. Der Ausgang 13 des Geschwindigkeitsreglers 12 beeinflußt die Schlupffrequenz des Asynchronmotors 5 und wird in Abhängigkeit von der Last verändert. Weiterhin ist das Ausgangssignal 13 des Geschwindigkeitsreglers 12 durch einen vorbestimmten Sättigungswert des Geschwindigkeitsreglers 12 begrenzt.

Die herkömmlichen Einrichtung zum Antreiben eines Asynchronmotors wurde - wie oben beschrieben - konstruiert. Folglich bringt der Asynchronmotor unterschiedliche Drehmomente hervor, selbst bei gleicher.

Schlupffrequenz und zwar abhängig davon, ob er mit niedriger oder hoher Drehzahl läuft. Läuft der Asynchronmotor mit niedriger Drehzahl wie z. B. während eines Regenerativ-Laufes, so wird ein übermäßiges Drehmoment erzeugt und es fließen große Ströme, was zu einer Auslösung bzw. einem Kippen der Einrichtung führt.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Antreiben eines Asynchronmotors zu schaffen, die den Grenzwert für das Ausgangssignal des Geschwindigkeitsreglers in Abhängigkeit von der Betriebsdrehzahl verändert, so daß von niedriger bis hoher Drehzahl das gleiche Drehmoment erzeugt wird, um einen stabilen Betrieb über den gesamten Regelbereich zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Markmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Vfeiterbil düngen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Auführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Einrichtung zum Antreiben eines Asynchronmotors; ein Blockschaltbild einer Einrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm von Schlupf-Drehmoment-Kurven;

ein Blockschaltbild von Ausführungsbeispielen eines Geschwindigkeitsreglers und eines Grenzwertregelschaltkreises; und

Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4

Fig. 5 ein Diagramm zur Beschreibung der Wirkungsweise der Schaltung der Fig. 4.

Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche oder einander entsprechende Teile.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 gleiche Teile bezeichnen. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Grenzwertregelschaltkreis, der den Grenzwert des Ausgangssignales 13 des Geschwindigkeitsreglers 12 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal 11 des Geschwindigkeitsgenerators 6 überwacht bzw. regelt.

Fig. 3 zeigt repräsentative Schlupffrequenz/Drehmomentkurven, bei denen die Abszisse das Ausgangssignal 13 des Geschwindigkeitsreglers 12 und die Ordinate das Drehmoment des Asynchronmotors 5 darstellt. Der erste Quadrant zeichnet einen Motorbetrieb, während der dritte Quadrant einen Generatorbetrieb (regenerativer Lauf) darstellt. Aus Fig. 3 können folgende Drehmomentbeziehungen bei gleichen Schlupffrequenzbedingungen beobachtet werden:

Drehmoment im Motorbetrieb: Drehmoment bei hoher Drehzahl ^ Drehmoment bei kleiner

Drehzahl;

Schlupf = konstant
30

Drehmoment beim Generatorbetrieb: Drehmoment bei hoher Drehzahl ^ Drehmoment bei nieddriger Drehzahl; Schlupf = konstant

Sofern der begrenzende Wert des Ausgangssignales 13 des Geschwindigkeitsreglers 12 als Funktion der Betrieb-Drehzahl gesteuert wird, kann das Drehmoment sehr klein oder übermäßig groß werden, in Abhängigkeit von de.r Drehzahl, so daß ein stabiler Betrieb nicht zu erwarten ist.

Mit dem in Fig. 2 gezeigten Schaltkreis nach der Erfindung wird das Ausgangssignal 13 des Geschwindigkeitsreglers 12 überwacht und zwar durch den Grenzwertregelschaltkreis 20 in Abhängigkeit von der Drehzahl, d. h. in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal 11 des Geschwindigkeitsgenerators 6. Der begrenzende Wert für das Ausgangssignal 13 wird beim Motorbetrieb mit geringer Drehzahl vergrößert und er wird weiterhin um einen kleinen Betrag vergrößert beim Motorbetrieb mit hoher Drehzahl. Der begrenzende Wert für das Ausgangssignal 13 wird beim Generatorbetrieb mit niedriger Drehzahl verringert. Beim Generatorbetrieb mit hoher Drehzahl wird der begrenzende Wert des Ausgangssignals 13 verringert, so daß er geringfügig kleiner ist als der beim Motorbetrieb mit hoher Drehzahl. Weiterhin ist der begrenzende Wert des Ausgangssignals 13 geregelt und zwar in Abhängigkeit vom Ausgangssignal 11 des Geschwindigkeitsgenerators 6, so daß ein konstantes Drehmoment erhalten wird und zwar über den gesamten Drehzahlbereich von niedriger Drehzahl bis hoher Drehzahl, um einen stabilen Betrieb sicherzustellen.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Grenzwertregelschaltkreis 20 durch den Geschwindigkeit sgenerator 11 beeinflußt. Allerdings können die gleichen Effekte auch erhalten werden, selbst wenn der Grenzwertregelschaltkreis 20 durch ein Be-Zugsgeschwindigkeitssignal beeinflußt wird und ein Signal 15, das dem Wandler 4 zugeführt wird.

Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles des Geschwindigkeitsreglers 12 und des Grenzwertregelschaltkreises 20. In der Zeichnung sind mit R1 bis R5 feste Widerstände, mit D1 eine Diode, und mit 0P1 ein Operationsverstärker bezeichnet. Fig. 5 zeigt Änderungen des maximalen Pegels des Ausgangssignales 13 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal 11. Mit anderen Worten kann der Maximalwert des Ausganges des Opersationsverstärkers OP1 eine positive Spannung (+ Vcc) des Operationsverstärkers werden, unabhängig davon, ob der Wert des Ausgangssignales 11 positiv ist - wie in Fig. 5 dargestellt -, in Abhängigkeit von den Widerständen R4, R5 und der Diode D1. Andererseits verringert sich der negative Wert in Abhängigkeit von den Widerständen R4, R5 und der Diode D1,.in dem. Maße, wie der Wert des Ausgangssignales 11 kleiner wird. Es ist zu erkennen, daß der Ausgang des Geschwindigkeitsreglers 12 beim Motorbetrieb positiv und beim Generatorbetrieb negativ ist, wobei der Grenzwert der Schlupffrequenz des Motors sich erniedrigt beim Generatorbetrieb mit niedriger Drehzahl, so daß übermäßiges Drehmoment nicht auftreten kann.

Nach der oben beschriebenen Erfindung wird der Grenzwert des Ausganges des Geschwindxgkeitsreglers in Abhängigkeit von der Drehzahl verändert. Damit kann - im Gegensatz zu herkömmlichen Einrichtungen — der Wandler nicht auslösen bzw. außer Tritt fallen und zwar weder bei kleinem noch übermäßigem Drehmoment.

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Claims

Patentansprüche

f1.)Einrichtung zum Antreiben eines Asynchronmotors mit einem einstellbaren Wandler, der einen Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt;

mit einem Wandler, der einen Gleichspannungsausgang des einstellbaren Wandlers in einen Wechselstrom umwandelt, mit einem Asynchronmotor, der von der Wandlereinrichtung angetrieben wird , mit einem Geschwindigkeitsdetektor, der die Drehzahl des Asynchronmotors erfaßt, und mit einem Geschwindigkeitsregler, der ein Bezugs-Drehzahlsignal für die Wandlereinrichtung verstärkt und der aus der Differenz

zwischen dem Bezugs-Drehzahlsignal und der Drehzahl des Asynchronmotors ein Differenzsignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ausgang des Geschwindigkeitsreglers (12J in Abhängigkeit von der Drehzahl des Asynchronmotors

(12) verändert wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Grenzwert-Regelschaltkreis (20), der an seinen Eingängen das Drehzahl-Bezugssignal und das Ausgangssignal (11) des Geschwindigkeitsgenerators (6) empfängt und das Ausgangssignal (13) des Geschwindigkeitsreglers (12) verändert.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert-Regelschaltkreis (20) eine T-Schaltung aus zwei Widerständen (R4, R5) und einer Diode (D1) aufweist, wobei ein Anschluß des Widerstandes (R4) mit dem Ausgang (11) des Geschwindigkeitsgenerators (6) verbunden ist, dem Eingang (Durchlaßrichtung) der Diode (D1) das Eingangssignal eines Operationsverstärkers (OP1) (gemeinsamer Verbindungspunkt zweier Eingangswiderstände (R1, R2) des Operationsverstärkers) zugeführt wird und ein Anschluß des weiteren Widerstandes (R5) mit dem Ausgang (13) des Operationsverstärkers (OP1) verbunden ist, wobei die beiden anderen Ansschlüsse der Widerstände (R4 und R5) mit dem Ausgang der Diode (D1) verbunden sind.