DE3447570C1 - Method for the mains-independent resistant braking of an asynchronous machine which is supplied via a bridge circuit which can be turned off - Google Patents

Method for the mains-independent resistant braking of an asynchronous machine which is supplied via a bridge circuit which can be turned off

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Abstract

In the case of a method for the mains-independent resistance braking of an asynchronous machine which is supplied from a single-phase mains supply (UN) via an unbalanced, branch-pair, half-controlled semiconductor rectifier bridge circuit, the controllable semiconductors (3, 4) of the rectifier bridge circuit are turned on and turned off, in chopper mode, via a turn-off capacitor (7), which is connected to the common mains supply connection of said bridge circuit and turn-off thyristors (5, 6) which are connected in series with said capacitor and are each connected in parallel with a controllable semiconductor (3, 4). Before braking operation, the network supply (UN) is isolated from the rectifier bridge circuit via a first switch (9) and a braking resistor (19) is then connected into the motor circuit, by turning a thyristor (12) off. During the transition from motor operation into resistance-braking operation, it must be ensured that the commutating conditions for undisturbed chopper operation are ensured and that the thyristor (12) can be turned off at a suitable time. For this purpose, the turn-on pulses for the switchable semiconductors (3, 4) are initially blocked and the current which is set is passed via the uncontrolled semiconductors (1, 2) and the thyristor (12). One of the two turn-off thyristors (5, 6) is then turned on, with the turn-on pulses for the thyristor being blocked, and the turn-off capacitor is charged to a voltage which is sufficient to turn the current (Id) off. This is followed by the thyristor (12) being turned on again with ... Original abstract incomplete. <IMAGE>

Description

Für den Übergang des motorischen Betriebes der (nicht gezeigten) Asynchronmaschine in den zuvor beschriebenen Betrieb der netzunabhängigen Widerstandsbremsung, bei dem die Asynchronmaschine in generatorischem Betrieb eine den Bremsstrom treibende Spannungsquelle darstellt, ist sicherzustellen, daß einerseits zum Einschalten des Bremswiderstands 19 in den Bremskreis der Thyristor 12 sicher gelöscht wird und gleichzeitig die für den nachfolgenden Chopper-Betrieb notwendigen Kommutierungsbedingungen gewährleistet sind. For the transition of the motor operation of the (not shown) Asynchronous machine in the previously described operation of the mains-independent resistive braking, in which the asynchronous machine in generator operation has a braking current driving Represents a voltage source, it must be ensured that, on the one hand, to switch on the Braking resistor 19 in the Thyristor 12 braking circuit safely extinguished and at the same time the commutation conditions necessary for the subsequent chopper operation are guaranteed.

Dazu ist zunächst zu beachten, daß die Bremse nur aufgebaut werden kann, wenn die Asynchronmaschine, die über einen geeigneten Umrichter Strom in den Bremskreis speist, bei der Einleitung des Bremsbetriebes erregt ist. Die Erregung der Maschine wird nach Abschaltung des motorischen Betriebs dadurch aufrechterhalten, daß ein Strpmerhaltungsbetrieb folgt. First of all, it should be noted that the brake is only built up can, if the asynchronous machine, which is fed into the Brake circuit feeds when braking is initiated. The excitement the machine is maintained after motor operation has been switched off, that a body maintenance operation follows.

Während der Stromerhaltung fließt ein Gleichstrom Id über die ungesteuerten Halbleiter 1,2 und den Thyristor 12.While the current is being maintained, a direct current Id flows through the uncontrolled Semiconductors 1,2 and the thyristor 12.

ln-F i g. 2 ist der zeitliche Verlauf des Gleichstromes 1d im Vergleich zu der sinusförmigen Sekundärspannung U8 sek auf der Sekundärseite des Transformators 8 dargestellt, wobei der zuvor erläuterte Betrieb der Stromerhaltung der Zeit vor dem Zeitpunkt t1 entspricht. ln-fi g. 2 is the time course of the direct current 1d in comparison to the sinusoidal secondary voltage U8 sec on the secondary side of the transformer 8, the previously explained operation of the current conservation of the time before corresponds to time t1.

Für den Start des Chopper-Betriebes muß der Löschkondensator 7 auf eine für das Löschen des Stromes ausreichende Spannung geladen werden. Das erfordert eine Unterbrechung des Stromflusses durch den Thyristor 12. To start the chopper operation, the quenching capacitor 7 must be on a voltage sufficient to extinguish the current must be charged. That requires an interruption of the current flow through the thyristor 12.

Zu diesem Zweck werden bei Beendigung des motorischen Betriebes der Asynchronmaschine in der Gleichrichterbrückenschaltung die Zündimpulse für die schaltbaren Halbleiter 3 und 4 gesperrt. Gleichzeitig wird die Asynchronmaschine durch Anderung des Schlupfes in den generatorischen Betrieb umgesteuert. In diesem Betriebszustand ist der Gleichstrom Id die Regelgröße für den Schlupf. For this purpose, the Asynchronous machine in the rectifier bridge circuit, the ignition pulses for the switchable Semiconductors 3 and 4 blocked. At the same time, the asynchronous machine is changed by changing of the slip is reversed to generator operation. In this operating state the direct current Id is the controlled variable for the slip.

Durch einmaliges Zünden eines der Löschthyristoren 5 oder 6 (in F i g. 2 der Impuls 5) im Zeitpunkt t, wird zu einem definierten Zeitpunkt der Netzperiode (entsprechend Ussek) eine Aufladung des Löschkondensators 7 eingeleitet. Die Spannung U7 des Löschkondensators 7 steigt damit - wie in F i g. 2 dargestellt - an. Der Zeitpunkt tz wird bestimmt aus der Höhe des vom Löschkondensator 7 zu löschenden Stromes und der Höhe der sekundären Transformatorspannung U8 sek. Der Strom Id im Gleichstromkreis steigt durch das Laden des Löschkondensators 7 kurzzeitig an. By igniting one of the quenching thyristors 5 or 6 (in F i g. 2 the pulse 5) at time t, is at a defined time of the grid period (according to Ussek) a charging of the quenching capacitor 7 is initiated. The voltage U7 of the quenching capacitor 7 thus increases - as in FIG. 2 shown - on. Of the Point in time tz is determined from the level of the amount to be extinguished by the extinguishing capacitor 7 Current and the level of the secondary transformer voltage U8 sec. The current Id im The DC circuit rises briefly as the quenching capacitor 7 is charged.

Bei einer schlupfgeregelten Asynchronmaschine wird die Führungsgröße Wid, wie aus Fig.2 zu erkennen, während des Ladevorgangs des Löschkondensators 7 angehoben. Mit dieser Maßnahme wird die Stabilität des Schlupfregelkreises wesentlich verbessert. In the case of a slip-controlled asynchronous machine, the reference variable is Wid, as can be seen from FIG. 2, during the charging process of the quenching capacitor 7 raised. With this measure, the stability of the slip control loop becomes essential improved.

Erreicht die Spannung U7 des Löschkondensators 7 infolge der Aufladung einen Wert, der sicherstellt, daß der im Gleichstromkreis fließende Strom Id plus ein voreinstellbarer Stromanteil im nachfolgenden Chopper-Betrieb gelöscht werden kann, wird zum Zeitpunkt t2 der Thyristor 12 (durch Impuls 12 gemäß F i g. 2) erneut gezündet. Damit ist für den von der Asynchronmaschine getriebenen Strom Id der vorherige Pfad über die ungesteuerten Halbleiter 1, 2 und den Thyristor 12 wieder hergestellt. Der zeitliche Verlauf des Stromes 1i 2 durch den Thyristor 12 ist ebenfalls in F i g. 2 dargestellt. Zum Zeitpunkt t3 wird dann der erste Schalter 9 geöffnet, so daß die Brückenschaltung vom Netz UN getrennt ist. Reaches the voltage U7 of the quenching capacitor 7 as a result of the charging a value which ensures that the current flowing in the direct current circuit Id plus a presettable current component can be deleted in the subsequent chopper operation can, at time t2 the thyristor 12 (by pulse 12 according to FIG. 2) again ignited. This means that for the current Id driven by the asynchronous machine, the previous one Path via the uncontrolled semiconductors 1, 2 and the thyristor 12 restored. The time course of the current 1i 2 through the thyristor 12 is also shown in F. i g. 2 shown. At time t3, the first switch 9 is then opened, see above that the bridge circuit is separated from the network UN.

Im Zeitpunkt t4 werden entsprechend der Polarität des aufgeladenen Löschkondensators 7 gleichzeitig der schaltbare Halbleiter 3 und der dem anderen schaltbaren Halbleiter 4 zugeordnete Löschthyristor 6 gezündet (siehe Impulse 3 und 6 in F i g. 2). Bei umgekehrter Polarität des Löschkondensators 7, d. h. wenn er durch Zünden des Löschkondensators 6 aufgeladen worden wäre, würden jetzt der schaltbare Halbleiter 4 sowie der Löschthyristor 5 gezündet worden sein. At time t4 are charged according to the polarity of the Quenching capacitor 7 at the same time the switchable semiconductor 3 and the other switchable semiconductor 4 associated quenching thyristor 6 ignited (see pulses 3 and 6 in FIG. 2). If the polarity of the quenching capacitor 7, d. H. if it would have been charged by igniting the quenching capacitor 6, would now switchable semiconductors 4 and the quenching thyristor 5 have been ignited.

Zum Zeitpunkt t4 wird der Strom im Kreis über die ungesteuerten Halbleiter 1 und 2 und den Thyristor 12 gelöscht. Der Löschkondensator 7 wird umgeladen. Anschließend kann der Chopper-Betrieb freigegeben werden, weil sichergestellt ist, daß die Kondensatorladung zur Löschung des durch die schaltbaren Halbleiter 3, 4 fließenden Stromes ausreicht. Der Chopper-Betrieb ist in F i g. 2 aus der abwechselnden Zündimpulsfolge für die schaltbaren Halbleiter 3, 4 und deren jeweils zugeordnete Löschthyristoren 5,6 ablesbar. At time t4, the current is circulated through the uncontrolled semiconductor 1 and 2 and the thyristor 12 deleted. The quenching capacitor 7 is recharged. Afterward the chopper operation can be released because it is ensured that the capacitor charge to extinguish the current flowing through the switchable semiconductors 3, 4 is sufficient. The chopper operation is shown in FIG. 2 from the alternating ignition pulse sequence for the switchable semiconductors 3, 4 and their respective associated quenching thyristors 5, 6 can be read.

Gemäß dem Prinzipschaltbild der Fig. 3 wird die ausreichende Aufladung des Löschkondensators 7 und dessen definierte Polarität für die Freigabe des Chopper-Betriebs derart überwacht, daß sowohl die Höhe der Spannung U7 am Löschkondensator 7 als auch der Gleichstrom Id über Wandler 11, 13 erfaßt werden. Über Betragsbildner 14 und 15 wird die Höhe der Kondensatorspannung U7 und des Stromes Id festgestellt und über ein Glied 16 in Beziehung zueinander gesetzt. Erst wenn die Kondensatorspannung U7 einen Wert erreicht, der sicherstellt, daß der gemessene Gleichstrom zusätzlich eines über einen Geber 17 voreingestellten festen Sromanteils vom Chopper gelöscht werden können, wird über das Glied 16 der Choppertakt der Zündelektronik 22 freigegeben. Neben der Höhe der Löschkondensatorspannung U7 wird auch deren Polarität über ein Glied 18 erfaßt. Durch die Polaritätserfassung wird bestimmt, in welcher Reihenfolge die schaltbaren Halbleiter 3,4 und die Löschthyristoren 5,6 von der Zündelektronik 22 anzusteuern sind. According to the basic circuit diagram of FIG. 3, there is sufficient charging of the quenching capacitor 7 and its defined polarity for enabling chopper operation monitored in such a way that both the level of the voltage U7 across the quenching capacitor 7 as the direct current Id can also be detected via converters 11, 13. About amount formers 14 and 15 the level of the capacitor voltage U7 and the current Id is determined and related to one another via a link 16. Only when the capacitor voltage U7 reaches a value which ensures that the measured direct current also a fixed current component preset via a transmitter 17 is deleted from the chopper can be, the chopper clock of the ignition electronics 22 is released via the element 16. In addition to the level of the quenching capacitor voltage U7, its polarity is also about a Link 18 detected. The polarity detection determines in which order the switchable semiconductors 3, 4 and the quenching thyristors 5, 6 from the ignition electronics 22 are to be controlled.

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Claims (2)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur netzunabhängigen Widerstandsbremsung einer über eine unsymmetrisch-zweigpaar-halbgesteuerte Halbleiter-Gleichrichterbrükkenschaltung aus einem einphasigen Netz gespeisten Asynchronmaschine, bei dem - die steuerbaren Halbleiter der Brückenschaltung über einen an ihren gemeinsamen Netzanschluß angeschlossenen Löschkondensator und mit diesem in Serie liegenden, jeweils einem steuerbaren Halbleiter parallelgeschalteten Löschthyristor gelöscht werden, - vor dem Bremsbetrieb das Netz über einen ersten Schalter von der Brückenschaltung abgetrennt wird und - bei der Widerstandsbremsung der durch Öffnen eines zweiten Schalters in den Maschinenstromkreis gelegte Bremswiderstand über die steuerbaren Halbleiter im Chopper-Betrieb geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß - zunächst unter Sperrung der Zündimpulse für die schaltbaren Halbleiter der Brückenschaltung die Asynchronmaschine in den generatorischen Betrieb umgesteuert wird und der sich einstellende Strom über die ungesteuerten Halbleiter der Brückenschaltung und den als Thyristor ausgebildeten zweiten Schalter geleitet wird, - dann unter Sperrung der Zündimpulse für den Thyristor einer der beiden Löschthyristoren gezündet wird und zur Feststellung der Aufladung des Löschkondensators, dessen Ladespannung nach Betrag und Polarität sowie der über diesen kommutierte Strom erfaßt werden, - darauf bei einer für den Chopper-Betrieb der Brückenschaltung ausreichenden Aufladung des Löschkondensators eine erneute Zündung des Thyristors erfolgt und anschließend der erste Schalter geöffnet wird und - schließlich, nachdem entsprechend der Polarität des Löschkondensators einer der gesteuerten Halbleiter sowie der dem anderen gesteuerten Halbleiter der Brückenschaltung zugeordnete Löschthyristor gleichzeitig gezündet worden sind, der Chopper-Betrieb der Brückenschaltung aufgenommen wird. Claims: 1. Method for network-independent resistance braking one via an asymmetrical-branch-pair-half-controlled semiconductor rectifier bridge circuit Asynchronous machine fed from a single-phase network, in which - the controllable Semiconductors of the bridge circuit via one connected to their common network connection Quenching capacitor and one controllable semiconductor each in series with it quenching thyristor connected in parallel are deleted, - before braking operation the Network is separated from the bridge circuit via a first switch and - at resistance braking by opening a second switch in the machine circuit The braking resistor is switched via the controllable semiconductors in chopper mode is, characterized in that - initially with blocking of the ignition pulses for the switchable semiconductors of the bridge circuit the asynchronous machine in the generator Operation is reversed and the resulting current via the uncontrolled Semiconductor of the bridge circuit and the second switch designed as a thyristor is conducted, - then with blocking of the firing pulses for the thyristor one of the both quenching thyristors is ignited and to determine the charging of the quenching capacitor, its charging voltage according to amount and polarity as well as the commutated via this Current are detected, - then with one for the chopper operation of the bridge circuit If the quenching capacitor is sufficiently charged, re-ignition of the thyristor takes place and then the first switch is opened and - finally, after one of the controlled semiconductors according to the polarity of the quenching capacitor as well as the quenching thyristor assigned to the other controlled semiconductor of the bridge circuit have been ignited at the same time, the chopper operation of the bridge circuit started will. 2. Verfahren nach Anspruch 1 mit einer Steuerung oder Regelung des Schlupfes der Asynchronmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß während der Aufladung des Löschkondensators auf eine für den Chopper-Betrieb ausreichende Spannung die Führungsgröße für den Schlupf angehoben wird. 2. The method according to claim 1 with a control or regulation of the Slip of the asynchronous machine, characterized in that during charging of the quenching capacitor to a voltage sufficient for chopper operation Reference variable for the slip is increased. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist in der DE-OS 29 19 530 beschrieben. The invention relates to a method according to the preamble of claim 1. Such a method is described in DE-OS 29 19 530. Gemäß dem bekannten Verfahren arbeitet die unsymmetrisch-zweigpaar-halbgesteuerte Halbleiter-Gleichrichterbrückenschaltung bei der Widerstandsbremsung mit zwei sich abwechselnden Teil-Choppern. According to the known method, the asymmetrical-branch-pair-half-controlled one works Semiconductor rectifier bridge circuit for resistance braking with two themselves alternating partial choppers. Jeweils einer der schaltbaren Halbleiter und der ihm parallelgeschaltete Löschthyristor bilden einen dieser Teile, wobei der Löschkondensator für beide Teil-Chopper gemeinsam zum Tragen kommt. Für den Übergang aus dem motorischen Betrieb der Asynchronmaschine in den generatorischen Betrieb mit der netzunabhängigen Widerstandsbremsung im Chopper-Betrieb ist es notwendig, den sich einstellenden Stromfluß derart zu steuern, daß der Chopper-Betrieb ungestört aufgenommen werden kann.One of the switchable semiconductors and the one connected in parallel to it Quenching thyristor form one of these parts, the quenching capacitor for both part chopper comes into play together. For the transition from motorized operation of the asynchronous machine in generator mode with mains-independent resistance braking in chopper mode it is necessary to control the current flow so that the chopper operation can be recorded undisturbed. Der Erfindung liegt in diesem Zusammenhang für das eingangs angegebene Verfahren die Aufgabe zugrunde, die Kommutierungsbedingungen für einen ungestörten Chopper-Betrieb sicherzustellen und gleichzeitig vor Aufnahme dieses Betriebes die Löschung eines Thyristors zu ermöglichen, der dadurch als zweiter Schalter den Bremswiderstand in den Bremskreis legt Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. The invention lies in this context for what was stated at the beginning The method is based on the task of the commutation conditions for an undisturbed Ensure chopper operation and at the same time the To enable deletion of a thyristor, which thereby acts as a second switch, the braking resistor in the brake circuit This object is achieved according to the invention by the claim 1 marked features solved. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ist im Anspruch 2 gekennzeichnet. Die Umschaltung der Schlupf-Führungsgröße ist aus der US 4039914 an sich bekannt. An advantageous embodiment of the method is in claim 2 marked. The switchover of the slip reference variable is from US 4039914 known per se. Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung für ein Ausführungsbeispiel erläutert. The method according to the invention is described below with reference to the drawing explained for an embodiment. Es zeigen F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur netzunabhängigen Widerstandsbremsung einer Asynchronmaschine, F i g. 2 den zeitlichen Verlauf der Signalspannungen für einzelne entsprechend dem Verfahren nach der Erfindung gesteuerte Schaltelemente der F i g. 1 und F i g. 3 ein Prinzipschaltbild zur Erstellung der Zünd-und Löschimpulse für die in F i g. 1 verwendete Brükkenschaltung. It shows F i g. 1 is a schematic representation of an arrangement for network-independent resistance braking of an asynchronous machine, F i g. 2 the temporal Course of the signal voltages for individual according to the method according to the invention controlled switching elements of FIG. 1 and F i g. 3 a block diagram for creation the ignition and extinguishing pulses for the in FIG. 1 bridge circuit used. In Fig. 1 ist eine löschbare, unsymmetrisch-zweigpaar-halbgesteuerte Halbleiter-Gleichrichter-Brückenschaltung gezeigt, die aus ungesteuerten Halbleitern (Dioden) 1, 2 und schaltbaren Halbleitern (Thyristoren) 3,4 aufgebaut ist. Wechselstromseitig ist diese Brückenschaltung über einen ersten Schalter und einen Transformator 8 an ein speisendes Netz UNangeschlossen. In Fig. 1 is an erasable, unbalanced-branch-pair-semi-controlled Semiconductor rectifier bridge circuit shown made up of uncontrolled semiconductors (Diodes) 1, 2 and switchable semiconductors (thyristors) 3, 4 is constructed. AC side is this bridge circuit via a first switch and a transformer 8 UNconnected to a feeding network. Die schaltbaren Halbleiter 3,4 sind über ihnen jeweils parallelgeschaltete Löschthyristoren 5,6 sowie einen an ihren gemeinsamen Netzanschluß angeschlossenen Löschkondensator 7 löschbar. The switchable semiconductors 3, 4 are each connected in parallel above them Quenching thyristors 5, 6 and one connected to their common network connection Quenching capacitor 7 can be erased. Die Brückenschaltung ist gleichstromseitig über eine Drosselspule 10 mit einer an Anschlüsse 20, 21 angeschlossenen (nicht gezeigten) Asynchronmaschine verbunden. The bridge circuit is on the DC side via a choke coil 10 with an asynchronous machine (not shown) connected to connections 20, 21 tied together. Für die netzunabhängige Widerstands bremsung der (nicht gezeigten) Asynchronmaschine ist das speisende Netz UN durch Öffnen des ersten Schalters 9 von der Gleichrichterbrückenschaltung abgetrennt. Durch Löschen eines Thyristors 12 der als zweiter Schalter wirkt, wird ein Bremswiderstand 19 in den Motorstromkreis gelegt, der über die abwechselnd gezündeten und gelöschten schaltbaren Halbleiter 3,4 im Chopper-Betrieb in der aus der DE-OS 29 19530 bekannten Weise geschaltet wird. For the network-independent resistance braking of the (not shown) The asynchronous machine is the supply network UN by opening the first switch 9 separated from the rectifier bridge circuit. By erasing a thyristor 12, which acts as a second switch, becomes a braking resistor 19 in the motor circuit placed on the alternately ignited and extinguished switchable semiconductors 3.4 switched in chopper mode in the manner known from DE-OS 29 19530 will.
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