DE3931935A1

DE3931935A1 - Reference current cascade for drive motor regulation - provides limit value inputs for limiting devices connected to revolution regulator

Info

Publication number: DE3931935A1
Application number: DE3931935A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Heinrich Frevert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1989-09-25
Publication date: 1990-05-10

Abstract

The reference current cascade uses a revolution regulator (16) coupled to a pair of limiting devices (20, 22) in respective feedback loops and a current regulator (14) receiving the output from the revolution regulator via an absolute value stage (24). The limit value inputs (21, 23) of the limiting devices (20, 22) are coupled to the output of a limiting cascade (40) via diodes (34, 36), with a control signal (USK) for the cascade provided by a command stage (8) in dependence on the polarity of the setting value (isoll) provided by the revolution regulator (16). USE/ADVANTAGE - For revolution and superimposed current regulation. Improved regulation characteristics.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromsollwertkaskade für eine Drehzahlregelung mit unterlagerter Stromregelung, wobei ein Drehzahlregler, dessen Ausgang über einen ersten Begrenzer und über einen zweiten Begrenzer auf seinen Signaleingang rückgekoppelt ist, durch Vergleich einer Führungsgröße mit einer Regelgröße eine Stellgröße erzeugt, die über einen Absolutwertbildner einem Stromregler zugeführt ist, dessen Ausgang mit einem Steuersatz verknüpft ist, der mit einer Kommandostufe verbunden ist.The invention relates to a current setpoint cascade for a speed control with subordinate current control, wherein a speed controller, its output via a first limiter and fed back to its signal input via a second limiter by comparing a benchmark with a Controlled variable generates a manipulated variable via an absolute value generator a current regulator is supplied, the output of which a tax rate linked to a command level connected is.

Grundsätzlich sind Drehzahlregelungen vom drehzahlgeregelten Mehrquadrantenbetrieben derart aufgebaut. Zwischen dem stromrichtergespeisten Antriebsmotor des Mehrquadrantenantriebs und einer anzutreibenden Maschine ist in der Regel eine Kupplung und ein Getriebe vorgesehen. Bedingt durch die Zahnflankenspiele der Zahnräder des Getriebes ist das Getriebe mit Losen behaftet. Beim Übergang vom Treiben auf Bremsen, wobei in einer Drehrichtung sich das Drehmoment umkehrt, ergibt sich durch die Getriebelosen ein kurzer Leerlauf des stromrichtergespeisten Antriebsmotors. Dieser kurze Leerlauf hat eine Drehzahldifferenz zur Folge. Die Größe dieses Leerlaufs ist abhängig vom Drehmoment und damit vom speisenden Strom. Die entstandene Drehzahldifferenz während des Momentenwechsels wird vom Getriebe und von der Kupplung aufgenommen, d. h. das Getriebe und die Kupplung werden stoßweise überlastet. Dieser Laststoß ist akustisch wahrnehmbar und kann zu Schäden an dem mechanischen Übertragungselement führen.In principle, speed controls are speed-controlled Multi-quadrant operations constructed in this way. Between the converter fed Multi-quadrant drive motor and A machine to be driven is usually a clutch and a gear provided. Due to the backlash the gearwheels of the gearbox have looseness. When transitioning from driving to braking, being in one Direction of rotation reverses the torque results from the Gearless a short idle of the converter-fed Drive motor. This short idle has a speed difference result. The size of this idle depends on Torque and thus from the supply current. The resulting one Speed difference during the torque change is from the transmission and picked up by the clutch, d. H. the gear and the clutch is overloaded intermittently. This load surge is audible and can damage the mechanical Lead transmission element.

Um die Lastströme zu verkleinern, sind bisher bei einer Drehzahlregelung mit unterlagerter Stromregelung die Zündimpulse des Steuersatzes vor Einsatz der geänderten Momentrichtung vom gewünschten Einsatzwert in Richtung größerer Wechselrichterspannung justiert worden. D. h., der Zündwinkel a wird größer gewählt als der für einen gewünschten Einsatzwert. Über die Anregelzeit des Stromreglers, der üblicherweise ein Regler mit proportional-integralem Verhalten ist, werden die Zündimpulse dann langsam, d. h. einige msec, mit steigendem Strom auf den Einsatzwert geschoben. Dadurch wird das Drehmoment für die Gegenrichtung kontinuierlich vergrößert, wodurch die verkleinerte Drehzahldifferenz nach dem Momentenwechsel von den mechanischen Übertragungselementen aufgehoben wird. Durch die Anregelzeit des Stromreglers setzt das Gegenmoment sanft ein und der Wert des Gegenmoments hat erst nach Ablauf der Anregelzeit den gewünschten Einsatzwert erreicht. Durch die Verringerung der Stoßbelastung werden zwar die mechanischen Übertragungselemente geschont, jedoch verschlechtert sich die Regeldynamik.In order to reduce the load currents, the ignition pulses of the headset have previously been adjusted from the desired application value in the direction of a larger inverter voltage in the case of a speed control with a subordinate current control. That is, the ignition angle a is chosen to be larger than that for a desired use value. Over the rise time of the current regulator, which is usually a regulator with proportional-integral behavior, the ignition pulses are then slowly, that is to say a few msec, pushed up to the application value with increasing current. As a result, the torque for the opposite direction is continuously increased, as a result of which the reduced speed difference after the torque change is canceled by the mechanical transmission elements. Due to the rise time of the current controller, the counter torque starts gently and the value of the counter torque has only reached the desired application value after the rise time has expired. By reducing the impact load, the mechanical transmission elements are protected, but the control dynamics deteriorate.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Drehzahlregelung mit unterlagerter Stromregelung derart zu verbessern, daß die Stoßbelastung der mechanischen Übertragungselemente, die zwischen dem stromrichtergespeisten Antrieb und der Maschine angeordnet ist, verringert werden, wobei die Regeldynamik bei Momentenwechsel sich nicht verschlechtert.The invention is based on the object, the one mentioned Speed control with subordinate current control such to improve that the shock loading of the mechanical transmission elements, between the converter-fed drive and the machine is arranged to be reduced, the Control dynamics do not deteriorate when there is a change in torque.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils ein Grenzwerteingang der Begrenzer über eine Entkopplungsdiode mit einem Ausgang einer ersten zuschaltbaren Begrenzer-Kaskadenstufe verknüpft sind, wobei wischen einer Entkopplungsdiode und dem Ausgang der ersten Begrenzer-Kaskadenstufe ein Umkehrverstärker geschaltet ist und daß die Kommandostufe in Abhängigkeit der Polarität der Stellgröße ein Steuersignal für die erste zuschaltbare Begrenzer-Kaskadenstufe bereitstellt. Diese erste Begrenzer-Kaskadenstufe für die Stromsollwertbegrenzung ist so eingestellt, daß das sich hieraus ergebende Drehmoment gerade so groß ist, daß die Zahnflanken des Getriebes während des Leerlaufs bei Momentenwechsel umgehend in Gegenrichtung wieder in Eingriff gebracht werden, ohne dabei eine unnötige Stoßbelastung zu erzeugen. Sobald die Zahnflanken wieder in Eingriff sind, wird die erste Begrenzer-Kaskadenstufe überbrückt, so daß ein gewünschtes oder maximales Drehmoment in Gegenrichtung ohne Verzögerung wirksam werden kann. Dadurch steht das Drehmoment für die Gegenrichtung mit gewünschtem Wert in kürzester Zeit zur Verfügung. Durch diese Stromsollwertkaskade wird die Stoßbelastung der mechanischen Übertragungselemente erheblich verringert und das Drehmoment für die Gegenrichtung steht in einer Zeit, die kleiner ist als die Anregelzeit des Stromreglers, zur Verfügung. Dadurch wird die Regeldynamik der Drehzahlregelung mit unterlagerter Stromregelung bei Momentenwechsel erhöht.This object is achieved in that in each case a limit input of the limiters via a decoupling diode with an output of a first switchable limiter cascade stage are linked, wiping a decoupling diode and an output amplifier of the first limiter cascade stage is switched and that the command stage is dependent a control signal for the first of the polarity of the manipulated variable switchable delimiter cascade level provides. This first Limiter cascade level for the current setpoint limitation is like this set that the resulting torque just is so large that the tooth flanks of the gear during the Idle immediately when changing torque in the opposite direction again can be engaged without unnecessary shock load to create. Once the tooth flanks engage again are, the first delimiter cascade level is bridged, so that a desired or maximum torque in the opposite direction without Delay can take effect. As a result, the torque is there for the opposite direction with the desired value in the shortest possible time to disposal. This current setpoint cascade reduces the shock load the mechanical transmission elements significantly reduced and the torque for the opposite direction is in one Time that is less than the rise time of the current controller at Available. As a result, the control dynamics of the speed control with subordinate current control when torque changes.

Außerdem wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Ausgang des Drehzahlreglers und dem Absolutwertbildner eine erste zuschaltbare Begrenzer-Kaskadenstufe geschaltet ist und daß die Kommandostufe in Abhängigkeit der Polarität der Stellgröße ein Steuersignal für die erste zuschaltbare Begrenzer-Kaskadenstufe bereitstellt. Auch bei dieser Schaltungsvariante ist die erste Begrenzer-Kaskadenstufe für die Stromsollwertbegrenzung so eingestellt, daß das sich hieraus ergebende Drehmoment gerade so groß ist, daß die Zahnflanken des Getriebes während des Leerlaufs bei Momentenwechsel umgehend in Gegenrichtung wieder in Eingriff gebracht werden, ohne dabei eine unnötige Stoßbelastung zu erzeugen. Sobald die Zahnflanken wieder in Eingriff sind, wird die erste Begrenzer-Kaskadenstufe überbrückt, so daß ein gewünschtes oder maximales Drehmoment in Gegenrichtung ohne Verzögerung wirksam werden kann.In addition, this object is achieved in that between the output of the speed controller and the absolute value generator a first switchable limiter cascade stage switched is and that the command stage depends on the polarity the control variable, a control signal for the first connectable limiter cascade stage provides. Even with this circuit variant is the first limiter cascade stage for the current setpoint limitation adjusted so that the resultant Torque is just so great that the tooth flanks of the gear immediately during idle when changing torque The opposite direction can be engaged again without doing so generate an unnecessary shock load. As soon as the tooth flanks are engaged again, the first delimiter cascade level bridged so that a desired or maximum torque in Opposite direction can take effect without delay.

Als erste zuschaltbare Begrenzer-Kaskadenstufe ist ein Spannungsfolger vorgesehen, der mittels eines elektrischen Schalters überbrückbar ist. Dieser Spannungsfolger besteht aus einem gegengekoppelten Operationsverstärker, an dessen nichtinvertierendem Eingang eine Eingangsspannung ansteht, dessen Wert die erste Kaskadenstufe bildet. Ist diese erste Kaskadenstufe zugeschaltet, so steht mittels der Entkopplungsdioden an dem Begrenzer für positive Stellgrößen ein positiver Spannungswert des Spannungsfolgers und an dem Begrenzer für negative Stellgrößen mittels eines Umkehrverstärkers der negative Spannungswert des Spannungsfolgers an. Somit ist der durch den Drehzahlregler erzeugte Stromsollwert auf einem den Eingangsspannungswert des Spannungsfolgers entsprechenden Stromwert begrenzt.A voltage follower is the first switchable limiter cascade stage provided that can be bridged by means of an electrical switch is. This voltage follower consists of a negative feedback Operational amplifier, at its non-inverting Input has an input voltage whose value is the first cascade level forms. If this first cascade level is activated, so stands for by means of the decoupling diodes on the limiter positive manipulated variables a positive voltage value of the voltage follower and on the limiter for negative manipulated variables using of a reversing amplifier the negative voltage value of the voltage follower at. Thus, the one generated by the speed controller Current setpoint at an input voltage value of the voltage follower corresponding current value is limited.

Bei der Schaltungsvariante ist als erste zuschaltbare Begrenzer-Kaskadenstufe ein Potentiometer vorgesehen, der mittels eines elektrischen Schalters überbrückbar ist, wobei der Mittelbabgriff des Potentiometers einerseits über einen Widerstand mit Erdpotential und andererseits mit einem Eingang des Absolutwertbildners verknüpft ist. Ist die erste Kaskadenstufe zugeschaltet, so ist der durch den Drehzahlregler erzeugte Stromsollwert auf einen vorbestimmten Stromsollwert begrenzt.The switching variant is the first switchable limiter cascade stage a potentiometer is provided, which by means of a electrical switch can be bridged, the center tap of the potentiometer on the one hand via a resistor with earth potential and on the other hand with an input of the absolute value generator is linked. If the first cascade level is activated, the current setpoint generated by the speed controller is up limits a predetermined current set point.

Als elektrischer Schalter ist ein n-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistor vorgesehen, dessen Gate über einen Ausgang eines nichtinvertierenden Verstärkers mit einem Steuersignalausgang der Kommandostufe verknüpft ist. Dieser n-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistor überbrückt die erste Kaskadenstufe. Solange am Gate ein Null-Signal ansteht, fließt der größte Drain-Strom, wodurch der Feldeffekttransistor leitend und die erste Kaskadenstufe kurzgeschlossen sind. Wenn nun ein Steuersignal mit negativem Wert am Gate ansteht, wobei dieser Wert negativer ist als die Schwellenspannung, auch pinch-off-Spannung genannt, sperrt der Feldeffekttransistor, wodurch die erste Kaskadenstufe zugeschaltet ist. Da nur bei Momentenumschaltung, d. h. beim Übergang von Treiben auf Bremsen, die erste Kaskadenstufe zugeschaltet ist, ist die Verwendung eines n-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistors als Überbrückungsschalter vorteilhaft.An n-channel junction field effect transistor is used as the electrical switch provided its gate through an output a non-inverting amplifier with a control signal output the command stage is linked. This n-channel junction field effect transistor bridges the first cascade level. As long as a zero signal is present at the gate, the largest flows Drain current, which makes the field effect transistor conductive and the first cascade level are short-circuited. If now a control signal is present at the gate with a negative value, this value is more negative than the threshold voltage, also pinch-off voltage called, the field effect transistor blocks, which the first cascade stage is switched on. Since only with torque switching, d. H. when moving from driving to braking, the first cascade stage is switched on, is the use of a N-channel junction field effect transistor as a bypass switch advantageous.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nun auf die Zeichnung Bezug genommen, in der Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Stromsollwertkaskade für eine Drehzahlregelung mit unterlagerter Stromregelung schematisch veranschaulicht sind.To further explain the invention, reference will now be made to the drawing Reference, in the embodiments of an inventive Current setpoint cascade for speed control with subordinate current control are illustrated schematically.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromsollwertkaskade und in Fig. 1 shows a first embodiment of a current setpoint cascade according to the invention and in

Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromsollwertkaskade für eine Drehzahlregelung mit unterlagerter Stromregelung dargestellt. Fig. 2 shows a second embodiment of a current setpoint cascade according to the invention for speed control with subordinate current control.

Da die beiden Schaltungsvarianten sich nur durch die Ausgestaltung der ersten zuschaltbaren Begrenzer-Kaskadenstufe unterscheiden, haben in den Fig. 1 und 2 gleiche Gegenstände dieselben Bezugszeichen. Wenn nicht auf die Fig. 1 bzw. Fig. 2 allein Bezug genommen wird, gilt die folgende Beschreibung für beide Schaltungsvarianten.Since the two circuit variants differ only in the design of the first connectable limiter cascade stage, the same items have the same reference numerals in FIGS. 1 and 2. If reference is not made to FIG. 1 or FIG. 2 alone, the following description applies to both circuit variants.

Die Ankerwicklung eines Gleichstrommotors 2 wird über einen kreisstromfreien Thyristor-Umkehrstromrichter mit zwei antiparallelen Ventilgruppen 4 und 6 aus einem Wechselstromnetz N gespeist. Die Ansteuerbefehle für die Ventilgruppen 4 und 6 werden jeweils über einen von einer Kommandostufe 8 gesteuerten Schalter 10 von einem Steuersatz 12 geliefert. Die Steuerspannung u _St für den Steuersatz 12 stammt aus einem Stromregler 14.The armature winding of a direct current motor 2 is fed from an alternating current network N via a thyristor reversing converter which is free of circulating current and has two antiparallel valve groups 4 and 6 . The control commands for the valve groups 4 and 6 are each delivered by a control unit 12 via a switch 10 controlled by a command stage 8 . The control voltage u _St for the tax rate 12 comes from a current regulator 14 .

Ein Drehzahlregler 16 des Motors 2 erhält an seinem Signaleingang 17 einer Solldrehzahl n _soll und einer Istdrehzahl n _ist proportionale Eingangsspannungswerte und liefert an seinem Ausgang eine einem Stromsollwert i _soll proportionale Größe. Der der Istdrehzahl n _ist proportionale Spannungswert wird von einem mit der Gleichstrommaschine 2 gekoppelten Tachogenerator 18 erzeugt. Der Ausgang des Drehzahlreglers 16 ist jeweils über einen ersten und zweiten Begrenzer 20 und 22 auf seinen Signaleingang 17 rückgekoppelt. Der erste Begrenzer 20 begrenzt die erzeugte positive Stellgröße i _soll und der zweite Begrenzer 22 die erzeugte negative Stellgröße i _soll des Drehzahlgebers 16. In einem Absolutwertbildner 24 wird aus der Stellgröße i _soll des Drehzahlreglers 16 der Absolutwert |i _soll | gebildet und dem Stromregler 14 als Sollwert vorgegeben. Ferner wird dem Stromregler 14 ein einen Absolutwert des Stromistwertes i _ist proportionaler Wert als Istwert zugeführt. Der Stromistwert i _ist wird mittels eines Wandlers 26 am Netz N gemessen und mittels eines Gleichrichters 28 in den entsprechenden Absolutwert verwandelt. Aus dem Vergleich beider am Eingang des Stromrichters 14 anstehenden Werte |i _soll | und |i _ist | wird die Steuerspannung u _St für den Steuersatz 12 erzeugt.A speed governor 16 of the engine 2 is at its signal input 17 _to a target rotational speed n and an actual speed n _is proportional to the input voltage values, and provides at its output a a current target value i _soll proportional size. The voltage value proportional to the actual speed n _is generated by a tachometer generator 18 coupled to the direct current machine 2 . The output of the speed controller 16 is fed back via a first and a second limiter 20 and 22 to its signal input 17 . The first limiter 20 limits the positive manipulated variable i _soll generated and the second limiter 22 the generated negative manipulated variable i _{soll of} the speed sensor 16 . In an absolute value generator 24 , the manipulated variable i _{target of} the speed controller 16 becomes the absolute value | i _should | formed and given to the current controller 14 as a setpoint. Furthermore, the current controller 14 _is supplied with an absolute value of the actual current value i _ist proportional as the actual value. The actual current value i _ist is measured by means of a converter 26 on the network N and converted into the corresponding absolute value by means of a rectifier 28 . From the comparison of the two values present at the input of the converter 14 i _should | and | i _is | the control voltage u _{St is} generated for the tax rate 12 .

Da nur die Absolutwerte von Stromsollwert |i _soll | und Stromistwert |i _ist | verglichen werden, kann jeder Polarität des Stromreglerausgangssignals u _St auch ein definierter Betriebszustand des Umkehrstromrichters zugeordnet werden, z. B. bedeutet positive Polarität der Stromreglerausgangsspannung u _St einen Wechselrichterbetrieb für den Steuersatz 12 und negative Polarität einen Befehl für Gleichrichterbetrieb an den Steuersatz 12. Die jeweils für die benötigte Stromrichtung vorgesehende Ventilgruppe 4 bzw. 6 wird durch die Kommandostufe 8 und der Schalter 10 ausgewählt, wobei die Kommandostufe 8 diesen Anwählbefehl aus der Polarität der Stellgröße i _soll des Drehzahlreglers 16 ermittelt.Since only the absolute values of the current setpoint | i _should | and actual current value | i _is | can be compared, each polarity of the current regulator output signal u _{St can} also be assigned a defined operating state of the reversing converter, for. B. positive polarity of the current regulator output voltage u _{St means} an inverter operation for the tax rate 12 and negative polarity a command for rectifier operation at the tax rate 12 . The respective pre-sighted for the required flow direction valve group 4 and 6 is selected by the command level 8 and the switch 10, wherein the command level 8 that Anwählbefehl from the polarity of the control variable i _to determined the speed controller sixteenth

Gemäß Fig. 1 ist ein Grenzwerteingang 21 bzw. 23 des ersten bzw. zweiten Begrenzers 20 bzw. 22 einerseits mit dem Potentiometer 30 bzw. 32 und andererseits über eine Entkopplungsdiode 34 bzw. 36 mit nachgeschaltetem Umkehrverstärker 38 mit einem Ausgang einer ersten zuschaltbaren Begrenzer-Kaskadenstufe 40 verbunden. Als erste zuschaltbare Begrenzer-Kaskadenstufe 40 ist ein Spannungsfolger vorgesehen, der mittels eines elektrischen Schalters 42 überbrückbar ist. Der nichtinvertierende Eingang der Kaskadenstufe 40 ist mit einem Potentiometer 44 verbunden, dessen einer Anschluß mit einer positiven Spannung P 10 und dessen anderer Anschluß mit Erdpotential verknüpft ist. Das Potentiometer 30 bzw. 32, mit dem man eine weitere Grenze des Begrenzers 20 bzw. 22 einstellen kann, ist einerseits mit Erdpotential und andererseits mit der positiven Spannung P 10 bzw. mit einer negativen Spannung N 10 verbunden.Referring to FIG. 1, a limit value is input 21 or 23 of the first and second restrictor 20 and 22, on the one hand with the potentiometer 30 and 32, and via a decoupling diode 34 and 36, with a downstream inverting amplifier 38 having an output connectable to a first limiter Cascade level 40 connected. A voltage follower is provided as the first connectable limiter cascade stage 40 , which can be bridged by means of an electrical switch 42 . The non-inverting input of the cascade stage 40 is connected to a potentiometer 44 , one terminal of which is connected to a positive voltage P 10 and the other terminal of which is connected to ground potential. The potentiometer 30 or 32 , with which a further limit of the limiter 20 or 22 can be set, is connected on the one hand to earth potential and on the other hand to the positive voltage P 10 or to a negative voltage N 10 .

Gemäß Fig. 2 ist zwischen dem Ausgang des Drehzahlreglers 16 und dem Absolutwertbildner 24 eine zuschaltbare Begrenzer-Kaskadenstufe 40 geschaltet. Als erste zuschaltbare Begrenzer-Kaskadenstufe 40 ist ein Potentiometer 45 vorgesehen, der mittels eines elektrischen Schalters 42 überbrückbar ist. Der Mittelabgriff des Potentiometers 45 ist einerseits über einen Widerstand 47 mit Erdpotential und andererseits mit dem Eingang des Absolutwertbildners 24 verknüpft.According to FIG. 2, a switchable limiter cascade stage 40 is connected between the output of the speed controller 16 and the absolute value generator 24 . A potentiometer 45 is provided as the first switchable limiter cascade stage 40 , which can be bridged by means of an electrical switch 42 . The center tap of the potentiometer 45 is linked on the one hand via a resistor 47 with earth potential and on the other hand with the input of the absolute value generator 24 .

Als elektrischer Schalter 42 ist ein n-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistor FET vorgesehen, dessen Gate G über einen Ausgang eines nichtinvertierenden Verstärkers 46 mit einem Steuersignalausgang der Kommandostufe 8 verknüpft ist. Der invertierende Eingang des Verstärkers 46 ist mit einem Ausgang eines Spannungsteilers 48, bestehend aus zwei elektrisch in Reihe geschalteten Widerständen 50 und 52, verbunden, mit dem eine Schwellenspannung eingestellt werden kann. Ein Anschluß des Widerstandes 50 ist mit Erdpotential und ein Anschluß des Widerstandes 52 ist mit der positiven Spannung P 10 verbunden, mit der auch der Drain-Anschluß D des FETs 42 verknüpft ist. Der Source-Anschluß S ist mit einem Ausgangswiderstand des Spannungsfolgers 40 verbunden.An n-channel junction field-effect transistor FET is provided as the electrical switch 42 , the gate G of which is linked via an output of a non-inverting amplifier 46 to a control signal output of the command stage 8 . The inverting input of the amplifier 46 is connected to an output of a voltage divider 48 , consisting of two electrically connected resistors 50 and 52 , with which a threshold voltage can be set. A connection of the resistor 50 is connected to ground potential and a connection of the resistor 52 is connected to the positive voltage P 10 , with which the drain connection D of the FET 42 is also connected. The source terminal S is connected to an output resistor of the voltage follower 40 .

Der Spannungsteiler 48 ist so aufgebaut, daß am Gate G, solange kein Steuersignal von der Kommandostufe 8 dem Verstärker 46 zugeführt wird, ein Null-Signal ansteht, wodurch dieser FET 42 leitend ist und die Kaskadenstufe 40 kurzgeschlossen wird. Mittels des Potentiometers 44 bzw. 45 wird die Höhe des Wertes der ersten Kaskadenstufe 40 eingestellt, die gegenüber den Grenzwerten der Begrenzer 20 und 22 kleiner ist. Die Höhe des Wertes der ersten Kaskadenstufe 40 hängt in erster Linie vom Momentenwert ab, mit dem eine Lose eines zwischen der Maschine 2 und einer Last gekoppelten Getriebes überbrückt werden kann, ohne dabei die Zahnflanken der in Eingriff gehenden Zähne des Getriebes stoßweise belasten zu müssen, wobei die Last und das Getriebe mit Kupplung aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind. Somit ist mittels des Potentiometers 44 bzw. 45 und des Spannungsfolgers 40 die Größe des Momentenstoßes einstellbar.The voltage divider 48 is constructed in such a way that a zero signal is present at the gate G as long as no control signal from the command stage 8 is fed to the amplifier 46 , as a result of which this FET 42 is conductive and the cascade stage 40 is short-circuited. The height of the value of the first cascade stage 40 is set by means of the potentiometer 44 or 45 , which is smaller than the limit values of the limiters 20 and 22 . The level of the value of the first cascade stage 40 depends primarily on the torque value with which a backlash of a gearbox coupled between the machine 2 and a load can be bridged without having to load the tooth flanks of the meshing teeth of the gearbox intermittently, the load and the gearbox with clutch are not shown for reasons of clarity. The size of the torque surge can thus be set by means of the potentiometer 44 or 45 and the voltage follower 40 .

Wird z. B. vom Drehzahlregler 16 eine Umkehrung der Stromrichtung gefordert, beispielsweise beim Übergang von Treiben auf Bremsen, so ändert sich die Polarität des Stromsollwertes i _soll, wodurch der Verstärker 46 von der Kommandostufe 8 mittels eines Steuersignals u _SK angesteuert wird und wodurch die Kommandostufe 8 auch noch ein Steuersignal a _w-schieben für den Steuersatz 12 erzeugt, wodurch der Steuerwinkel auf etwa α = 150° el. geschoben wird. Durch die Verschiebung des Steuerwinkels wird der Netzstrom bzw. der Ankerstrom der Maschine 2 sofort auf den Wert Null geführt. Solange das Steuersignal u _SK am nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 46 ansteht, sperrt der FET 42, so daß die erste Begrenzer-Kaskadenstufe 40 wirksam bleibt, wodurch mittels der Entkopplungsdioden 34 und 36 die einstellbare Ausgangsspannung der ersten Kaskadenstufe 40 jeweils an die Grenzwerteingänge 21 und 23 der Begrenzer 20 und 22 gelegt wird (Fig. 1). Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 2 wird durch die Wirksamkeit der ersten Begrenzer-Kaskadenstufe 40 die Stellgröße des Drehzahlreglers 16 auf einen vorbestimmten Stromsollwert i _soll begrenzt. Sobald der Netzstrom wieder fließt, d. h. der Stromistwert i _ist ungleich Null ist, kann die Bereitstellung des Steuersignals u _SK von der Kommandostufe 8 unterbunden werden. Das Steuersignal u _SK kann jedoch über dieses Rücksetzsignal hinaus noch weiter von der Kommandostufe 8 bereitgestellt werden, da das Signal "Stromistwert ungleich Null" einerseits ein Rücksetzsignal und andererseits ein Setzsignal ist, das eine Verlängerungszeit startet. Als Verlängerungszeit kann die Zeit einer oder mehrerer Stromkuppen des Ankerstromes gewählt werden, wobei die Verzögerungszeit 3,3 ms, 6,6 ms oder 10 ms sein kann. Is z. B. from the speed controller16 a reversal of the current direction required, for example when moving from going on Braking, the polarity of the current setpoint changes i _should, causing the amplifier46 from the command stage8th by means of a control signalu _SK is controlled and what the Command level8th also a control signala _w-slide for the tax rate12th generated, causing the head angle to about α = 150 ° el. By shifting the head angle becomes the mains current or the armature current of the machine2nd immediately led to zero. As long as the control signalu _SK at the non-inverting input of the amplifier46 pending, blocks the FET42, so that the first delimiter cascade level40 remains effective, whereby by means of the decoupling diodes34 and 36 the adjustable output voltage of the first cascade stage 40 each to the limit value inputs21st and23 the delimiter20th and22 is placed (Fig. 1). According to the embodiment according to Fig. 2 is due to the effectiveness of the first limiter cascade level 40 the manipulated variable of the speed controller16 on one predetermined current setpointi _should limited. Once the mains power flows again, d. H. the actual current valuei _is not zero is the provision of the control signalu _SK of the Command level8th be prevented. The control signalu _SK can however beyond this reset signal even further from the Command level8th can be provided because the signal "Current actual value non-zero "on the one hand a reset signal and on the other hand is a set signal that starts an extension time. The time of one or more power crests can be used as an extension of the armature current can be selected, the delay time Can be 3.3 ms, 6.6 ms or 10 ms.

Durch die Wirksamkeit der Kaskadenstufe 40 wird die Stellgröße des Drehzahlreglers 16 auf einen Stromsollwert i _soll und damit auf einen Momentenwert begrenzt, mit dem am Anschluß einer während des Umsteuervorgangs vorhandenen momentenfreien Pause die Zahnflanken des Getriebes wieder in Eingriff gebracht werden. Dabei bestimmt die Kommandostufe 8 und gegebenenfalls ein Zeitglied oder ein Zähler in Abhängigkeit des Steuersignals α _w-schieben und des Stromistwertes i _ist, der dem Gleichrichter 28 entnommen wird, die Zeitspanne für das Wirksamsein des Steuersignals u _SK. Sobald die Zahnflanken des Getriebes in Gegenrichtung wieder in Eingriff sind, wird das Steuersignal u _SK infolge des sich wieder einstellenden Stromistwertes i _ist nicht mehr von der Kommandostufe 8 erzeugt, so daß die mit dem Potentiometer 30 und 32 gebildete zweite Kaskadenstufe wieder wirksam ist. Dadurch kann nun das gewünschte oder maximale Drehmoment für die Gegenrichtung ohne Verzögerung wirksam werden.Due to the effectiveness of the cascade stage 40, the manipulated variable of the speed controller _to 16 i to a current target value, and thus limited to a torque value, the tooth flanks of the gear to be brought back into engagement with the at the terminal of an existing during the reversing torque-free pause. Here, the command level 8 is determined and, if appropriate, a timer or a counter in response to the control signal α _w -Slide and the actual current value _is i, which is taken from the rectifier 28, the time period for Wirksamsein of the control signal u _SK. As soon as the tooth flanks of the gearbox are engaged again in the opposite direction, the control signal u _SK _is no longer generated by the command stage 8 as a result of the current actual value i _ist , so that the second cascade stage formed with the potentiometers 30 and 32 is effective again. As a result, the desired or maximum torque for the opposite direction can now take effect without delay.

Durch die Verwendung einer Stromsollwertkaskade für eine Drehzahlregelung mit unterlagerter Stromregelung wird die Stoßbelastung der mechanischen Übertragungselemente dadurch erheblich verringert, daß zunächst ein kleineres Moment für die Gegenrichtung mittels der einstellbaren Kaskadenstufe 40 erzeugt wird, wodurch die Zahnflanken des Getriebes wieder in Gegenrichtung eingreifen können. Dieses vorerst kleinere Gegenmoment bewirkt auch eine kleinere Drehzahldifferenz zwischen der Lose des Getriebes und dem Antriebsmotor 2, die während des Momentenwechsels mit einem verminderten Momentenstoß von dem mechanischen Übertraungselementen aufgehoben wird. Nachdem die Zahnflanken für die umgekehrte Momentenrichtung in Eingriff sind, kann das gewünschte oder maximale Drehmoment ohne Verzögerung wirksam werden. Somit ist die Stoßbelastung der mechanischen Übertragungselemente bei Momentenumkehrung verringert, ohne dabei die Regeldynamik zu verschlechtern.By using a current setpoint cascade for speed control with subordinate current control, the impact load on the mechanical transmission elements is considerably reduced by first generating a smaller torque for the opposite direction by means of the adjustable cascade stage 40 , which means that the tooth flanks of the gear can engage in the opposite direction again. This initially smaller counter torque also causes a smaller speed difference between the backlash of the transmission and the drive motor 2 , which is canceled by the mechanical transmission elements with a reduced torque surge during the torque change. After the tooth flanks are engaged for the reverse torque direction, the desired or maximum torque can take effect without delay. The impact load on the mechanical transmission elements when the torque is reversed is thus reduced without deteriorating the control dynamics.

Claims

1. Power setpoint cascade for a speed control with subordinate current control in which a speed controller (16), whose output is fed back via a first limiter (20) and via a second limiter (22) on its signal input (17), _intended by comparing a command variable (n ) with a controlled variable (n _ist ) generates a manipulated variable (i _soll ), which is fed via an absolute value generator ( 24 ) to a current controller ( 14 ), the output of which is linked to a control unit ( 12 ) which is connected to a command stage ( 8 ) characterized in that in each case a limit value input ( 21, 23 ) of the limiters ( 20, 22 ) is linked via a decoupling diode ( 34, 36 ) to an output of a first connectable limiter cascade stage ( 40 ), with a decoupling diode ( 36 ) and the output of the first limiter cascade stage ( 40 ) an inverting amplifier ( 38 ) is connected and that the command stage ( 8 ) depending on the Polarity of the manipulated variable (i _soll ) provides a control signal (U _SK ) for the first connectable limiter cascade stage ( 40 ).

2. Power setpoint cascade for a speed control with subordinate current control in which a speed controller (16), whose output is fed back via a first limiter (20) and via a second limiter (22) on its signal input (17), _intended by comparing a command variable (n ) with a controlled variable (n _ist ) generates a manipulated variable (i _soll ), which is fed via an absolute value generator ( 24 ) to a current controller ( 14 ), the output of which is linked to a control unit ( 12 ) which is connected to a command stage ( 8 ) , characterized in that a first connectable limiter cascade stage ( 40 ) is connected between the output of the speed controller ( 16 ) and the absolute value generator ( 24 ) and that the command stage ( 8 ) has a control signal as a function of the polarity of the manipulated variable (i _soll ) (U _SK ) for the first switchable limiter cascade stage ( 40 ).

3. Current setpoint cascade according to claim 1, characterized in that a voltage follower is provided as the first connectable limiter cascade stage ( 40 ) which can be bridged by means of an electrical switch ( 42 ).

4. Current setpoint cascade according to claim 2, characterized in that a potentiometer ( 45 ) is provided as the first connectable limiter cascade stage ( 40 ) which can be bridged by means of an electrical switch ( 42 ), the center tap of the potentiometer on the one hand via a resistor ( 47 ) is connected to earth potential and on the other hand to an input of the absolute value generator ( 24 ).

5. Current setpoint cascade according to claim 3 or 4, characterized in that an n-channel junction field effect transistor is provided as the electrical switch ( 42 ), the gate (G) of which via an output of a non-inverting amplifier ( 46 ) with a control signal output of the command stage ( 8 ) is linked.