DE3932510A1 - Controlling in pulsed current converter or inverter - using microprocessor with stored pulse mode to calculate required pulse pattern for pulse pattern generator - Google Patents

Controlling in pulsed current converter or inverter - using microprocessor with stored pulse mode to calculate required pulse pattern for pulse pattern generator

Info

Publication number
DE3932510A1
DE3932510A1 DE19893932510 DE3932510A DE3932510A1 DE 3932510 A1 DE3932510 A1 DE 3932510A1 DE 19893932510 DE19893932510 DE 19893932510 DE 3932510 A DE3932510 A DE 3932510A DE 3932510 A1 DE3932510 A1 DE 3932510A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pulse
pulse pattern
time
calculation
microprocessor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19893932510
Other languages
German (de)
Other versions
DE3932510C2 (en
Inventor
Joachim Dipl Ing Leistikow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bombardier Transportation GmbH
Original Assignee
AEG Westinghouse Transport Systeme GmbH
AEG Westinghouse Transportation Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AEG Westinghouse Transport Systeme GmbH, AEG Westinghouse Transportation Systems Inc filed Critical AEG Westinghouse Transport Systeme GmbH
Priority to DE19893932510 priority Critical patent/DE3932510A1/en
Priority to NO90904163A priority patent/NO904163L/en
Publication of DE3932510A1 publication Critical patent/DE3932510A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3932510C2 publication Critical patent/DE3932510C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/525—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency
    • H02M7/527—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation
    • H02M7/529—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation using digital control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

The control method uses a pulse pattern generator, controlled by a microprocessor (1), for generating different pulse patterns from which the firing and extinction pulses for the current frequency and/or voltage converter thyristors are extracted. The microprocessor memory holds the different clock pulse modes for optimal operation of the load in dependence on the overall frequency, with calculation of the corresp. pulse pattern using given equations by the microprocessor. The pulse pattern calculations are effected by the microprocessor in sequential calculation intervals, into which each full period of the output signal voltage is divided. Pref. the pulse pattern is separately calculated for each phase of the current converter. ADVANTAGE - Applicable to frequency range between 0.1 and 300Hz.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Pulswechselrichters mittels eines Pulsmustergenerators, wie es im Oberbe­ griff des Anspruches 1 näher definiert ist.The invention relates to a method for controlling a Pulse inverter using a pulse pattern generator, as it is in the Oberbe handle of claim 1 is defined in more detail.

Wechsel- bzw. Drehstromantriebe können vorteilhaft mit pulsbreitenmodulier­ ten Wechselrichtern mit variabler Frequenz und Spannung versorgt werden. Für die Ansteuerung der Wechselrichter dienen sogenannte Pulsmustergene­ ratoren, in denen Pulsmuster erzeugt werden, die über eine Zündfolgelogik gegeben und in Impulsendstufen verstärkt als Zünd-/Löschimpulse für den Wechselrichter Verwendung finden. Der Pulsmustergenerator liefert binäre Schaltinformationen mit der Aufgabe, einen sinusförmigen Spannungssollwert so in eine Schaltfolge umzuwandeln, daß nach Verstärkung durch den Puls­ wechselrichter der Sollwert möglichst verzerrungsarm abgebildet wird.AC or three-phase drives can advantageously be pulse width modulated ten inverters can be supplied with variable frequency and voltage. So-called pulse pattern genes are used to control the inverters rators in which pulse patterns are generated using an ignition sequence logic given and amplified in pulse output stages as ignition / extinguishing pulses for the Inverters are used. The pulse pattern generator supplies binary Switching information with the task of a sinusoidal voltage setpoint to convert into a switching sequence that after amplification by the pulse the setpoint is mapped with as little distortion as possible.

Wurden die Pulsmuster bislang analog erzeugt, so sind jetzt auch Verfahren digitaler Generierung bekanntgeworden.If the pulse patterns were previously generated analogously, now there are also methods digital generation.

Aus der DE 37 38 694 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Pulswechsel­ richters mittels eines analogen Pulsmustergenerators bekannt, bei dem durch Überlagerung und Schnittpunktbildung zweier Spannungen, einer Sinus-Wechsel­ spannung mit einer zunächst unsynchronisierten Dreieck-Wechselspannung analog ein Pulsmuster erzeugt wird, aus dem die Potentialstellbefehle für den Wechselrichter abgeleitet werden. Bei höherer Aussteuerung erfolgt dann dort eine Synchronisation der Dreieck-Wechselspannung mit der Sinus-Wechsel­ spannung und ein Übergang in den Übermodulationsbereich. Dabei soll die Dreieck-Wechselspannung als Dreieckfrequenz noch bis in einen Übergangs­ bereich nach Beginn der Übermodulation unsynchronisiert vorgegeben werden und ab Beginn der Übermodulation zusätzlich eine Frequenzanhebung dieser Dreieckfrequenz erfolgen, bevor die Synchronisation durchgeführt wird. Die Frequenzanhebung erfolgt dabei nach einer Kennlinie abhängig vom Grad der Aussteuerung und Unterschreiten einer Mindestpulszahl pro Periode der Sinus-Wechselspannung.DE 37 38 694 A1 describes a method for controlling a pulse change richters known by means of an analog pulse pattern generator, in which by Superposition and intersection of two voltages, a sine change voltage with an initially unsynchronized triangular AC voltage analogously a pulse pattern is generated from which the potential setting commands for the inverter. At higher levels, this then takes place there a synchronization of the triangular alternating voltage with the alternating sine  voltage and a transition to the overmodulation range. Thereby the Triangular AC voltage as a triangular frequency up to a transition range can be specified unsynchronized after the start of overmodulation and from the beginning of the overmodulation an additional frequency increase Triangular frequency occur before the synchronization is carried out. The frequency is increased according to a characteristic curve depending on Degree of modulation and falling below a minimum number of pulses per period the sine AC voltage.

Mit solchen analogen Pulsmustergeneratoren sind Frequenzbereiche von ca. 1 Hz bis 200 Hz noch zufriedenstellend bestreichbar. Für verschiedene An­ wendungsbereiche sind jedoch erweiterte Bandbreiten von z.B. 0,1 bis 300 Hz mit höherer Genauigkeit gefordert. Hier reichen die bekannten analogen Puls­ mustergeneratoren nicht mehr aus.With such analog pulse pattern generators, frequency ranges of approx. 1 Hz to 200 Hz can still be brushed satisfactorily. For different types areas of application, however, are extended ranges of e.g. 0.1 to 300 Hz required with higher accuracy. The well-known analog pulse is sufficient here pattern generators no longer.

Durch digitale rechnergesteuerte zeitabhängige Erzeugung und Ausgabe der Impulse ergeben sich Vorteile.Through digital, computer-controlled, time-dependent generation and output of There are advantages to impulses.

Es ist bereits eine Mehrphasen-Wechselrichterschaltung bekannt geworden, bei der eine als Mikrokontroller (µP) ausgebildete Steuerschaltung für jede Strangspannung eines Pulswechselrichters Steuerimpulse in Form gegen­ einander phasenverschobener Impulssequenzen ausgibt. Die Steuerimpulse folgen mit vorbestimmter Impulsfolgeperiode aufeinander, wobei sich die Im­ pulsbreiten entsprechend gespeicherter Datenwörter in bestimmten Impuls­ sequenzen ändern und periodisch wiederholen (EURO-Patentanmeldung 02 48 449). Nachteilig ist, daß alle Informationen aus einem Festwertspeicher ausgelesen werden. Sie erlauben keinen genügenden Auflösungsgrad in Bezug auf die Aus­ steuerung und der Frequenz. Im Bereich unter 1 Hz sind solche Impulsmuster nicht akzeptabel.A multi-phase inverter circuit has already become known, in which a control circuit designed as a microcontroller (µP) for each string voltage of a pulse-controlled inverter in the form of control pulses outputs phase-shifted pulse sequences. The control impulses follow each other with a predetermined pulse train period, the Im Pulse widths corresponding to stored data words in a specific pulse Change sequences and repeat periodically (EURO patent application 02 48 449). The disadvantage is that all information is read from a read-only memory will. They do not allow a sufficient degree of resolution with regard to the Aus control and frequency. Such pulse patterns are in the range below 1 Hz unacceptable.

Weiterhin ist ein Pulsbreitenmodulator mit Mikroprozessor bekannt, bei dem zur Erzeugung von Zündmustern mit oberschwingungsarmen Spektren ein Mikro­ prozessor hoher Taktfrequenz als logischer Zuordner arbeitet (Regelungs­ technische Praxis (1980), H. 5, S. 145 bis 150). Dabei wird jedem Winkel ωt und jeder Amplitude der Eingangsgröße ein bestimmter Schaltzustand zugewiesen und in digitalen Datenspeichern (ROM) mit hoher Winkelauflösung tabellarisch gespeichert. Die Umschaltwinkel für m-Umschaltungen pro 90° werden vorher berechnet, wobei die Umschalthäufigkeit der Drehzahl einer gesteuerten Maschine angepaßt wird. Dieses Verfahren ist nur für kleine Nutzfrequenzen 0,5 bis 63 Hz vorgesehen und geeignet. Auch ergeben sich bei hoher Umschalthäufigkeit Diskretisierungsfehler. Für kleine Frequenzen unter 1 Hz muß auf ein anderes Modulationsverfahren umgeschaltet werden. Um eine höhere Genauigkeit bei höheren Frequenzen zu erreichen, muß die Schnitt­ weite der Tabelle sehr klein und die Taktfrequenz sehr hoch sein, was mit herkömmlichen Mitteln z. Zt. nicht machbar ist. Zur Verbesserung wird schon vorgeschlagen, eine konstante Abtastfrequenz bei allen Grund­ schwingungsfrequenzen beizubehalten und die Einstellung der Grundschwin­ gungsfrequenz der Strangspannung durch die Vorgabe der Anzahl von Takten mit der Taktfrequenz pro Grundschwingungsperiode der Strangspannung vor­ zunehmen. Eine Grundschwingungsperiode besteht dazu aus Intervallen, deren Grenzen durch eine Zustandsänderung einer der sechs Strangspannungen ge­ kennzeichnet sind. Innerhalb dieser Intervalle findet keine Zustandsänderung statt. Der Prozessor benötigt bei Erreichen einer Intervallgrenze das Zu­ standsbit, das im folgenden Intervall gültig sein soll und die Dauer dieses Intervalls ausgedrückt in der Anzahl von Takten der Taktfrequenz. Ein Zähler (Timer) im Prozessor bestimmt die Dauer des Zustandbits und läuft danach wieder an für das nächste Zustandsbit bis zur Abarbeitung jeder Periode. Hier stört insbesondere die starre Kopplung zwischen Timer und Prozessor, was nur eine maximale Grundschwingungsfrequenz von ca. 100 Hz erlaubt. Aus Regelungstechnische Praxis (1980), H. 5, S. 139 ff geht des weiteren ein 6-phasiger Pulsbreitenmodulator mit µP-Steuerung hervor, bei dem die hin­ sichtlich der Strangstromverzerrungen optimalen Steuerwinkel und Umschalt­ augenblicke für die zugehörigen Strangzustände in Form von Zustandsbits in fest programmierbaren Bausteinen abgespeichert und mit einem Mikroprozessor­ system ausgegeben werden. Für alle Intervalle einer Periode - deren Zahl sich durch die gewünschte Genauigkeit und Taktart ergibt - sind die ent­ sprechenden Datenbits und die Intervallgrenzen in Winkelgrad bezogen auf die Grundschwingung zu bestimmen. Auch hier gelten die vorausbeschriebenen Einschränkungen. Furthermore, a pulse width modulator with a microprocessor is known in which a micro for generating ignition patterns with low harmonic spectra processor high clock frequency works as a logical assignor (control technical practice (1980), H. 5, pp. 145 to 150). Doing every angle ωt and each amplitude of the input variable a certain switching state  assigned and in digital data memories (ROM) with high angular resolution saved in a table. The switching angle for m switching per 90 ° are calculated beforehand, with the switching frequency of the speed of one controlled machine is adjusted. This procedure is only for small ones Usable frequencies 0.5 to 63 Hz provided and suitable. Also arise discretization errors at high switching frequency. For low frequencies below 1 Hz you have to switch to another modulation method. Around The cut must achieve a higher accuracy at higher frequencies wide of the table very small and the clock frequency be very high, what with conventional means such. Is currently not feasible. To improve already suggested a constant sampling frequency at all reason to maintain vibration frequencies and the setting of the basic vibration frequency of the string voltage by specifying the number of cycles with the clock frequency per basic oscillation period of the phase voltage increase. A fundamental period consists of intervals, their Limits by changing the state of one of the six string voltages are marked. There is no change of state within these intervals instead of. The processor needs to close when an interval limit is reached status bit that is to be valid in the following interval and the duration of this Intervals expressed in the number of clock cycles of the clock frequency. A counter (Timer) in the processor determines the duration of the status bit and runs afterwards on again for the next status bit until each period is processed. The rigid coupling between timer and processor is particularly disturbing here, which only allows a maximum fundamental frequency of approx. 100 Hz. Out Regulatory practice (1980), H. 5, pp. 139 ff 6-phase pulse width modulator with µP control, in which the visually, the string current distortion optimal control angle and switching moments for the associated strand states in the form of state bits in permanently programmable modules and saved with a microprocessor system are issued. For all intervals of a period - their number results from the desired accuracy and time signature - these are the ent speaking data bits and the interval limits in degrees related to to determine the fundamental vibration. The ones described above also apply here Limitations.  

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Verfahren dahingehend zu ver­ bessern, daß optimierte Impulsmuster hoher Genauigkeit (mit z. B. einer Aus­ steuerauflösung von 0,039%) realisierbar sind, ohne den Aufwand unvertret­ bar zu erhöhen. Der Frequenzbereich soll bei hohem Variationsgrad erhöht werden und sich vom Stillstand über z. B. 0,1 bis 300 Hz erstrecken können.The object of the invention is to ver the known methods improve that optimized pulse patterns of high accuracy (e.g. with an off tax resolution of 0.039%) can be realized without the expense of being unrepresented increase bar. The frequency range should be increased with a high degree of variation be and from standstill z. B. can extend 0.1 to 300 Hz.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved in accordance with the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous refinements can be found in the subclaims.

Anhand von schematischen Darstellungen wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.The invention is described below with the aid of schematic representations explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Kennlinie eines Motors mit zugeordneten Pulsmusterbereichen, Fig. 1 characteristic of a motor with associated pulse pattern regions,

Fig. 2 Prinzip-Blockbild des Pulsmustergenerators, Fig. 2 shows a schematic block diagram of the pulse pattern generator,

Fig. 3 Impulsdiagramm für einen 9er Takt mit 60° Berechnungsintervallen, Fig. 3 timing diagram for a 9 he clock 60 ° Calculation intervals,

Fig. 4 funktioneller Aufbau der Zeit-Ablaufsteuerung einer Phase. Fig. 4 functional structure of the time sequence control of a phase.

Fig. 1 zeigt - dick ausgezogen - die Kennlinie der Aussteuerung A einer Drehstrom-Asynchronmaschine (Motor) über der Speisefrequenz F1. Die Ma­ schine wird von einem über einen Pulsmustergenerator gesteuerten Puls­ wechselrichter gespeist, der entsprechend den Pulsmustern des Pulsmuster­ generators mehrere gegeneinander phasenverschobene Impulsketten abgibt. An­ hand der Impuls/Pausen-Verhältnisse soll sich für die Maschine eine nahezu sinusförmige Effektivspannung ergeben, um diese in jedem Drehzahlbereich günstig arbeiten zu lassen. Um dies zu erreichen, müssen die Impuls-Pausen-Ver­ hältnisse in optimierter Form berechnet vorliegen und variabel vorge­ geben werden. Eine rechnerische Optimierung der Spannungssteuerung eines Wechselrichters ist z. B. in einem technischen Bericht der AEG Nr. 549.81.001 (Verfasser: F. Hentschel) dargelegt worden. Fig. 1 shows - thickly drawn - the characteristic of the modulation A of a three-phase asynchronous machine (motor) over the feed frequency F1. The machine is fed by a pulse inverter controlled by a pulse pattern generator, which outputs a number of phase-shifted pulse chains according to the pulse patterns of the pulse pattern generator. Based on the pulse / pause ratios, the machine should have an almost sinusoidal effective voltage in order to make it work cheaply in every speed range. In order to achieve this, the pulse-pause ratios must be calculated in an optimized form and given variably. A computational optimization of the voltage control of an inverter is e.g. B. has been set out in a technical report of AEG No. 549.81.001 (author: F. Hentschel).

Der Kennlinie der Maschine sind danach verschiedene Pulsmusterbereiche zu­ zuordnen vom asynchronen Anlauf (von 0 bis ca. 40 Hz) bis zur Vollmudola­ tion (ab z. B. 100 Hz) über Synchronbereiche mit verschiedener Taktung (9 bis 3 Takte) und unterschiedlicher Pulsverteilung pro Grundschwingungs­ periode. In Fig. 1 bedeuten:
9 synchronous = 9 Takte synchron,
MMS7 = 7 Takte auf Mitte, Mitte, Seite verteilt,
MS5 = 5 Takte auf Mitte und Seite verteilt,
S3 = 3 Takte auf Seite verteilt,
M3 = 3 Takte auf Mitte verteilt.The characteristic curve of the machine can then be assigned to different pulse pattern ranges from asynchronous start-up (from 0 to approx. 40 Hz) to full mudulation (from e.g. 100 Hz) via synchronous ranges with different clocking (9 to 3 clocks) and different pulse distribution per Fundamental oscillation period. In Fig. 1 where:
9 synchronous = 9 bars synchronous,
MMS7 = 7 bars on middle, middle, side,
MS5 = 5 bars on the middle and side,
S3 = 3 bars distributed on page,
M3 = 3 bars distributed in the middle.

Im Asynchronbereich (Anlauf) läuft die Ausgabe der Impulse asynchron zur Ständerfrequenz des Motors. In den Synchronbereichen werden die Takte - unabhängig von der Anzahl - synchron zur Ständerfrequenz ausgegeben.In the asynchronous area (startup), the pulses are output asynchronously Stator frequency of the motor. In the synchronous areas the Cycles - regardless of the number - output synchronously to the stator frequency.

Nach Fig. 2 setzt sich der Pulsmustergenerator aus einem µP-System 1, das auch aus mehreren Prozessoren bestehen kann, und einer zusammengefaßten Zeit-Ablaufsteuerung 2 für mehrere Phasen (z. B. hier R, S, T) zusammen. Jede Phase arbeitet dabei gegenüber dem µP-System 1 autark. Das µP-System 1 erhält die Eingangsgrößen einer gewünschten Soll-Aussteuerung, sowie Istgrößen, wie analoge Schlupffrequenz und analoge/digitale Drehfrequenz. Über Daten- und Steuerleitungen wird die Zeit-Ablaufsteuerung 2 (auch timing controller genannt) angesteuert zur Abgabe solcher berechneter nach Fig. 1 zugeordneter Impulsmusterketten für die einzelnen Phasen.According to FIG. 2, the pulse pattern generator is composed of a μP system 1 , which can also consist of several processors, and a combined time sequence control 2 for several phases (eg here R, S, T). Each phase works independently of the µP system 1 . The µP system 1 receives the input variables of a desired target modulation, as well as actual variables, such as analog slip frequency and analog / digital rotational frequency. The time sequence controller 2 (also called timing controller) is controlled via data and control lines in order to output such calculated pulse pattern chains for the individual phases, which are assigned according to FIG. 1.

Im Pulsmustergenerator - genauer µP - sind die Pulsmuster nach Taktarten bei asynchroner und synchroner Taktung abhängig von der Frequenz in Form von als komplette Gleichungssysteme vorliegende Funktionen von Aussteuerung und Grundschwingungswinkel im Speicher implementiert und werden intervall­ weise laufend im Voraus berechnet und aufgerufen. Für jeden Bereich gilt ein bestimmtes Gleichungssystem; die Bereiche sind verschiebbar. Die aus­ zugebenden Pulsmuster (für 0° bis 360° el.) sind - vgl. auch Fig. 3 - in Berechnungsintervalle Bi mit Teil-Impulsketten unterteilt. Im laufenden Berechnungsintervall erfolgt jeweils die Berechnung für den kommenden Inter­ vall. Das Berechnungsintervall richtet sich nach der gewählten Taktart. Im Asynchrontakt ist das Berechnungsintervall asynchron zur Periodendauer der Gesamtfrequenz. Die berechneten Sinus-Differenz-Abschnitte werden über die Intervalle aufsummiert. Das Berechnungsintervall kann dabei eine Konstante oder eine Funktion der Gesamtfrequenz sein. Die Impulse sind im Berechnungs­ intervall mittig angeordnet. Im synchronen Takt sind die Berechnungsinter­ valle dagegen der Periodendauer der Gesamtfrequenz synchron, bezogen auf einen Winkel von 360° el. oder einem Teil davon.In the pulse pattern generator - more precisely µP - the pulse patterns are implemented according to clock types with asynchronous and synchronous clocking depending on the frequency in the form of functions of modulation and fundamental oscillation angle as complete systems of equations and are continuously calculated and called up in intervals. A specific system of equations applies to each area; the areas are movable. The pulse patterns to be added (for 0 ° to 360 ° el.) Are - cf. also Fig. 3 - divided into calculation intervals Bi with partial pulse chains. In the current calculation interval, the calculation for the upcoming interval takes place. The calculation interval depends on the chosen time signature. In the asynchronous cycle, the calculation interval is asynchronous to the period of the total frequency. The calculated sine difference sections are summed up over the intervals. The calculation interval can be a constant or a function of the overall frequency. The pulses are arranged in the center of the calculation interval. In the synchronous cycle, on the other hand, the calculation intervals are synchronous with the period of the total frequency, based on an angle of 360 ° el. Or a part thereof.

In Fig. 3 sind im 9ner Takt die Impulsketten der drei Phasen R, S, T über den Gesamtbereich von 0 bis 360° in 60°-Berechnungsintervalle Bi (0′ bis 5′) unterteilt dargestellt. Die zugeordneten Zeitabschnitte des Berechnungs­ signals vom Rechner mit gleicher Nummer liegen jeweils einen Berechnungs­ intervall Bi früher, d.h. der Rechner berechnet im laufenden Berechnungs­ intervall bereits die Teil-Pulsmuster für den nächsten Berechnungsinter­ vall im voraus und zwar für alle drei Phasen. Die Ergebnisse der Berechnung liegen in Form von Datenwörtern vor und werden der Zeit-Ablaufsteuerung 2 übergeben. Ein Synchronisiersignal stellt bei jedem neuen Durchlauf die zeitliche Zuordnung wieder her. Fig. 3 ist eine synchrone 9ner Taktung dar­ gestellt. Man erkennt in jeder Phase die über 360° Grundschwingungsperiode verteilten 9 Impulse a bis i mit unterschiedlichen Pausen, wobei die jeweils in den nächsten Berechnungsintervall reichenden Impulse (z. B. b oder d) sich im neuen Berechnungsintervall neu berechnet nahtlos anfügten.In Fig. 3 9 ner clock are in the pulse train of the three phases R, S, T shown divided over the entire range from 0 to 360 ° in 60 ° -Berechnungsintervalle Bi ( 'to 5': 0). The assigned time segments of the calculation signal from the computer with the same number are each one calculation interval Bi earlier, ie the computer is already calculating the partial pulse pattern for the next calculation interval in advance for all three phases. The results of the calculation are in the form of data words and are transferred to the time sequence control 2 . A synchronization signal restores the time assignment with each new run. Fig. 3 is a synchronous 9 ner timing is provided. In each phase you can see the 9 pulses a to i distributed over 360 ° basic oscillation period with different pauses, whereby the pulses reaching in the next calculation interval (e.g. b or d) were added seamlessly recalculated in the new calculation interval.

Im Berechnungsintervall 0′ der Phase R sind z. B. zwei Impulse (a, b) mit dazwischenliegender Lücke erkennbar. Im Berechnungsintervall 1′ liegen drei Impulse und zwei Lücken.In the calculation interval 0 'of phase R z. B. two pulses (a, b) with gap in between is recognizable. In the calculation interval 1 'are three Impulses and two gaps.

Die Impulse und die dazwischen liegenden Lücken werden jeweils durch Daten­ worte repräsentiert. In dem jeweiligen Datenwort bestimmt ein Bit die Valenz - z.B. "1" für Impuls und "0" für Lücke - und die restlichen Bits bestimmen die zeitliche Länge bezogen auf die vereinbarte Basiszeit.The impulses and the gaps in between are each determined by data words represented. A bit in the respective data word determines the Valence - e.g. "1" for pulse and "0" for gap - and determine the remaining bits the length of time related to the agreed base time.

Die bei den jeweiligen Berechnungsintervallen erzeugten durch Datenworte repräsentierten Teil-Pulsmuster werden sequentiell für jede Phase unter­ schiedlich an die Zeit-Ablaufsteuerung 2 abgegeben. The partial pulse patterns generated by data words at the respective calculation intervals are sequentially output to the time sequence controller 2 for each phase.

Die Taktart legt die Anzahl der zu übertragenden Daten in dem jeweiligen Berechnungsintervall fest; so können auch mehrere Impulse gleicher Valenz hintereinander generiert werden.The time signature defines the number of data to be transferred in the respective Calculation interval fixed; so several impulses of the same valence can be generated one after the other.

Fig. 4 zeigt den funktionellen Aufbau der Zeit-Ablaufsteuerung 2 einer Phase. Danach werden 2×8 Bit Datenworte - bei noch höherer Genauigkeits­ anforderung auch ggf. Datenworte höherer Bitzahl - einem FIFO-Speicher 3 (First In/First Out-Speicher) zugeführt, der über einen Timer (Zähler) 4 eine Steuerung 5 beeinflußt. Die jeweiligen Zeit-Ablaufsteuerungen 2 - für jede Phase eine - lesen den im zugehörigen FIFO-Speicher 3 anstehenden zwischengespeicherten Wert (Datenwort) aus und übertragen ihn über den mit der gleichen Basiszeit (Taktzeit) getriebenen Timer 4 (Zähler). Erreicht der Timer 4 den vorbestimmten Endwert, wird die Steuerung 5 wieder ange­ stoßen und der Zyklus beginnt erneut für die nächste Impuls- oder Lücken­ breite im Berechnungsintervall. Ein im Datenwort enthaltenes Valenzbit wird gesondert verarbeitet. Die Basiszeit oder Taktzeit des Timers 4 (z. B. 2 MHz) bestimmt jeweils die Schrittweite und damit die Genauigkeit und sie normiert die Berechnungszeit, hier z. B. auf 0,5 µs. Die Zeit-Ablaufsteue­ rungen der einzelnen Phasen arbeiten unabhängig vom Mikroprozessor-System, werden jedoch im asynchronen Takt mit jedem Berechnungsintervall, im synchronen Takt bei jedem 360° Durchgang synchronisiert. Zwischen jedem Berechnungsintervall und der Ausführung der berechneten Impulse liegt eine konstante Totzeit Tt, die dem Berechnungsintervall Bi entspricht (vgl. Fig. 3). Fig. 4 shows the functional structure of the time sequencer 2 of a phase. Then 2 × 8 bit data words - with even higher accuracy requirements also possibly data words with a higher number of bits - are fed to a FIFO memory 3 (first in / first out memory) which influences a controller 5 via a timer (counter) 4 . The respective time sequence controllers 2 - one for each phase - read out the temporarily stored value (data word) present in the associated FIFO memory 3 and transmit it via the timer 4 (counter) driven with the same base time (cycle time). If the timer 4 reaches the predetermined end value, the controller 5 is triggered again and the cycle begins again for the next pulse or gap width in the calculation interval. A valence bit contained in the data word is processed separately. The base time or cycle time of the timer 4 (z. B. 2 MHz) determines the step size and thus the accuracy and normalizes the calculation time, here z. B. to 0.5 µs. The time sequence controls of the individual phases work independently of the microprocessor system, but are synchronized in the asynchronous cycle with every calculation interval, in the synchronous cycle with every 360 ° cycle. There is a constant dead time Tt between each calculation interval and the execution of the calculated pulses, which corresponds to the calculation interval Bi (cf. FIG. 3).

In dem gewählten Datenformat sind die Informationen enthalten, die über Valenz und zeitliche Länge des Ausgangssignals entscheiden.The selected data format contains the information about Decide the valence and temporal length of the output signal.

Um die Werte zu synchronisieren, werden mit dem Synchronisationsimpuls vom Mikroprozessor 1 alle Zeit-Ablaufsteuerungen 2 zusammen angestoßen, um neue Werte aus den FIFO-Speichern 3 zu lesen und den Timern 4 (Zählern) zu über­ geben. Das letzte Datenwort vor dem Synchronisationsimpuls wird nicht be­ rechnet, sondern ist zur Rechnerkorrektur eine Konstante mit der zu den vorangegangenen Datenworten passenden Valenz (Dummy-Wort). In order to synchronize the values, with the synchronization pulse from the microprocessor 1, all time sequencers 2 are triggered together in order to read new values from the FIFO memories 3 and to transfer them to the timers 4 (counters). The last data word before the synchronization pulse is not calculated, but is a constant for the computer correction with the valence matching the previous data words (dummy word).

Jede Impuls- oder Lückenlänge wird - wie schon ausgeführt - gesondert durch 16 Bit-Datenworte (2° bis 214) repräsentiert, wobei das 16. (letzte) Bit (215) die Valenz wiedergibt. Dieses Bit setzt sofort über die Steuerung 5 die jeweilige Phase auf den augenblicklich richtigen Valenzwert, d.h. hier z. B. vgl. Fig. 3, Phase R, Berechnungsintervall 0′, Impuls a - auf "High" und der Timer 4 zählt so lange, bis die im Datenwort dafür angegebene richtige Impulslänge vorhanden ist. Timer 4 gibt dann einen Impuls an die Steuerung 5, die das nächste Datenwort vom FIFO-Speicher 3 abruft. Die Steuerung 5 wird sofort auf Valenz 0 (Lücke) gesetzt und der Timer bestimmt die Lückenlänge. Daran schließt sich im Berechnungsintervall 0′ der Impuls b in gleicher Weise an. Dem Berechnungsintervall 0′ (0 bis 60°) mit drei Datenworten folgt Berechnungs­ intervall 1′ (60 bis 120°) mit fünf Datenworten, dem sich dann Berechnungs­ intervall 2′ anschließt uswf.As already stated, each pulse or gap length is represented separately by 16 bit data words (2 ° to 2 14 ), the 16th (last) bit (2 15 ) representing the valence. This bit immediately sets the respective phase to the currently correct valence value via the controller 5 , ie here z. B. cf. Fig. 3, phase R, calculation interval 0 ', pulse a - on "high" and the timer 4 counts until the correct pulse length specified in the data word is available. Timer 4 then gives a pulse to controller 5 , which fetches the next data word from FIFO memory 3 . The controller 5 is immediately set to valence 0 (gap) and the timer determines the gap length. This is followed by the pulse b in the same way in the calculation interval 0 '. The calculation interval 0 '(0 to 60 °) with three data words is followed by calculation interval 1' (60 to 120 °) with five data words, which is followed by calculation interval 2 'and so on.

Durch Aufteilung in ein Mikroprozessor-System und eine Zeitablaufsteuerung bei gleichzeitiger Normierung auf eine Basiszeit (Taktzeit) können alle Arten von Impulsbreiten (Impulse und Lücken) im Mikroprozessorsystem berech­ net werden, die dann über das Koppelelement FIFO-Speicher 3 an die Zeit-Ablaufsteuerung 2 übermittelt und in ihr erzeugt werden.By dividing it into a microprocessor system and a time sequence control with simultaneous normalization to a base time (cycle time), all types of pulse widths (pulses and gaps) can be calculated in the microprocessor system, which are then sent to the time sequence control 2 via the coupling element FIFO memory 3 transmitted and generated in it.

Die Rechenzeit wird durch einen Versatz (Totzeit) zwischen Mikroprozessor- System 1 und Zeitablaufsteuerung 2 ausgeglichen. Somit ist die Ablaufsteue­ rung nicht prozessorspezifisch, es können Prozessoren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten verwendet werden.The computing time is compensated for by an offset (dead time) between the microprocessor system 1 and the timing control 2 . The process control is therefore not processor-specific; processors with different speeds can be used.

Claims (8)

1. Verfahren zur Steuerung eines Pulswechselrichters mittels eines Puls­ mustergenerators, der über ein Rechnersystem (µP) Pulsmuster erzeugt, aus denen die Zünd-/Löschbefehle für den Pulswechselrichter abgeleitet werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
  • - im Speicher des Mikroprozessors (1) sind die unterschiedlichen Takt­ arten für den optimalen Betrieb eines Verbrauchers in Abhängigkeit von der Gesamtfrequenz (F1) bei asynchroner und synchroner Taktung in Form von Funktionsgleichungen von Aussteuerung und Winkel im­ plementiert,
  • - die Berechnung der Pulsmuster nach diesen Funktionsgleichungen erfolgt im Mikroprozessor (1) und wird in winkel- oder zeitbezogenen sequen­ tiellen Berechnungsintervallen (Bi) durchgeführt, in die jede Voll­ periode der Ausgabe-Sinusspannung aufgeteilt ist,
  • - das Ergebnis der in einem laufenden Berechnungsintervall (z. B. 0′) erfolgten Berechnung eines ersten Teil-Pulsmusters wird jeweils erst nach Zwischenspeicherung in einer Zeitablaufsteuerung (2) von dieser in dem folgenden Berechnungsintervall (z.B. 1′) - in der bereits eine neue Berechnung für ein anschließendes Teil-Pulsmuster erfolgt - in das erste Teil-Pulsmuster umgesetzt und ausgegeben,
  • - Berechnung und Ausgabe der jeweils folgenden Teil-Pulsmuster schließen sich zeitversetzt kontinuierlich an.
1. Method for controlling a pulse-controlled inverter by means of a pulse pattern generator, which generates pulse patterns via a computer system (µP) from which the ignition / delete commands for the pulse-controlled inverter are derived, characterized by the following features:
  • - In the memory of the microprocessor ( 1 ), the different clock types are implemented for the optimal operation of a consumer as a function of the overall frequency (F1) with asynchronous and synchronous clocking in the form of functional equations of modulation and angle,
  • - The calculation of the pulse pattern according to these functional equations takes place in the microprocessor ( 1 ) and is carried out in angular or time-related sequential calculation intervals (Bi) into which each full period of the output sine voltage is divided,
  • - The result of the calculation of a first partial pulse pattern that is carried out in a running calculation interval (e.g. 0 ') is only after buffering in a time control ( 2 ) of this in the following calculation interval (e.g. 1') - in which one new calculation for a subsequent partial pulse pattern is carried out - converted into the first partial pulse pattern and output,
  • - The calculation and output of the following partial pulse patterns follow each other continuously with a time delay.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsmuster für die einzelnen Phasen des Pulswechselrichters separat berechnet und ausgegeben werden. 2. The method according to claim 1, characterized, that the pulse pattern for the individual phases of the pulse inverter be calculated and issued separately.   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über die nachgeschaltete Zeit-Ablaufsteuerung (2), die auf die Basiszeit des Mikroprozessors (1) normiert ist, die Rechenzeit des µP (1) ausgeglichen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the computing time of the µP ( 1 ) is compensated for via the downstream time sequence control ( 2 ), which is standardized to the base time of the microprocessor ( 1 ). 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit-Ablaufsteuerung (2) jeweils aus einem FIFO-Speicher (3) mit nachgeschaltetem Timer (4) und einer Steuerung (5) besteht, wobei die im FIFO-Speicher (3) zwischengespeicherten Datenworte für das be­ rechnete Teil-Pulsmuster erst nach definiertem Zeitablauf des mit Rechensystemtakt betriebenen Timers (4) an die Steuerung (5) übergeben und dort daraus das Teil-Pulsmuster abgeleitet und strangweise ausge­ geben wird.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the time sequence controller ( 2 ) each consists of a FIFO memory ( 3 ) with a downstream timer ( 4 ) and a controller ( 5 ), the in the FIFO memory ( 3 ) cached data words for the calculated partial pulse pattern are only transferred to the controller ( 5 ) after a defined period of time of the timer ( 4 ) operated with the computing system clock, and from there the partial pulse pattern is derived and output in strings. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die im FIFO-Speicher (3) zwischengespeicherten Datenworte die Impuls- und Lückenbreiten der Teil-Pulsmuster in der Steuerung (5) sequentiell erzeugt werden.5. The method according to claim 4, characterized in that the pulse and gap widths of the partial pulse pattern are generated sequentially in the controller ( 5 ) via the data words buffered in the FIFO memory ( 3 ). 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem umgesetzten Datenwort die Steuerung (5) den Timer (4) zu­ rücksetzt und das nächste Datenwort vom FIFO-Speicher (3) abruft.6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that with each converted data word, the controller ( 5 ) resets the timer ( 4 ) and retrieves the next data word from the FIFO memory ( 3 ). 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Zeit-Ablaufsteuerungen (2) der einzelnen Phasen durch einen gemeinsamen Synchronisationsimpuls vom µP (1) synchroni­ siert werden, beim synchronen Takt mit jedem Berechnungsintervall (Bi) und beim synchronen Takt bei jedem 360°-Periodendurchgang. 7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that the different time sequencers ( 2 ) of the individual phases are synchronized by a common synchronization pulse from the µP ( 1 ), the synchronous clock with each calculation interval (Bi) and the synchronous Clock every 360 ° cycle. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den zwischengespeicherten Datenwörtern, ein Bit die Valenz und die restlichen Bits die zeitliche Länge bezogen auf die vereinbarte Basiszeit darstellen und daß das jeweils letzte Datenwort eines Be­ rechnungsintervalls (Bi) eine Konstante mit der zu dem vorausgegangenen Datenwort passenden Valenz darstellt.8. The method according to claims 1 to 7, characterized, that in the cached data words, one bit the valence and the remaining bits the length of time related to the agreed Represent base time and that the last data word of a Be calculation interval (Bi) a constant with that of the previous one Data word represents appropriate valence.
DE19893932510 1989-09-26 1989-09-26 Controlling in pulsed current converter or inverter - using microprocessor with stored pulse mode to calculate required pulse pattern for pulse pattern generator Granted DE3932510A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19893932510 DE3932510A1 (en) 1989-09-26 1989-09-26 Controlling in pulsed current converter or inverter - using microprocessor with stored pulse mode to calculate required pulse pattern for pulse pattern generator
NO90904163A NO904163L (en) 1989-09-26 1990-09-25 PROCEDURE FOR CONTROLING A SCRATCH EXCHANGE RIGHTS USING A SCRATCH GENERATOR.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19893932510 DE3932510A1 (en) 1989-09-26 1989-09-26 Controlling in pulsed current converter or inverter - using microprocessor with stored pulse mode to calculate required pulse pattern for pulse pattern generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3932510A1 true DE3932510A1 (en) 1991-04-04
DE3932510C2 DE3932510C2 (en) 1993-08-26

Family

ID=6390457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19893932510 Granted DE3932510A1 (en) 1989-09-26 1989-09-26 Controlling in pulsed current converter or inverter - using microprocessor with stored pulse mode to calculate required pulse pattern for pulse pattern generator

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE3932510A1 (en)
NO (1) NO904163L (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD209065A1 (en) * 1982-08-27 1984-04-18 Wolfgang Winkler METHOD AND ARRANGEMENT FOR OPERATING THE VALVES OF THE INVERTER OF A PULSE INVERTER
DE3700690A1 (en) * 1986-01-11 1987-09-10 Hitachi Ltd Device for controlling a power converter
EP0248449A1 (en) * 1986-06-06 1987-12-09 MSI Technik GmbH Polyphase inverter circuit
DE3738694A1 (en) * 1987-11-12 1989-06-08 Licentia Gmbh Method and arrangement for controlling a pulse-controlled invertor by means of a pulse-pattern generator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD209065A1 (en) * 1982-08-27 1984-04-18 Wolfgang Winkler METHOD AND ARRANGEMENT FOR OPERATING THE VALVES OF THE INVERTER OF A PULSE INVERTER
DE3700690A1 (en) * 1986-01-11 1987-09-10 Hitachi Ltd Device for controlling a power converter
EP0248449A1 (en) * 1986-06-06 1987-12-09 MSI Technik GmbH Polyphase inverter circuit
DE3738694A1 (en) * 1987-11-12 1989-06-08 Licentia Gmbh Method and arrangement for controlling a pulse-controlled invertor by means of a pulse-pattern generator

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DD-Z.: Elektrie, Berlin 39 (1985) H. 5, S.181-183 *
DE-Z.: Regelungstechnische Praxis 22.Jahrg. 1980, H.5, S.145-150 *

Also Published As

Publication number Publication date
NO904163D0 (en) 1990-09-25
DE3932510C2 (en) 1993-08-26
NO904163L (en) 1991-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2619714C2 (en)
DE10248690B4 (en) Method for synchronizing a plurality of electric drive units
DE3213057A1 (en) METHOD AND ARRANGEMENT FOR REGULATING A WORKING FLOW
EP0857119B1 (en) Controller for devices driven by linear motors
DE2304229B2 (en) Process for supplying three-phase motors via self-controlled and load-controlled static thyristor converters
DE3932510A1 (en) Controlling in pulsed current converter or inverter - using microprocessor with stored pulse mode to calculate required pulse pattern for pulse pattern generator
DE69027247T2 (en) Power control device for heating elements
DE1488105A1 (en) Generator for a variable frequency
EP0137936A1 (en) Interference current therapy apparatus
EP0479265A2 (en) Controllable frequency generator
DE2742973A1 (en) DEVICE FOR THE CONTROLLED POWER SUPPLY OF DC DRIVES
DE4426764C2 (en) Method for controlling a pulse-controlled inverter using control commands from a pulse pattern generator
DE2911391A1 (en) METHOD AND EQUIPMENT FOR CONTROLLING A SWITCHING ARRANGEMENT
DE3204266C2 (en)
EP0142649A2 (en) Method and device for driving the switches of a polyphase inverter, in particular of a transistor inverter
DE2459721A1 (en) SPEED CONTROLLER FOR INDUCTION MOTORS
DE1437154B2 (en) Circuit arrangement for synchronizing the speed of a synchronous motor to the frequency of a reference oscillator
DE2234547A1 (en) CIRCUIT TO FEED AT LEAST ONE INDUCTION MOTOR
WO1987007788A1 (en) Multiphase inverter circuit
DE2144180A1 (en) Control system for a constant speed drive
DE2932791A1 (en) Constant voltage supply for pulsating load - has voltage set immediately before pulse load appears by advancing or retarding edge of current pulse
EP0474032B1 (en) Method and device for the generation of a synchronous pulse pattern with fractional pulse number
DE2337960A1 (en) D.C. HV generator with diode and capacitor HV cascade - is supplied from mains via input transformer over triac controlled by comparator
DE2006362A1 (en) Circuit arrangement for synchronizing control of AC motors
DD282334B5 (en) METHOD FOR THE NETWORK SYNCHRONIZATION OF PHASE CONTROLLED PLACEMENTS, ESPECIALLY NETWORKED MOTORS

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLERCHRYSLER RAIL SYSTEMS GMBH, 13627 BERLIN, D

8339 Ceased/non-payment of the annual fee