DE4228004C2 - Steuervorrichtung für einen Induktionsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen Induktionsmotor mit einem Wechselrichter, einer Stromfühler aufweisenden Schaltung zur Wirkstromerfassung und einer Frequenzkorrektur-Rechenschaltung, die eine Dif­ ferenz zwischen dem erfaßen Wirkstrom und einem voreinge­ stellten Stromgrenzwert bildet und daraus ein mit dem Vor­ zeichen des Wirkstroms versehenes Zwischensignal erzeugt.

Aus der EP-A-0 283 945 ist eine derartige Steuervorrich­ tung für Elektrowerkzeuge bekannt, bei der ein Drehstrom­ motor entsprechend einer optimierten Kennlinie in Form von vorbestimmten Frequenz- und Amplitudenwerten des Motor­ stroms mittels eines Umrichters gesteuert wird. Dabei wird eine gezielte Steuerung des Motorstroms zur Veränderung des Arbeitspunktes auf der Kennlinie nur dann vorgenommen, wenn mittels eines Lastsensors bei Spitzenlast eine Über­ schreitung eines entsprechenden Grenzwerts ermittelt wird. Zur Vermeidung einer Überlastung des Asynchronmotors wird dabei die Frequenz des Motorstroms reduziert. Darüber hin­ aus kann aus der Stromflußrichtung des Motors mittels ei­ ner im Gleichstromkreis des Wechselrichters angeordneten Schaltvorrichtung der Motor- bzw. Generatorbetrieb des Wechselstrommotors ermittelt werden.

Zudem ist aus der US-A-4 767 976 eine Steuerung für einen Antrieb mit einem Asynchronmotor und einem Pulswechsel­ richter bekannt, bei der der Asynchronmotor mit einer va­ riablen Spannung und einer variablen Frequenz gespeist wird. Dabei wird der lastabhängige Strom aus der Stromauf­ nahme des Asynchronmotors bestimmt. Die Frequenz des Puls­ wechselrichters wird mittels einer Frequenzeinstellein­ richtung auf einen bestimmten Wert eingestellt und in Ab­ hängigkeit von einer aus dem aufgenommenen Strom des Asyn­ chronmotors berechneten stromproportionalen Korrektur­ größe korrigiert. In gleicher Weise wird eine Magnetflußkorrekturgröße berechnet. Wird sodann ermittelt, daß der erfaßte Strom kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, so wird einer Steuereinrichtung ein Frequenzsteuer­ signal, das aus der Addition der Pulswechselrichter- Ausgangsfrequenz und der Korrekturgröße berechnet wird, sowie ein aus der Magnetflußkorrekturgröße berechnetes Spannungssignal zugeführt und der Pulswechselrichter auf der Basis der Steuersignale zur gezielten Beeinflussung des Betriebs des Asynchronmotors entsprechend angesteuert.

Außerdem offenbart die US-A-4 689 543 eine Steuervorrich­ tung zur frequenzmäßigen und spannungsmäßigen Steuerung eines Wechselrichters für den Betrieb eines Wechselstrommo­ tors aus einer Gleichstromquelle. Zur Vermeidung von sehr großen Strömen während des Anlaufs des Wechselstrommotors werden die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters und die Ausgangswechselspannung in Abhängigkeit vom aktuellen Mo­ torstrom gesteuert. Zu diesem Zweck wird der Motorstrom erfaßt und ein die Größe des Motorstroms kennzeichnendes Signal gebildet. Mittels eines Überstromsensors kann ein Überstrom in Relation zu einem Schwellenwert erfaßt wer­ den. Überschreitet der Motorstrom den vorbestimmten Schwellenwert, so wird der Wechselrichter mittels eines Frequenzsignals und eines Spannungssignals entsprechend der Größe der Überschreitung des Schwellenwerts durch den Motorstrom derart angesteuert, daß die Spannung und die Frequenz des der Versorgung des Wechselstrommotors dienen­ den Wechselrichters zur Vermeidung des Überstroms vermin­ dert und ein stabiler Zustand erreicht wird.

Weiterhin zeigt Fig. 3 eine Induktionsmotor- Steuervorrichtung nach dem Stand der Technik, wie sie bei­ spielsweise in der JP-A63-77398 offenbart ist. Fig. 3 zeigt einen Induktionsmotor 2, Stromfühler 3u und 3w zum Messen von Motorklemmenströmen (Primärströmen) des Induktionsmotors 2, einen Ständerfrequenz-(Primärfrequenz-)Sollwertgeber 20, einen Stromrichter 22 zum Umsetzen von dreiphasigem Wechselstrom in Gleichstrom, einen Kondensator 23 zum Glätten des Gleichstroms, einen Wechselrichter 24 zum Umsetzen des Gleichstroms in Wech­ selstrom mit veränderbarer Spannung und veränderbarer Fre­ quenz, eine Treiberschaltung (Schaltglied) 25 zum Ansteuern von Hauptschalte­ lementen in dem Wechselrichter und eine Steuerschaltung 30.

Die Steuerschaltung 30 enthält einen Mikrocomputer 31 für das Ausführen der Steuerung, eine Verstärkerschaltung 32 zum Verstärken der Schaltsignale aus dem Mikrocomputer 31 und zum Abgeben der verstärkten Signale an das Schalt­ glied 25, eine Strommeßschaltung 33, die aus Primärströmen I1u und I1w für zwei Phasen einen Primärstrom I1v = -(I1u + I1w) bildet und für jedes der Signale Absolutwerte Iu, Iv und Iw erzeugt, und eine Abfrage/Halteschaltung 34 zum Speichern der Absolutwertsignale Iu, Iv und Iw aus der Strommeßschaltung 33 auf Abfragesignale Su, Sv und Sw aus dem Mikrocomputer 31 hin, wobei der gespeicherte Wert ein Spitzenwert der Wirkkomponente des Primärstroms ist.

Die Steuerschaltung 30 enthält ferner eine Wirkstromkompo­ nentenmeßschaltung 35, einen Vergleicher 36, einen Geber für den Stromgrenzwert (Überstrom­ einstelleinrichtung) 37, eine Weich-Anlauf/Auslauf- Schaltung 38 zum Erzeugen einer Rampenfunktion bzw. linear ansteigenden Spannung mit einer voreingestellten Zeit und einen Oszillator 39 zum Erzeugen einer Impulsfolge proportional zu dem Aus­ gangssignal der Anlauf/Auslauf-Schaltung 38, wobei das Aus­ gangssignal A die Ausgangsspannung des Wechselrichters 24 bestimmt, während ein Ausgangssignal B des Oszillators 39 die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 24 bestimmt.

Als nächstes wird anhand von Fig. 2 das Prinzip erläutert, nach dem der Primärstrom zu einem derart bestimmten Zeitpunkt abgefragt wird, daß die Wirkkomponente des Primärstroms erfaßt werden kann. Fig. 2 zeigt die Klemmenspannung (Primär­ spannung) V1u der Phase U und eine Wirkkomponente Iup sowie eine Blindkomponente Iuq des Primärstroms I1u der Phase U. R ist der dem Leistungsfaktor entsprechende Winkel.

Im stationären Zustand gilt folgende Gleichung:

I1u = I1 sin (ωt - R)
= Iup + Iuq
= I1 cos R sin ω1t + I1 sin R sin (ω1t - π/2) (1)

wobei V1u=V1 sin ω1t gilt.

Das heißt, die Wirkkomponente Iup des Primärstroms U1u ist gleichphasig mit der Primärspannung V1u, während die Blind­ komponente Iuq in bezug auf die Primärspannung V1u um 90° nacheilt. Infolgedessen ist es ersichtlich, daß dann, wenn das Signal für I1u zu den Zeitpunkten 90° und 270° in bezug auf die Phase von V1u abgefragt wird, der Spitzenwert der Wirkkomponente Iup erfaßt werden kann.

Da ferner die Primärspannung V1v der Phase V in bezug auf V1u um 120° nacheilt, kann der Spitzenwert der Wirkkomponente Ivp erfaßt werden, wenn das Signal für I1v zu den Zeitpunkten 30° und 210° in bezug auf die Phase von V1u abgefragt wird, und da die Primärspannung V1w der Phase W in bezug auf V1u um 120° voreilt, kann der Spitzenwert der Wirk­ komponente Iwp erfaßt werden, wenn das Signal für I1w zu den Zeitpunkten 150° und 330° in bezug auf die Phase von V1u abgefragt wird.

Als nächstes wird die Funktion der Steuereinrichtung nach dem Stand der Technik beschrieben.

Der Mikrocomputer 31 nimmt das Ausgangssignal A der Weich- Anlauf/Auslauf-Schaltung 38 und das Ausgangssignal B des Oszillators 39 auf und berechnet Sollwerte V1u*, V1v* und V1w* für die von dem Wechselrichter 24 abzugebenden Pri­ märspannungen, wobei der Mikrocomputer gemäß den Sollwer­ ten Schaltsignale erzeugt und abgibt. Dann werden nach dem vorstehend beschriebenen Erfassungsprinzip die Abfragesi­ gnale Su, Sv und Sw abgegeben, um Spitzenwerte der Wirkkomponenten der Primärströme in bezug auf die Phase von V1u* zu erfassen.

Als nächstes hält die Abfrage/Halteschaltung 34 synchron mit den Abfragesignalen Su, Sv und Sw die Absolutwerte der Primärströme aus der Strommeßschaltung 33 fest. Darauffol­ gend wird der über die Wirkstromkomponenten-Meßschaltung 35 ausgegebene Spitzenwert des Wirkstroms durch den Vergleicher 36 mit dem eingestellten Wert für den Überstrom verglichen. Als Folge wird dann, wenn der Spitzenwert des Wirkstroms größer ist, an die Weich- Anlauf/Auslauf-Schaltung 38 ein Steuersignal zum Verrin­ gern der Änderungsgeschwindigkelt der Rampenfunktion aus der Schaltung 38 abgegeben.

Dann werden die Amplitude und die Frequenz der in dem Mi­ krocomputer 31 berechneten Sollwerte V1u*, V1v* und V1w* für die Primärspannungen leicht geändert, wodurch der An­ stieg des Wirkstroms unter­ drückt wird.

Die Induktionsmotor-Steuervorrichtung nach dem Stand der Technik ist gemäß der vorstehenden Beschreibung derart gestaltet, daß der Spitzenwert der Wirkkomponente des Primärstroms erfaßt wird und die Anstiegsrate bzw. Steilheit der von der Anlauf/Auslauf-Schaltung 38 abgegebe­ nen Rampenfunktion derart verringert wird, daß der Spitzenwert nicht den im voraus eingestellten Grenzwert übersteigt.

Bei dem stationären Zustand, bei dem sich der Leistungs­ faktorwinkel nicht ändert, kann die Wirkkomponente des Primärstroms genau erfaßt werden, während sie bei dem Übergangszustand, bei dem sich der Leistungsfaktor innerhalb einer Periode der Primärspannung ändert, nicht genau erfaßt werden kann, so daß die Strombegrenzung in dem Fall schwierig ist, daß der Induktionsmotor plötzlich beschleu­ nigt wird.

Da ferner bei der Induktionsmotor-Steuervorrichtung nach dem Stand der Technik die Strombegrenzung nur bei dem Lei­ stungslaufzustand vorgenommen wird, kann die Strombegren­ zung während einer Nutzbremsperiode bis zum Anhalten des Induktionsmotors aus dem Drehzustand nicht ausgeführt wer­ den, wenn nicht irgendeine Maßnahme getroffen wird.

Ferner muß zum Schützen des Wechselrichters 24 vor Über­ strom der Spitzenwert des Primärstroms begrenzt werden, jedoch ist in dem Fall, daß in dem Primärstrom eine Blind­ komponente enthalten ist, die Begrenzung des Spitzenwerts des Primärstroms allein durch Begrenzen des Spitzenwerts der Wirkkomponente schwierig.

Zudem sprechen die vorstehend genannten Schaltungen gemäß dem Stand der Technik nur langsam auf Änderungen beim Mo­ torbetrieb und daraus resultierende Stromänderungen an.

Zum Lösen der vorstehend genannten, beim Stand der Technik auftretenden Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, für einen Induktionsmotor eine Steuervorrichtung zu schaffen, die schnell auf Stromänderungen anspricht und mit der durch stetige Strombegrenzung der Induktionsmotor und ein Wechselrichter nicht nur bei dem stationären Be­ trieb, sondern auch bei einem plötzlichen Beschleunigen oder Verlangsamen oder bei einer Nutzbremsung vor Über­ strom geschützt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Steu­ ervorrichtung für einen Induktionsmotor mit: einem Wech­ selrichter, einer Stromfühler aufweisenden Schaltung zur Wirkstromerfassung und einer Frequenzkorrektur-Rechen­ schaltung, die eine Differenz zwischen dem erfaßten Wirk­ strom und einem voreingestellten Stromgrenzwert bildet und daraus ein mit dem Vorzeichen des Wirkstroms versehenes Zwischensignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstrom aus den mittels der Stromfühler erfaßten Motor­ klemmströmen ermittelt wird, die Frequenzkorrektur- Rechenschaltung weiterhin einen Signalwähler, der bei po­ sitiver Differenz das Zwischensignal und bei negativer Differenz den Nullpegel wählt, einen weiteren Signalwäh­ ler, der bei positiver Differenz das Zwischensignal und bei negativer Differenz ein Rückführsignal wählt, einen Verstärker zum Verstärken des Ausgangssignals des Signal­ wählers, einen Integrator zum Integrieren des Ausgangssi­ gnals des weiteren Signalwählers, ein Proportionalglied, das das Ausgangssignal des Integrators mit einem negativen Koeffizenten multipliziert und den Multiplikationswert als Rückführungssignal abgibt, und einen Addierer, der die Ausgangssignale des Integrators und des Verstärkers ad­ diert und den Additionswert als Frequenzkorrekturwert ab­ gibt, aufweist, und ein Subtrahierer den Frequenzkorrek­ turwert von einem vorgegebenen Frequenzsollwert subtra­ hiert und den Subtraktionswert als Ausgangsfrequenz abgibt.

Außerdem wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuervorrichtung gemäß Patentanspruch 2.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert:

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der erfin­ dungsgemäßen Steuervorrichtung gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel.

Fig. 2 ist eine erläuternde Darstellung des Prinzips zur Erfassung einer Wirkkomponente von Primärstrom in einer Steuervorrichtung nach dem Stand der Technik.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Steuer­ vorrichtung nach dem Stand der Technik.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer Strom­ komponenten-Rechenschaltung nach Fig. 1.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Fre­ quenzkorrektur-Rechenschaltung nach Fig. 1.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer Span­ nungskomponentensollwert-Rechenschaltung nach Fig. 1.

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer Primär- Spannungssollwert-Rechenschaltung nach Fig. 1.

Fig. 8 ist eine erläuternde Darstellung für das Prinzip bei der Korrektur einer Primärfrequenz.

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild der erfin­ dungsgemäßen Steuervorrichtung gemäß einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel.

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer Strom­ komponenten-Rechenschaltung nach Fig. 9.

Fig. 11 ist ein Blockschaltbild einer Fre­ quenzkorrektur-Rechenschaltung nach Fig. 9.

Fig. 12 ist ein Blockschaltbild der erfin­ dungsgemäßen Steuervorrichtung gemäß einem weiteren Ausfüh­ rungsbeispiel.

Fig. 13 ist ein Blockschaltbild einer Span­ nungskomponentensollwert-Rechenschaltung nach Fig. 12.

Zuerst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 4 bis 7 die Gestaltung der Steuervorrichtung gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel beschrieben.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der ganzen Steuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In Fig. 1 ist mit 1 ein einem Induktionsmotor 2 vorgeschalteter Umrichter (Leistungswand­ lerschaltung) bezeichnet, der Wechselstrom mit veränderbarer Spannung und veränderbarer Frequenz abgibt und der bei­ spielsweise einen Wechselrichter 24 und dessen Impuls­ breitenmodulationsschaltung nach dem Stand der Technik enthält. Mit 4 ist eine Stromkomponenten-Rechenschal­ tung zum Berechnen einer ersten Stromkomponente gemäß einer Ausgangsfrequenz und einem dem Induktionsmotor 2 zugeführten Primärstrom bezeichnet, mit 21 ist eine Stromeinstellvor­ richtung bezeichnet und mit 5 ist eine an die Stromkomponen­ ten-Rechenschaltung 4 und die Stromeinstellvorrichtung 21 angeschlossene Frequenzkorrektur-Rechenschaltung zum Berech­ nen eines Frequenzkorrekturwertes Δf bezeichnet.

Die Steuervorrichtung enthält ferner einen Subtrahierer 6, der von einem vorgegebenen Frequenz-Sollwert f1* aus einem Fre­ quenz-Sollwertgeber 20 den Frequenzkorrekturwert Δf aus der Frequenzkorrektur-Rechenschaltung 5 subtrahiert und die Ausgangsfrequenz bzw. ein Frequenzausgangssignal f1 abgibt, eine an den Subtrahierer 6 angeschlossene Spannungskomponen­ tensollwert-Rechenschaltung 7 zum Berechnen eines Primär­ spannungskomponenten-Sollwertes V1g* gemäß dem Frequenzausgangs­ signal f1 und eine an den Subtrahierer 6 und die Spannungskom­ ponentensollwert-Rechenschaltung 7 angeschlossene Primär­ spannungssollwert-Rechenschaltung 8, die von dem Frequenz­ ausgangssignal f1 und dem Primärspannungskomponenten-Sollwert V1g* einen Sollwert für die an den Induktionsmotor 2 anzulegende Primärspannung berechnet.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau der Stromkomponenten-Rechenschaltung 4 ausführlich darstellt. Gemäß Fig. 4 enthält die Stromkomponenten-Rechenschaltung 4 Eingangsanschlüsse 40 und 41, die an Stromfühler 3u und 3v angeschlossen sind, einen an den Subtrahierer 6 angeschlos­ senen Eingangsanschluß 42, einen Orthogonalkomponenten-Rechenteil 43 bis 46, bestehend aus Skalierern 43 bis 45 und einem Addie­ rer 46, einen Winkelausgabeteil 47 bis 49, bestehend aus einem Spannung/Frequenz- bzw. V/f-Umsetzer 47, einem Zähler 48 und einem Festspeicher (ROM) 49, einen Stromkomponenten-Generatorteil 50 bis 52, bestehend aus multiplizierenden Digital/Analog- bzw. D/A-Wandlern 50 und 51 und einem Subtrahie­ rer 52, und einem an den Subtrahierer 52 angeschlossenen Ausgangsanschluß 53.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das ausführlich den Aufbau der Frequenzkorrektur-Rechenschaltung 5 zeigt. Gemäß Fig. 5 enthält die Frequenzkorrektur-Rechenschaltung einen an die Stromeinstellvorrichtung 21 angeschlossenen Eingangsanschluß 55, einen an die Stromkomponenten-Rechenschaltung 4 ange­ schlossenen Eingangsanschluß 56, eine Absolutwertschaltung 57, einen Subtrahierer 58, Vorzeichen- bzw. Polaritätsentscheidungsschaltun­ gen 59 und 61, Skalierer 60 und 67, Signalwähler 62 bis 64, einen Verstärker 65, einen Integrator 66, einen Addierer 68 und einen an den Addierer 68 angeschlossenen Ausgangsan­ schluß 69.

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das ausführlich die Span­ nungskomponentensollwert-Rechenschaltung 7 zeigt. Gemäß Fig. 6 enthält die Spannungskomponentensollwert-Rechenschaltung 7 einen an den Subtrahierer 6 angeschlossenen Eingangsanschluß 70, einen A/D-Wandler 71, einen Festspeicher (ROM) 72, einen D/A-Wandler 73 und einen an den D/A-Wandler 73 angeschlosse­ nen Ausgangsanschluß 74.

Ferner ist Fig. 7 ein Blockschaltbild, das ausführlich den Aufbau der Primärspannungssollwert-Rechenschaltung 8 zeigt. Gemäß Fig. 7 enthält die Primärspannungssollwert-Rechen­ schaltung 8 einen an die Spannungskomponentensollwert- Rechenschaltung 7 angeschlossenen Eingangsanschluß 75, einen an den Subtrahierer 6 angeschlossenen Eingangsanschluß 76, einen Winkelausgabeteil 77 bis 79, bestehend aus einem V/f-Umsetzer 77, einem Zähler 78 und einem Festspeicher (ROM) 79, einen Orthogonalkomponentenausgabeteil 80 und 81, bestehend aus multiplizierenden D/A-Wandlern 80 und 81, einen Primärspannungsollwert-Generatorteil 82 bis 87, bestehend aus Skalierern 82, 83, 85 und 87 und Subtrahierern 84 und 86, einen an den Skalierer 83 angeschlossenen Ausgangsanschluß 88, einen an den Skalierer 85 angeschlossenen Ausgangsanschluß 89 und einen an den Skalierer 87 angeschlossenen Ausgangsanschluß 90.

Vor der Beschreibung der Funktion des ersten Ausführungsbei­ spiels wird das erfindungsgemäße Stromberechnungssystem beschrieben. Bekanntermaßen können dem Induktionsmotor 2 zugeführte Motorklemmen- bzw. Primärströme I1u und I1v in Komponenten I1α und I1β auf ständerfesten, orthogonalen Koordinatenachsen (α und β) nach fol­ genden Gleichungen transformiert werden:

Ferner können bekanntermaßen die Stromkomponenten I1α und I1β auf den ständerfesten α-β-Koordinatenachsen in Komponenten I1d und I1q auf mit einer Ausgangsfrequenz f1 drehende Koordinatenachsen (d und q) nach folgenden Gleichungen transformiert werden:

I1d = I1α · cos R1 + I1β · sin R1

I1q = -I1α · sin R1 + I1β · cos R1  (3)

mit

R1 = ∫ (2πf1) dt

Andererseits gelten gleichartige Bedingungen auch für die Spannung und es können dann, wenn die Bedingungen für das Bestimmen von Primärspannungen V1u, V1v und V1w aus Span­ nungskomponenten V1α und V1β auf den α-β-Koordinatenachsen aus den Gleichungen (2) hergeleitet werden, die folgenden Gleichungen erhalten werden:

Wenn ferner ein Zusammenhang zum Bestimmen der Spannungskom­ ponenten V1α und V1β auf den α-β-Koordinatenachsen aus Spannungskomponenten V1d und V1q auf den d-q-Koordinaten­ achsen aus den Gleichungen (3) abgeleitet wird, ergeben sich folgende Gleichungen:

V1α = V1d · cos R1 - V1q · sin R1

V1β = V1d · sin R1 + V1q · cos R1 (5)

Infolgedessen wird dann, wenn von der Spannungskomponenten­ sollwert-Rechenschaltung 7 als Primärspannungskomponenten- Sollwert ein q-Achsen-Sollwert V1q* abgegeben wird, die q- Achsen-Komponenten I1q des Primärstroms zu einer Stromkompo­ nente mit der gleichen Phase wie der Primärspannungskompo­ nenten-Sollwert, nämlich zu einer ersten Stromkomponente. Da ferner die d-Achsen-Komponente und die q-Achsen-Komponente um 90° phasenverschoben sind, wird die d-Achsen-Komponente I1d des Primärstroms zu einer Stromkomponente, die gegenüber dem Primärspannungskomponenten-Sollwert um 90° phasenver­ schoben ist, d. h., zu einer zweiten Stromkomponente.

Hierbei ist es ersichtlich, daß die d-Achsen-Komponente I1d und die q-Achsen-Komponente I1q des Primärstroms unter Anwendung der Gleichungen (2) und (3) aus den Primärströmen I1u und I1v und der Ausgangsfrequenz f1 berechnet werden können.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 7 die Funktion der Steuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungs­ beispiel beschrieben.

Gemäß Fig. 4 wird von dem Subtrahierer 52 der Wirkstrom bzw. die erste Strom­ komponente, nämlich die q-Achsen-Komponente I1q des Primär­ stroms ausgegeben. D.h., wenn aus den Stromfühlern 3u und 3v jeweils über die Eingangsanschlüsse 40 und 41 die Motorklemmen- bzw. Primär­ ströme I1u und I1v eingegeben werden, werden durch die Skalierer 43 bis 45 und den Addierer 46 die Berechnungen gemäß den Gleichungen (2) ausgeführt und aus dem Skalierer 43 und dem Addierer 46 jeweils die α-Achsen-Komponente I1α bzw. die β-Achsen-Komponente I1β des Motorklemmen- bzw. Primärstroms ausgege­ ben.

Wenn andererseits aus dem Subtrahierer 6 die Ausgangsfre­ quenz f1 als analoge Größe über den Eingangsanschluß 42 in den V/f-Wandler 47 eingegeben wird, wird eine Impulssignal­ folge mit einer zur Ausgangsfrequenz f1 proportionalen Frequenz erhalten und durch den Zähler 48 der einen Zeitin­ tegralwert der Ausgangsfrequenz f1 darstellende Winkel R1 als digitale Größe berechnet, die als Adresse in den Fest­ speicher 49 eingegeben wird, in dem Werte sinR1 und cosR1 gespeichert sind. Dann werden die digitalen Größen sinR1 und cosR1 aus dem Festspeicher 49 ausgegeben.

Wenn dann die α-Achsen-Komponente I1α und die β-Achsen- Komponente I1β des Motorklemmen- bzw. Primärstroms aus dem Skalierer 43 und dem Addierer 46 sowie die digitalen Größen sinR1 und cosR1 aus dem Festspeicher 49 in die multiplizierenden D/A-Wandler 50 und 51 eingegeben werden, multipliziert werden, der Analog­ umsetzung unterzogen werden und dann in dem Subtrahierer 52 eingegeben werden, werden die Berechnungen gemaß den Glei­ chungen (3) ausgeführt, wodurch der Wirkstrom bzw. die erste Stromkomponente I1q berechnet und aus dem Ausgangsanschluß 53 ausgegeben wird.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 das Prinzip der Bestimmung der Polarität eines Frequenzkorrekturwertes Δf in der in Fig. 5 gezeigten Frequenzkorrektur-Rechenschal­ tung 5 erläutert. Es ist bekannt, daß bei einer plötzlichen zeitlichen Änderung eines vorgegebenen Frequenz-Sollwertes f1* die Neigung zum Entstehen eines Überstromstoßes infolge eines Anstiegs des Spitzenwertes des Motorklemmen- bzw. Primärstroms besteht. In einem solchen Fall muß zum Verringern des Spitzenwertes des Motorklemmen- bzw. Primärstroms und zum Verhindern des Überstromstoßes die zeitliche Änderung der Amplitude und Frequenz der an den Induktionsmotor 2 angelegten Primärspannung kontinuierlich verlaufen. D.h., die Ausgangsfrequenz f1 muß bei einem nachfolgend beschriebenen V/f-Konstantregelzustand weich verlaufend geändert werden.

Da gemäß Fig. 8(a) für den weichen Verlauf der zeitlichen Änderung der Ausgangsfrequenz f1 bei dem Beschleunigungszu­ stand die Frequenz als Ergebnis der Subtraktion des Fre­ quenzkorrekturwertes Δf von dem vorgegebenen Frequenzsollwert f1* durch den Subtrahierer 6 die Ausgangsfrequenz wird, muß die Polarität des Frequenzkorrekturwertes Δf positiv sein. Im Gegensatz dazu muß bei dem Verlangsamungszustand gemäß Fig. 8(b) die Polarität des Frequenzkorrekturwertes Δf negativ sein.

Da während der Beschleunigung dem Induktionsmotor 2 aus der Leistungswandlerschaltung 1 Energie zugeführt wird, läuft der Induktionsmotor 2 im Motorbetrieb. Da andererseits während der Verlangsamung aus dem Induktionsmo­ tor 2 Energie zu der Leistungswandlerschaltung 1 rückgewon­ nen wird, läuft der Induktionsmotor 2 im Nutzbremsbetrieb. Infolgedessen ist für das Bestimmen der Polarität des Frequenzkorrekturwertes Δf die Entscheidung notwendig, ob der Induktionsmotor im Motor oder im Nutzbremsbetrieb läuft. Wenn aus der Leistungswandler­ schaltung 1 dem Induktionsmotor 2 Leistung zugeführt wird, kann die Leistung P unter Ansetzen der Span­ nungs- und Stromkomponenten im d-q-Koordinatensystem bekanntermaßen durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

P = V1dI1d + V1qI1q (6)

Da bei dieser Erfindung herbeigeführt wird, daß V1d = 0 und V1q = V1q* gilt, ergibt sich folgende Gleichung

P = V1q _* I1q (7)

Da in der Gleichung (7) die Polarität von V1q* bekannt ist, ist ersichtlich, daß die Polarität von I1q erfaßt werden kann, wodurch entschieden werden kann, ob der Induktionsmo­ tor im Leistungslaufzustand oder im Nutzbremszustand ist.

Nun wird die Funktionsbeschreibung fortgesetzt. Gemäß Fig. 5 wird der Frequenzkorrekturwert Δf von dem Addierer 68 ausgegeben. D.h., es werden über den Eingangsanschluß 55 ein Grenzwert Imax mit positiver Polarität aus der Stromein­ stellvorrichtung 21 und über den Eingangsanschluß 56 und die Absolutwertschaltung 57 der Wirkstrom bzw. die erste Stromkomponente I1q aus der Stromkomponenten-Rechenschaltung 4 in den Subtrahierer 58 eingegeben, wodurch eine Abweichung Ie mit dem Absolut­ wert |I1q| = |I1q|-Imax aus dem Subtrahierer 58 erhalten wird. Dann werden von der Polaritätsentscheidungsschaltung 9 ein Polaritätssignal Se für die Abweichung Ie und von dem Skalierer 60 das im Vorzeichen umgekehrte Signal -Ie ausge­ geben. Ferner wird von der Polaritätsentscheidungsschaltung 61 ein Vorzeichen- bzw. Polaritätssignal Sq für I1q abgegeben. Hierbei ist das Vorzeichen- bzw. Polaritätssignal ein zweiwertiges Signal mit dem Pegel niedrig L oder hoch H.

Jeder der Signalwähler 62 bis 64 ist eine Schaltung, die bei dem Eingeben des Vorzeichen- bzw. Polaritätssignals an einem Eingangsanschluß c mit dem Pegel H ein an dem Eingangsanschluß a eingegebenes Signal aus einem Ausgangsanschluß d abgibt und bei dem Pegel L ein an einem Eingangsanschluß b eingegebenes Signal an dem Ausgangsanschluß d abgibt. Falls jeweils an den Eingangsan­ schlüssen a und b des Signalwählers 62 das Signal Ie bzw. -Ie eingegeben wird und an dem Eingangsanschluß c das Signal Sq eingegeben wird, wird von dem Ausgangsanschluß d das Signal Ie abgegeben, wenn I1q positiv ist, d. h., das Signal Sq den Pegel H hat, bzw. das Signal -Ie, wenn I1q negativ ist, d. h., das Signal Sq den Pegel L, hat.

Wenn darauffolgend das Ausgangssignal des Signalwählers 62 in den Eingangsanschluß a des Signalwählers 63, in den anderen Eingangsanschluß b das Signal "0" und in den Ein­ gangsanschluß c das Vorzeichen- bzw. Polaritätssignal Se für Ie eingegeben wird, wird entsprechend dem Vorzeichen bzw. der Polarität des Signals Ie aus dem Ausgangsanschluß d das Ausgangssignal des Signalwählers 62 oder "0" ausgegeben. Wenn das Ausgangssignal des Signalwäh­ lers 62 in den Eingangsanschluß a des Signalwählers 64, in den Eingangsanschluß b das Ausgangssignal des Skalierers 67 und in den Eingangsanschluß c das Vorzeichen- bzw. Polaritätssignal Se für Ie eingegeben werden, wird entsprechend dem Vorzeichen bzw. der Polarität des Signals Ie aus dem Ausgangsanschluß d das Ausgangssignal des Signalwählers 62 oder das Ausgangssignal des Skalierers 67 ausgegeben.

Wenn danach die Ausgangssignale dieser Signalwähler jeweils in den Verstärker 65 bzw. den Integrator 66 eingegeben und verstärkt bzw. integriert werden und dann die Ausgangssigna­ le des Verstärkers 65 und des Integrators 66 durch den Addierer 68 addiert werden, wird dadurch der Frequenzkorrek­ turwert Δf berechnet und aus dem Ausgangsanschluß 69 ausge­ geben. Ferner wird das Ausgangssignal des Integrators 66 in den Skalierer 67 mit dem negativen Koeffizienten -K eingege­ ben.

Die Funktion der in Fig. 5 gezeigten Frequenzkorrektur- Rechenschaltung 5 wird im folgenden in bezug auf den Motorbetrieb (Lei­ stungslaufzustand) und den Nutzbremszustand jeweils gesondert beschrieben.

Falls zunächst bei dem Leistungslaufzustand mit Vorwärts­ beschleunigung der Absolutwert |I1q| von I1q den Grenz­ wert Imax überschreitet, wird von dem Subtrahierer 58 das Abweichungssignal Ie = |I1q|-Imax mit positivem Vorzeichen bzw. positiver Polarität abgegeben. Da andererseits das Vorzeichen bzw. die Polarität von I1q gleichfalls positiv ist, wird von dem Signalwähler 62 das Signal Ie abgegeben.

Ferner stimmen wegen des positiven Vorzeichens bzw. der positiven Polarität des Signals Ie die Ausgangssignale der beiden Signalwähler 63 und 64 mit dem Signal Ie überein. Das Signal Ie wird durch den Verstär­ ker 65 und den Integrator 66 einer Proportional-Integral- Berechnung unterzogen und der bei der Berechnung erhaltene Frequenzkorrekturwert Δf wird aus dem Addierer 68 ausgege­ ben. Da in diesem Fall das Signal Ie positiv ist, wird auch Δf positiv, so daß gemäß Fig. 8(a) die Änderung der Aus­ gangsfrequenz f1 = f1*-Δf verringert wird. Infolgedessen wird der An­ stieg von I1q über den Grenzwert unterdrückt.

Wenn dann I1q abnimmt und das Signal Ie negativ wird, wird das Ausgangssignal des Signalwählers 63 und auch das Aus­ gangssignal des Verstärkers 65 zu "0". Da andererseits das Ausgangssignal des Signalwählers 64 zu dem Ausgangssignal des Skalierers 67 wird, wird der in dem Integrator 66 ge­ speicherte Frequenzkorrekturwert mit der Zeitkonstante K·K1 verringert. D.h., I1q wird kleiner, wodurch der Frequenzkorrekturwert Δf abnimmt und schließlich zu "0" wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß dann, wenn der Absolutwert von I1q den Grenzwert Imax übersteigt, der Frequenzkorrekturwert Δf ansteigt, während dann, wenn der Absolutwert von I1q kleiner als [Imax] wird, der Frequenzkorrekturwert Δf abnimmt.

Falls bei dem Nutzbremszustand der Absolutwert |I1q| von I1q den Grenzwert Imax übersteigt, wird von dem Subtrahierer 58 das Abweichungssig­ nal Ie = |I1q|-Imax mit positivem Vorzeichen bzw. positiver Polarität abgegeben. Da andererseits das Vorzeichen bzw. die Polarität von I1q negativ ist, wird von dem Signalwähler 62 das Signal -Ie abgegeben. Da ferner das Signal Ie positiv ist, stimmen die Ausgangssignale der beiden Signalwähler 63 und 64 mit dem Signal -Ie überein. Durch den Verstärker bzw. den Integrator 66 wird das Signal -Ie der Proportional-Integral-Berechnung unterzogen und der bei der Berechnung erzielte Frequenzkorrekturwert Δf wird aus dem Addierer 68 ausgegeben. Da in diesem Fall das Signal Ie positiv ist, wird Δf negativ, so daß gemäß Fig. 8(b) die Ausgangsfrequenz f1 = f1*-Δf allmählich angehoben wird. Infolgedessen wird der Anstieg von I1q verringert.

Wenn dann I1q abnimmt und das Signal Ie negativ wird, werden die Ausgangssignale des Signalwählers 63 und auch des Ver­ stärkers 65 zu "0". Da andererseits das Ausgangssignal des Signalwählers 64 zu dem Ausgangssignal des Skalierers 67 wird, nimmt der in dem Integrator 66 gespeicherte Frequenz­ korrekturwert mit der Zeitkonstante K·K1 ab. D.h., es ist ersichtlich, daß dann, wenn I1q abnimmt und das Signal Ie negativ wird, der Absolutwert des Frequenzkorrekturwertes Δf abnimmt und schließlich zu "0" wird.

Auf gleichartige Weise wird auch bei dem Leistungslaufzu­ stand und bei dem Nutzbrems­ zustand in Gegendrehrichtung die Ausgangsfrequenz f1 allmählich auf den vorgegebenen Frequenz-Sollwert f1* geändert.

Von der Spannungskomponentensollwert-Rechenschaltung 7 gemäß Fig. 6 wird der Primärspannungskomponenten-Sollwert V1q* ausgegeben. D.h., wenn die von dem Subtrahierer 6 über den Eingangsanschluß 70 als analoge Größe eingegebene Ausgangs­ frequenz f1 durch den A/D-Wandler 71 in eine digitale Größe umgesetzt wird, die dann als Adresse in den Festspeicher 72 eingegeben wird, in welchem Werte von V1q* für f1 als Funk­ tion gespeichert sind, wird der Primärspannungskomponenten- Sollwert V1q* als digitale Größe ausgegeben. Wenn dann in den D/A-Wandler 73 der Primärspannungskomponenten-Sollwert V1q* als digitale Größe eingegeben wird, wird er in eine analoge Größe umgesetzt und dann aus dem Ausgangsanschluß 74 ausgegeben.

Da in diesem Fall gemäß der Darstellung durch die ausgezoge­ ne Linie in dem in Fig. 6 mit 72 bezeichneten Block bei dem Steuersystem, bei dem die Amplitude der Primärspannung, nämlich der Wert V1q zu der Ausgangsfrequenz f1 proportional ist, wird das Verhältnis von V1q zu f1 konstant, so daß dieses Steuersystem als V/f-Konstantregelsystem bezeichnet wird und weitgehend als Steuersystem für den Induktionsmotor 2 verwendet wird. Es ist gleichfalls bekannt, daß bei der Steuerung auf einen konstanten Wert V/f die Amplitude des in dem Induktionsmotor 2 erzeugten primären Magnetflusses unabhängig von der Ausgangsfrequenz auf einen konstanten Wert gesteuert werden kann.

Falls der Wert V/f konstant gehalten wird, entsteht bei der niedrigen Drehzahl ein Problem insofern, als die Amplitude des primären Magnetflusses in dem Induktionsmotor 2 infolge des Spannungsabfalls durch den Widerstand der Primärwicklung abnimmt und das erzeugte Drehmoment geringer wird. In diesem Fall wird im allgemeinen gemäß der Darstellung durch die gestrichelte Linie in dem in Fig. 6 mit 72 bezeichneten Block ein Verfahren angewandt, bei dem im Bereich niedriger Frequenz der Wert von V/f größer angesetzt wird.

Gemäß Fig. 7 werden von der Primärspannungssollwert-Rechen­ schaltung 8 Primärspannungssollwerte V1u*, V1v* und V1w* abgegeben. D.h., aus der Spannungskomponentensollwert- Rechenschaltung 7 wird über den Eingangsanschluß 75 der Primärspannungskomponenten-Sollwert V1q* eingegeben. Wenn andererseits aus dem Subtrahierer 6 über den Eingangsan­ schluß 76 die Ausgangsfrequenz f1 eingegeben wird, werden durch einen vorangehend beschriebenen gleichartigen Vorgang wie in dem entsprechenden Teil der Stromkomponenten-Rechen­ schaltung 4 aus dem Festspeicher 79 die digitalen Werte sinR1 und cosR1 ausgegeben.

Wenn in die multiplizierenden D/A-Wandler 80 und 81 der Primärspannungskomponenten-Sollwert V1q* und die Digitalwer­ te sinR1 und cosR1 eingegeben werden und der Multiplikation und der Analogumsetzung unterzogen werden, werden die Be­ rechnungen gemäß den Gleichungen (5) ausgeführt und die Komponentensollwerte V1α* und V1β* für die α-Achse und die β-Achse der Primärspannung ausgegeben. Darauffolgend werden die Berechnungen gemäß den Gleichungen (4) durch die Skalie­ rer 82, 83, 85 und 87 und die Subtrahierer 84 und 86 ausge­ führt, wodurch an den Ausgangsanschlüssen 88 bis 90 jeweils die Primärspannungssollwerte V1u*, V1v* und V1w* ausgegeben werden.

Wenn dann diese Primärspannungssollwerte V1u*, V1v* und V1w* in die Stromrichter- bzw. Leistungswandlerschaltung 1 einge­ geben werden, erfolgt eine Steuerung in der Weise, daß in einem gleichartigen Vorgang wie bei dem Stand der Technik die Istwerte der an den Induktionsmotor 2 angelegten Primär­ spannung diesen Primärspannungssollwerten V1u*, V1v*, V1w* nachgeführt wer­ den.

Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung beschrieben.

Zunächst wird der Aufbau der Steuervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 11 beschrieben. Fig. 9 ist ein Blockschaltbild der ganzen Steuervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbei­ spiel. In Fig. 9 ist mit 9 eine Stromkomponenten-Rechen­ schaltung bezeichnet, die von einer Ausgangsfrequenz und einem dem Induktionsmotor 2 zugeführten Primärstrom ausge­ hend einen Wirk- und einen Blindstrom bzw. eine erste und eine zweite Stromkomponente berechnet, während mit 10 eine an die Stromkomponenten-Rechenschaltung 9 und eine Stromeinstellvorrichtung 21 angeschlossene Fre­ quenzkorrektur-Rechenschaltung zum Berechnen von Frequenz­ korrekturwerten Δf bezeichnet ist.

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, das ausführlich den Aufbau der Stromkomponenten-Rechenschaltung 9 darstellt. Gemäß Fig. 10 enthält die Stromkomponenten-Rechenschaltung 9 Eingangs­ anschlüsse 92 und 93, die an Stromfühler 3u und 3v ange­ schlossen sind, einen an einen Subtrahierer 6 angeschlosse­ nen Eingangsanschluß 94, einen Orthogonalkomponenten-Rechenteil 94 bis 98, bestehend aus Skalierern 95 bis 97, und einem Addierer 98, einen Winkelausgabeteil 99 bis 101, bestehend aus einem V/f-Umsetzer 99, einem Zähler 100 und einem Festspeicher (ROM) 101, einen Stromkomponenten-Generatorteil 102 bis 107, bestehend aus multiplizierenden D/A-Wandlern 102, 103, 105 und 106, einem Subtrahierer 104 und einem Addierer 107, und an den Subtra­ hierer 104 bzw. den Addierer 107 angeschlossene Ausgangsan­ schlüsse 108 und 109.

Ferner ist Fig. 11 ein Blockschaltbild, das ausführlich die Gestaltung der Frequenzkorrektur-Rechenschaltung 10 zeigt. Gemäß Fig. 11 enthält die Frequenzkorrektur-Rechenschaltung 10 einen an eine Stromeinstellvorrichtung 21 angeschlossenen Eingangsanschluß 112, Eingangsschlüsse 113 und 114, die an die Stromkomponenten-Rechenschaltung 9 angeschlossen sind, Multiplizierer 115 und 116, Addierer 117 und 129, eine Quadratwurzel-Rechenschaltung 118, einen Subtrahierer 119, Vorzeichen- bzw. Polaritätsentscheidungsschaltungen 120 und 122, Skalierer 121 und 128, Signalwähler 123 bis 125, einen Verstärker 126, einen Integrator 127 und einen an den Addierer 129 ange­ schlossenen Ausgangsanschluß 130.

Als nächstes wird die Funktion der Steuervorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11 erläutert. Gemäß Fig. 10 werden von der Stromkomponenten-Rechenschaltung 9 ein Wirk- und ein Blindstrom bzw. eine erste und eine zweite Stromkomponente, nämlich eine q-Achsen-Komponente I1q und eine d-Achsen-Komponente I1d des Motorklemmen- bzw. Primärstroms abgegeben. D.h., wenn über die Eingangsanschlüsse 92 und 93 jeweils aus den Stromfühlern 3u und 3v die Motorklemmen- bzw. Primärströme I1u und I1v eingegeben werden, erfolgt durch die Skalierer 95 bis 97 und den Addierer 98 die Berechnung gemäß den Gleichungen (2), wodurch aus dem Skalierer 95 und dem Addierer 98 jeweils die Komponenten I1α bzw. I1β auf der α-Achse bzw. β-Achse für den Motorklemmen- bzw. Primärstrom ausgegeben werden.

Wenn andererseits aus dem Subtrahierer 6 über den Eingangs­ anschluß 94 in den V/f-Umsetzer 99 die Ausgangsfrequenz f1 als analoge Größe eingegeben wird, werden auf gleiche Weise wie in der Stromkomponenten-Rechenschaltung 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel von dem Festspeicher 101 die Werte sinR1 und cosR1 ausgegeben. Wenn dann die von dem Skalierer 95 ausgegebene α-Achsen-Komponente I1α und die von dem Addierer 98 ausgegebene β-Achsen-Komponente I1β für den Motorklemmen- bzw. Primärstrom sowie die aus dem Festspeicher 101 als digitale Größen abgegebenen Werte sinR1 und cosR1 in die multiplizie­ renden D/A-Wandler 102, 103, 105 und 106 eingegeben, der Multiplikation und der Analogumsetzung unterzogen und dann in den Subtrahierer 104 und den Addierer 107 eingegeben werden, erfolgt die Berechnung gemäß den Gleichungen (3), wodurch jeweils an den Ausgangsanschlüssen 108 und 109 der Wirkstrom bzw. die erste Stromkomponente I1q und der Blindstrom bzw. die zweite Stromkomponente I1d ausgegeben werden.

Darauffolgend wird aus der Frequenzkorrektur-Rechenschaltung 10 gemäß Fig. 11 der Frequenzkorrekturwert Δf ausgegeben. D.h., wenn aus der Stromkomponenten-Rechenschaltung 9 über die Eingangsanschlüsse 113 und 114 der Wirk- und der Blindstrom bzw. die erste und die zweite Stromkomponente I1q und I1d eingegeben werden, durch die Multiplizierer 115 und 116 die Quadratwerte der Stromkompo­ nenten berechnet werden, die Summe der Quadratwerte berechnet wird und diese in die Quadratwurzel-Rechenschaltung 118 eingegeben wird, wird die Wurzel aus der Summe der Quadrate von I1q und I1d, nämlich der Amplitudenwert I1 des Motorklemmen- bzw. Primär­ stroms berechnet.

Im weiteren wird die Abweichung Ie1 = I1-Imax zwischen dem Amplitudenwert I1 des Motorklemmen- bzw. Primärstroms und dem aus der Stromein­ stellvorrichtung 21 über den Eingangsanschluß 112 eingegebe­ nen Stromgrenzwert Imax durch den Subtrahierer 119 berech­ net. Die Funktion der anderen Schaltungsteile ist gleichar­ tig zu derjenigen bei dem in Fig. 5 gezeigten Frequenzkor­ rektur-Rechenschaltung 5 des ersten Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme, daß anstelle des Signals Ie das Signal Ie1 als Abweichungssignal verwendet wird. Daher erübrigt sich die Beschreibung.

In der in Fig. 9 gezeigten Steuervorrichtung sind ferner die Funktionen der Schaltungen außer derjenigen der Stromkompo­ nenten-Rechenschaltung 9 und der Frequenzkorrektur-Rechen­ schaltung 10 gleich denjenigen der entsprechenden Schaltun­ gen der Steuervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel. Daher wird die Beschreibung weggelassen.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird in der Spannungskomponentensollwert-Rechenschaltung der Wert V/f im Bereich niedrigerer Frequenzen groß angesetzt, wo­ durch der durch einen Primärwicklungswiderstand R1 verur­ sachte Spannungsabfall korrigiert wird, jedoch kann die Spannungskomponentensollwert-Rechenschaltung gemäß der Darstellung in Fig. 13 gestaltet werden, um dadurch den Spannungsabfall unter Ansetzen der von der Stromkomponenten- Rechenschaltung 9 ausgegebenen d-Achsen-Komponente I1d und q-Achsen-Komponente I1q des Motorklemmen- bzw. Primärstroms zu korrigieren.

D.h., wenn in eine Spannungskomponentensollwert-Rechenschal­ tung 7a die von der Stromkomponenten-Rechenschaltung 9 abgegebenen Komponenten I1d und I1q des Motorklemmen- bzw. Primärstroms jeweils über Eingangsanschlüsse 132 und 133 in Skalierer 135 und 136 mit Koeffizientenwerten eingegeben werden, die gleich dem Primärwicklungswiderstand R1 des Induktionsmotors 2 sind, werden Werte R1I1d und R1I1q der durch den Primärwicklungs­ widerstand R1 verursachten Spannungsabfälle berechnet. Dann wird aus einem Ausgangsanschluß 139 der von dem Skalierer 135 abgegebene Spannungsabfallwert R1I1d als Spannungskompo­ nenten-Sollwert V1d* für die d-Achse ausgegeben.

Wenn andererseits aus dem Subtrahierer 6 über einen Ein­ gangsanschluß 134 die Ausgangsfrequenz f1 in einen Skalierer 137 eingegeben wird, wird der Spannungskomponenten-Sollwert für die q-Achse bei dem unbelasteten Zustand (induzierte Spannung) berechnet. Der q-Achsen-Spannungskomponenten-Sollwert wird durch einen Addierer 138 zu dem Spannungsabfallwert R1I1q aus dem Skalierer 136 addiert und der Additionswert wird aus einem Ausgangsanschluß 140 als Spannungskomponenten-Sollwert V1q* für die q-Achse ausgegeben. Hierbei wird ein Koeffizient Ko des Skalierers 137 auf den V/f-Wert bei dem unbelasteten Zustand eingestellt.

In diesem Fall werden in der Primärspannungssollwert-Rechen­ schaltung 8 aus diesen Spannungskomponenten-Sollwerten V1d* und V1q* für die d-Achse und die q-Achse durch Berechnung gemäß den Gleichungen (4) und (5) die Primärspannungssoll­ werte V1u*, V1v* und V1w* berechnet.

Ferner können anstelle der Berechnung der Spannungsabfall­ werte R1I1d und R1I1q unter Verwendung von I1d und I1q die beiden Spannungsabfallwerte im voraus als konstante Werte eingesetzt werden oder es kann einer dieser Werte als kon­ stanter Wert eingesetzt werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung der Erfindung wird die q-Achsen-Komponente I1q des Motorklemmen- bzw. Primärstroms oder es werden die d-Achsen-Komponente I1d und die q-Achsen-Komponente I1q fortlaufend aus der Ausgangsfrequenz und dem Motorklemmen- bzw. Primärstrom berechnet und es wird gemäß einem Motorklemmen- bzw. Primärstrom-Amplituden­ wert, der der Absolutwert von I1q oder die Wurzel aus der Summe der Quadrate von I1d und I1q ist, ein Frequenzkorrek­ turwert berechnet, welcher durch einen Subtrahierer von dem von außen eingegebenen Primärfrequenz-Sollwert subtrahiert wird, wobei eine Frequenz als Subtraktionsergebnis als Ausgangsfrequenz eingesetzt wird, wodurch die Ausgangsspan­ nung und die Frequenz der Leistungswandlerschaltung gesteu­ ert werden. Infolgedessen kann die Strombegrenzung nicht nur bei dem stationären Laufzustand, sondern auch bei dem plötz­ lichen Beschleunigen oder Verlangsamen ausgeführt werden und die Leistungswandlerschaltung bzw. der Wechselrichter kann vor Überstrom geschützt werden. Da ferner die für die Steue­ rung benötigte Information nur der dem Induktionsmotor zugeführte Motorklemmen- bzw. Primärstrom ist, hat das zur Wirkung, daß die Steuerschaltung unter geringen Kosten hergestellt werden kann.

Claims (5)

1. Steuervorrichtung für einen Induktionsmotor, mit:
einem Wechselrichter (1), einer Stromfühler aufweisenden Schaltung zur Wirkstromerfassung und einer Frequenzkor­ rektur-Rechenschaltung (5), die eine Differenz (Ie) zwi­ schen dem erfaßten Wirkstrom (I1q) und einem voreinge­ stellten Stromgrenzwert (Imax) bildet und daraus ein mit dem Vorzeichen (Sq) des Wirkstroms (I1q) versehenes Zwi­ schensignal erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Wirkstrom (I1q) aus den mittels der Stromfühler (3u, 3v) erfaßten Motorklemmenströmen (I1u, I1v) ermittelt wird,
die Frequenzkorrektur-Rechenschaltung (5) weiterhin einen Signalwähler (63), der bei positiver Differenz (Ie) das Zwischensignal und bei negativer Differenz (Ie) den Nullpegel wählt,
einen weiteren Signalwähler (64), der bei positiver Dif­ ferenz (Ie) das Zwischensignal und bei negativer Differenz (Ie) ein Rückführsignal wählt,
einen Verstärker (65) zum Verstärken des Ausgangssignals des Signalwählers (63),
einen Integrator (66) zum Integrieren des Ausgangssignals des weiteren Signalwählers (64),
ein Proportionalglied (64), das das Ausgangssignal des Integrators (66) mit einem negativen Koeffizienten multi­ pliziert und den Multiplikationswert als Rückführungssi­ gnal abgibt, und
einen Addierer (68), der die Ausgangssignale des Integra­ tors (66) und des Verstärkers (65) addiert und den Additi­ onswert als Frequenzkorrekturwert (Δf) abgibt, aufweist, und
ein Subtrahierer (6) den Frequenzkorrekturwert (Δf) von einem vorgegebenen Frequenzsollwert (f1*) subtrahiert und den Subtraktionswert als Ausgangsfrequenz (f1) abgibt.

2. Abänderung der Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß statt des Wirkstroms die aus Wirkstrom (I1q) und zusätz­ lich erfaßtem Blindstrom (I1d) gebildete Stromamplitude zur Bildung der Differenz (Ie) herangezogen wird.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungskomponentensollwert-Rechenschaltung (7) vor­ gesehen ist, die einen Frequenz/Spannung-Umsetzer zur Aus­ gabe eines zur Ausgangsfrequenz (f1) aus dem Subtrahierer (6) proportionalen Wertes als Primärspannungskomponenten- Sollwert (V1q*) enthält.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungskomponentensollwert-Rechenschaltung (7) eine Primärspannungssollwert-Rechenschaltung (8) nachgeschaltet ist, die
einen Winkelausgabeteil (77 bis 79) zur Bildung eines Win­ kels R1 aus der Ausgangsfrequenz (f1),
einen Orthogonalkomponentenausgabeteil (80, 81) zum Be­ rechnen von orthogonalen Spannungskomponenten (V1α, V1β) aus dem Primärspannungskomponenten-Sollwert (V1q*) und dem Winkel R1, und
einen Primärspannungssollwert-Generatorteil (82 bis 87) zum Berechnen eines dreiphasigen Primärspannungssollwertes (V1u*, V1v*, V1w*) aus den orthogonalen Spannungskomponen­ ten (V1α, V1β)
enthält.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Stromkomponenten-Rechenschaltung (4)
einen Winkelausgabeteil (47 bis 49) zur Bildung eines Win­ kels R1 aus der Ausgangsfrequenz (f1),
einen Orthogonalkomponenten-Rechenteil (43 bis 46) zum Berechnen von orthogonalen Stromkomponenten (I1α, I1β) aus den mittels der Stromfühler (3u, 3v) erfaßten Motorklem­ menströmen (I1u, I1v), und
einen Stromkomponenten-Generatorteil (50 bis 52), der aus den orthogonalen Stromkomponenten (I1α, I1β) und dem Winkel R1 den Wirkstrom (I1q) und/oder Blindstrom (I1d) berechnet,
enthält.