DE904906C

DE904906C - Arrangement for the regulation of direct current motors, which are fed with a constant current via a converter group in the armature circuit and regulated in the field circuit

Info

Publication number: DE904906C
Application number: DEA12421D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Kurt Seidl
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1944-03-26
Filing date: 1944-03-26
Publication date: 1954-02-25

Description

Anordnung zur Regelung von Gleichstrommotoren, die über eine Stromrichtergruppe im Ankerkreis mit einem konstanten Strom gespeist und im Feldkreis geregelt werden Es. sind bereits verschiedene Anordnungen zur Regelung von Gleichstrommotoren, die über eine Stromrichtergruppe im Ankerkreis mit einem konstanten Strom gespeist und im Feldkreis geregelt werden, vorgeschlagen worden. Bei einer dieser Anordnungen wird .der Sollwert -des Ankerstroms, der mit dem Istwert des Ankerstroms. verglichen wird, in Abhängigkeit vom Erregerstrom bzw. Erregerspannung und/oder in Abhängigkeit von der Abweichung der Drehzahl des Motors vom vorgegebenen Wert selbsttätig geändert. Bei einer anderen Anordnung verstellen die Drehzahlabweichung und die Richtung des Erregerstroms derart den Sollwert des Ankerstroms, daß der Ankerstrom bei einer Überschreitung der Solldrehzahl bei Motorbetrieb verringert und bei Bremsbetrieb über den Normalwert erhöht wird und: daß der Ankerstrom bei einer Unterschreitung der Solldrehzahl bei Motorbetrieb erhöht und bei Bremsbetrieb vermindert wird.Arrangement for the regulation of direct current motors, which are fed with a constant current via a converter group in the armature circuit and regulated in the field circuit Es. various arrangements for regulating DC motors, which are fed with a constant current via a converter group in the armature circuit and regulated in the field circuit, have already been proposed. In one of these arrangements, the setpoint value of the armature current is determined by the actual value of the armature current is compared, automatically changed as a function of the excitation current or excitation voltage and / or as a function of the deviation of the speed of the motor from the specified value. In another arrangement, the speed deviation and the direction of the excitation current adjust the nominal value of the armature current in such a way that the armature current is reduced if the nominal speed is exceeded during motor operation and increased above the normal value during braking operation and: that the armature current increases if the nominal speed is not reached during motor operation and is reduced during braking.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Weiterbildung -derartiger Anordnungen und ermöglicht, daß jede Stromspitze über ein gewünschtes Maß unterbleibt. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß die Grenze des höchsten Ankerstroms willkürlich einstellbar ist. Eine Ausführung gemäß der Erfindung weist folgende Vorteile auf: i. Wegfall aller Sicherheitseinrichtungen, wie Stromrelais usw., 2. Die durch Stromrichter bekannte trägheitslose Einregelung der Stromgröße, verbunden mit dem Erfindungsgegenstand einer - Stromgröße er- -möglicht bei vorhandenem Feld einen Wendevorgang, der auf Grund der gegebenen Tatsachen der überhaupt erreichbaren kürzesten. Wendezeit sehr nahe kommt. 3, Die Begrenzung des Ankerstroms hat vor allem beim Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgang hinsichtlich der vom Netz bezogenen Energie eine doppelte Bedeutung. Durch Beseitigung jeder Stromspitze wird die selbsttätige Rege- -lung des Antriebes so weit erhöht, daß die vom Netz bezogene Wirklast im Gegensatz zu bisher begrenzt und beherrscht ist. Damit wird das Netz von unerwünschten Belastungsströmen der Wirklast in wirtschaftlicher Form 'befreit. q.. Nachdem bekanntlich die Blindlast ein Maxiraum. erreicht, wenn bei vollem Ankerstrom der Stromrichter bi auf eine kleine bzw. verschwindende Spannung. herabregelt, wird durch Beseitigung der Stromspitze selbst somit auch die Blindlast begrenzt. Diese Vorgänge treten, wie bekannt, hauptsächlich beim Beschleunigen bzw. Verzögern auf und sind, wenn auch nur kur-zzeiitig, Grund zu sehr unliebsamen Belastungen im Drehstromnetz. Diesen Belastungen ist heute um so mehr schwer zu begegnen, .da die Kompensationsmittel nicht so durchgebildet sind, daß sie in demselben Tempo des Auftretens auch ausgeregelt werden. Die vorliegende Erfindung gibt somit gerade in diesem Punkt einen bedeutenden Vorteil bei stromrichtergespeisten Antrieben. Es wird durch die Strombegrenzung eine beliebige Beherrschung der Blindleistungshöchstentnahme aus dem Drehstromnetz geschaffen.The invention relates to a further development of such arrangements and enables any current peak to be omitted beyond a desired level. According to the invention, this is achieved in that the limit of the highest armature current can be set arbitrarily. An embodiment according to the invention has the following advantages: i. Elimination of all safety devices, such as current relays, etc., 2. The inertia-free regulation of the current quantity known from power converters, combined with the subject of the invention of a current quantity, enables a turning process when the field is present, which, based on the given facts, is the shortest achievable at all. Turning time is coming very close. 3, The limitation of the armature current has a double meaning, especially in the acceleration and deceleration process with regard to the energy drawn from the network. By eliminating each current spike, the automatic control of the drive is increased to such an extent that the active load drawn from the network is limited and controlled in contrast to previously. In this way, the network is freed from undesired load currents of the active load in an economical form. q .. After, as is well known, the reactive load is a maximum space. achieved when at full armature current the converter bi to a small or vanishing voltage. down, by eliminating the current peak itself, the reactive load is also limited. As is known, these processes mainly occur when accelerating or decelerating and are, even if only briefly, the reason for very unpleasant loads in the three-phase network. These burdens are all the more difficult to counteract today, since the means of compensation are not so well developed that they are also corrected at the same rate as they occur. The present invention therefore provides a significant advantage in converter-fed drives precisely in this point. The current limitation creates any control of the maximum reactive power consumption from the three-phase network.

An Hand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Das nicht bezeichnete Drehstromnetz beliefert den Transformator i, der über ein mehranodiges gittergesteuertes Entladungsgefäß :2 den Anker q. des zuregelnden Gleichstrommotors speist. Der :durch eine Drosselspule 3. geglättete -Ankerstrom wird mittels des Gleichstromwandlers 5, gemessen. Das Feld ii des Motors wird durch einen Sboßumkehrstromrichter erregt. Dieser besteht aus einem Transformator 6, dessen Sekundärwicklungen sowohl für normalen Betrieb (Anzapfungen 8) und Stoßbetrieb (volle Phasenspannung) ausgelegt sind und den in Kreuzschaltung angeordneten mehranodigen Entlaidungsgefäßen g' und g". Die Steuereinrichtung io des Stoßumkehrstromriohters enthält, weil die Stoßspannung eine vier- bis zehnfache Größe gegenüber der Betriebsspannung des Umkehrstroms annehmen kann und eine dementsprechende Erhöhung des Umlaufstroms zu erwarten ist, eine bereits vorgeschlagene Anordnung zur gänzlichen Sperrung des im Wechselrichterbetrieb befindlichen Gefäßes, nachdem bei Umkehr des Betriebes die in der Induktivität des Feldes. i i aufgespeicherte magnetische Energie zurückgeliefert wurde. Diese zusätzliche Beeinflussung der Steuerung ermöglicht den Wegfall von zwei Kathodendrosseln, die wegen des erhöhten Umlaufstroms besonders unwirtschaftlich sein können. Die Steuereinrichtung wird beeinflußt durch die Differenz aus einem einstellbaren Drehzahlsoll-,vert (Spannungsteiler 1q,) und dem Drehzahlistv=ert; welcher durch die Spannung des konstant erregten Drehzahlgebers 12, in Erscheinung tritt. Für das den Anker 41 speisende Entladungsgefäß 2 ist eine Steuereinrichtung 15' vorgesehen. Diese wird von einer Summe von drei Spannungen beeinflußt. Die erste Spannung liefert der Stromwandler 5 über den Umspanner 16 und den Gleichrichter i7, und zwar erscheint sie unter Mitwirkung eines GUttungskondensators am Widerstand 181. Diesem Istwert .des Ankerstroms werden die Spannungen am Widerstand ig und 2o, gegengeschaltet. Die Spannung am Widerstand ig stellt einen festen Sollwert des Ankerstroms. dar. Die Spannung am Widerstand 2o, liefert von der Drehzahlregelung beeinflußbe Steuereinrichtung io, und stellt eine drehzahlabhängige Vergrößerung des Ankerstromsollwertes dar. Dieser zusätzliche Betrag, der -den Gesamtsollwert beliebig erhöht, hat seine Ursache in der Notwendigkeit, bei Geschwindigkeitsänderung das Moment groß zu halten. Falls also das Feld mit seiner Trägheit trotz Stoßerregung noch nicht -den gewünschten Wert- besitzt, muß der Ankerstrom sich entsprechend vergrößern, damit, er im Produkt mit der Felderregung das erforderliche hohe Änderungsmoment entwickeln. kann. Auf diese Art ist es. im Zeitverlauf des. Ankerstroms möglich, eine hemmungslose Spitze auszubilden, die mit der Größe der zu beschleunigenden bzw..zu verzögernden Massen -ansteigt und weiterhin von der Trägheit des Feldes und nicht zuletzt von der Schnelligkeit des Drehzahlsollwertverstellers bei 14 abhängt. Nebenbei sei erwähnt, daß das Potential bei 2o sich umkehren kann, um auf diese Weise den endgültigere Sollwert -des Ankerstroms auf Null zu stellen. Der Befehl wird in io erteilt. Der Grund liegt darin, daß beim Umsteuern, also beim Wenden des Feldes, kein Moment auftreten darf, somit in der alten Richtung wirkt und z. B. beim Bremsen eine Drehzahlerhöhung verursachen könnte. Diese gleiche Anordnung dient auch zum Freigeben des Ankerstroms, wenn, das Feld für die gewünschte Richtung fertig gewendet ist.An exemplary embodiment of the invention will be described with reference to the drawing. The unmarked three-phase network supplies the transformer i, which via a multi-anode grid-controlled discharge vessel: 2 the armature q. of the regulating DC motor. The armature current smoothed by a choke coil 3 is measured by means of the direct current converter 5. The field ii of the motor is excited by an inverted converter. This consists of a transformer 6, the secondary windings of which are designed for normal operation (taps 8) and surge operation (full phase voltage) and the multi-anode discharge vessels g 'and g ″ arranged in a cross connection - Can assume up to ten times the size of the operating voltage of the reverse current and a corresponding increase in the circulating current is to be expected, an arrangement already proposed for the complete blocking of the vessel in inverter operation after the magnetic energy stored in the inductance of the field when the operation is reversed. ii This additional influencing of the control enables the elimination of two cathode chokes, which can be particularly uneconomical because of the increased circulating current. The control device is influenced by the difference between an adjustable speed soll-, vert (voltage divider 1q,) and the speed isv = ert; which occurs through the voltage of the constantly excited speed sensor 12 in appearance. A control device 15 ′ is provided for the discharge vessel 2 feeding the armature 41. This is influenced by a sum of three voltages. The first voltage provided by the current transformer 5 via the transformer 1 and rectifier 6 i7, and indeed it appears, composed of a GUttungskondensators the resistor 181. This actual value .of the armature current, the voltages across the resistor will be safe and 2o, against connected. The voltage across the resistor ig provides a fixed setpoint for the armature current. The voltage across the resistor 2o, supplies from the speed control influencing control device io, and represents a speed-dependent increase in the armature current setpoint. This additional amount, which increases the total setpoint at will, is caused by the need to keep the moment high when changing speed . If the field with its inertia does not yet have the desired value despite shock excitation, the armature current must increase accordingly so that it can develop the required high moment of change in the product with the field excitation. can. That is the way it is. In the course of the armature current it is possible to form an unrestrained peak which increases with the size of the masses to be accelerated or to be decelerated and continues to depend on the inertia of the field and not least on the speed of the speed setpoint adjuster at 14. Incidentally, it should be mentioned that the potential can be reversed at 2o in order to set the final target value of the armature current to zero in this way. The command is given in io. The reason is that when reversing, so when turning the field, no moment may occur, thus acts in the old direction and z. B. could cause an increase in speed when braking. This same arrangement is also used to release the armature current when the field has been turned over for the desired direction.

Der Zweck der Erfindung ist nun die Beseitigung der vorhin beschriebenen Stromspitze. Zu diesem Zweck ist ein Spannungsnormal 2,2, hier als, Batterie .angedeutet, angeordnet, das den Grenzwert des bei 2o- auftretenden Zusatzsollwertes --des. Ankerstroms verstellt. Dieses Normal kann auch z. B. durch einen erregten und angetriebenen Gleichstromanker usw. ersetzt werden. Das Ventil 21 dient zur einseitigen: Sperrung gegenüber der den einstellbaren Grenzwert 22 darstellenden Spannung.. Tritt also von To her eine Spannun@gsän@derüng an 2o auf, die den Zusatzsollwert des. Ankerstroms unzulässig erhöht, so kann dieser durch das- Ventil 21 über die eingestellte Schwelle von 2z zum Verschwinden gebracht werden.The purpose of the invention is now to eliminate those previously described Current peak. For this purpose a voltage standard 2.2 is indicated here as a battery. arranged that the limit value of the additional setpoint occurring at 2o --des. Armature current adjusted. This standard can also be e.g. B. by an excited and driven DC armature, etc. are replaced. The valve 21 is used for one-sided: blocking compared to the voltage representing the adjustable limit value 22 .. So occurs from To a voltage change at 2o that sets the additional setpoint of the armature current unacceptably increased, this can be through the valve 21 above the set threshold can be made to disappear by 2z.

- Ein Kennzeichen der- beschriebenen Regelungen ist die beliebige- Einstellbarkei.t des endgüftigen- Grundstroms, der von Null bis zum Höchstwert bei ig eingestellt werden kann. Dementsprechend muß im Sinn der Erfindung seine Ergänzung bei 2.o verändert werden. Die weitere Folge ist, daß auch die Anordnung von 22; ihren Wert abhängig von der Differenz zwischen Höchstsollwert (Potential bei ig und bei 2o) und Grundsollwert (Potential bei ig) abhängig macht. In der Zeichnung ist dies durch die Verbindung der Schleifkontakte von ig und 22 mit der Einstelleinrichtung 23, angedeutet.- A characteristic of the- described regulations is the arbitrary- Adjustability of the final Base current that goes from zero to can be set to the maximum value at ig. Accordingly, in the context of the invention its addition can be changed at 2.o. The further consequence is that also the arrangement of 22; their value depends on the difference between the maximum setpoint (potential at ig and at 2o) and basic setpoint (potential at ig). In the drawing this is due to the connection of the sliding contacts of ig and 22 with the setting device 23, indicated.

Zusammenfassend sei auf die Vorteile der Erfindung hingewiesen. Die vorgeschlagene Anordnung ermöglicht die drehzahl- und lastabhängige Steuerung des Ankerkreises von hauptsächlich im Feld geregelten Gleichstrommotoren ohne Schutzmittel gegen überstrom zu betreiben. Es ermöglicht eine sehr günstige Dynamik des Wendevorganges, da, über der Zeit betrachtet, der Momentverlauf dank der trägheitslosen Steuerung im Ankerkreis. und dank der Stoßerregung im Feldkreis fast einen rechteckigen Verlauf annimmt; dies bedeutet, @daß der unter dem gegebenen Höchststrom erfo:gte Wendevorgang fast in .der Grenzzeit erreicht wind. Ein weiterer Vorteil zeigt sich durch die Begrenzung der Stromgröße hinsichtlich der -Netzbelastung. Der Antrieb stellt einen vollkommen beherrschten Energieverbraucher dar. Dies gilt für Wirklast und für Blindlast des drehstromseitig angeschlossenen Antriebes nach dem Leitstromverfahren.In summary, reference should be made to the advantages of the invention. the The proposed arrangement enables the speed and load-dependent control of the Armature circuit of DC motors mainly regulated in the field without protective equipment to operate against overcurrent. It enables a very favorable dynamic of the turning process, because, viewed over time, the torque curve thanks to the inertia-free control in the anchor circle. and thanks to the shock excitation in the field circle almost a rectangular shape accepts; this means @ that the turning process took place below the given maximum current wind reached almost in the time limit. Another advantage shows through the Limitation of the current size with regard to the network load. The drive provides you completely controlled energy consumers. This applies to real load and to reactive load of the drive connected on the three-phase side according to the control current method.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for the regulation of direct current motors, which are fed with a constant current via a group of converters in the armature circuit and regulated in the field circuit, characterized in that the limit of the highest armature current is arbitrarily adjustable.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that that a rectifying element (2i) is provided for one-sided blocking.