DK144346B - Jaevnspaendingsforsyning for en vekselretter - Google Patents

Description

144346

Opfindelsen vedrører en anordning til styring af omdrejningstallet for en vekselstrømsmotor, som over en veksel-retter er tilsluttet en jævnspændingsforsyning, som har en af en regulator med mindst en forankoblet komparator til 5 konstantmoment-drift og efterkoblet styrekreds påvirket elektronisk ind/ud-kontakt med efterkoblet filterkreds, samt et i jævnstrømskredsen anbragt strømmåleled, såsom en modstand, hvis udgangssignal tilføres styrekredsløbet og kom-paratoren, som yderligere er tilsluttet en driftsstrøm-10 skal-værdi.

Fra det tyske fremlæggelsesskrift 1 638 009 kendes en anordning af denne art, ved hvilken strømmåleleddet består af en i den ene jævnstrømstilledning liggende modstand. Det over denne optrædende spændingsfald påvirker et styreorgan såle-15 des, at jævnspændingsforsyningens spænding ved overskridelse af en strømmaksimalværdi reguleres så langt ned, at der ikke optræder skadelige overstrømme.

Til dette fomål kan jævnspændingsforsyningens elektroniske kontakt reguleres således, at ikke bare impulsbredden, men 20 også impulsfrekvensen ændres. Denne foranstaltning er anbragt foruden et sædvanligt styrekredsløb, som holder spændingen mellem jævnstrømsledningerne til vekselretteren konstant på en indstillet værdi.

Fra det tyske patentskrift 1 806 768 er det også kendt at 2 164346 forsyne vekselretteren med konstant strøm, idet en i den ene jævnstrømstilledning anbragt jævnstrømstransformator tilfører en strøm som er-værdi til en komparator, som yderligere tilføres en driftsstrøm-skal-værdi. Kbmparatoren er koblet 5 foran en regulator, som i en styrbar strømretter styrer de i trefase-brokobling anbragte ensrettere ved faseafskæring.

Når spændingsforsyningen ved de kendte forsyninger reguleres således, at den afgiver en konstant strøm, hvorved den altså kan opfattes som konstantstrøm-generator, drejer motoren sig 10 med konstant drejningsmoment, hvorved frekvensen som regel proportionalt efterregulerer spændingen. Herved arbejder reguleringskredsen, der består af jævnspændingsforsyning, vekselretter og motor, vidtgående stabilt. Hvis der imidlertid optræder en eller anden forstyrrelse eller ændring i 15 reguleringskredsen, fx ved en pludselig lastændring af motoren, bliver reguleringskredsen ustabil, og der optræder svingninger, der gør sig bemærket som pendlinger i motorens omdrejningstal. Dette er især tilfældet, når motoren arbejder i det oversynkrone område. Amplitude og frekvens af pendlin-20 gerne bestemmes af reguleringskredsens komponenter, fx forstærker, filterkreds, motor eller belastning. Disse pendlinger fører til en vekselspændingskomponent mellem de to jævnstrømstilledninger. Frekvensen af denne vekselspændingskomponent er omtrent konstant og ligger i størrelsesorden af 25 filterkredsens resonansfrekvens.

Fra det amerikanske patentskrift 3 753 063 er det endvidere kendt ved en vekselretter, som er forsynet med en konstant jævnspænding, mellem jævnspændingstilledningerne at anbringe en føleranordning til konstatering af en vekselspændings-30 komponent. Denne vekselspændingskomponent tilføres et styreapparat, som foruden at behandle et det ønskede motoromdrejningstal bestemmende referencesignal også behandler et tilbageføringssignal fra vekselretterens udgangsside og forøger henholdsvis formindsker den motoren tilførte spænding i 3 144366 fase med omdrejningstallet for at formindske pendlinger i motoromdrejningstallet.

Det er opfindelsens formål at angive en anordning af den i indledningen beskrevne art, ved hvilken der ved simplest mu-5 lig opbygning opnås en i stor udstrækning pendlingsfri drift af motoren med i det væsentlige konstant drejningsmoment.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at der mellem vekselretterens to jævnstrømstilledninger er anbragt midler til detektering af vekselspændingskomponenter i jævnspænding, 10 hvorhos detekteringssignalet tilføres udgangen af komparato-ren i en sådan fase, at jævnspændingen reguleres i modfase med vekselspændingskomponenten.

I modsætning til virkemåden ved det amerikanske patent sker der ingen efterregulering af spændingen i fase med motorens 15 hastighedsændring, men en efterregulering af øjebliksspændingen i modfase med vekselspændingskomponenten, som derved elimineres på spændingsforsyningsledningerne. Herved fås også en stabilisering af frekvensen, der som regel er spændingsstyret, hvorved denne og dermed omdrejningstallet 20 ellers ville variere i takt med vekselspændingskomponenten.

Ved kobling ifølge opfindelsen bibeholdes den til den indstillede strøm svarende spænding over forsyningsledningerne, og man får et roligt løb af motoren.

Ifølge opfindelsen arbejder regulatoren i normaldrift såle-25 des, at der tilføres vekselretteren en konstant indstillingsstrøm. Optræder der imidlertid vekselspændingskomponenter, påvirkes regulatoren under midlertidig ophævelse af konstantstrømreguleringen således, at vekselspændingskomponenterne modvirkes. Dette har ganske vist til følge, at der i 30 dette tidsrum ikke længere er nogen konstant strømregulering til stede. Dette er imidlertid uden betydning, da reguleringskredsen meget hurtigt føres tilbage til en stabil tilstand.

144346 4

Normalt sørger regulatoren for, at jævnstrømsforsyningen afgiver en spænding, som opretholder en konstant strøm. Ved tilstedeværelsen af vekselspændingskomponenter derimod bliver jævnspændingsforsyningens spænding med stigende spæn-5 ding mellem de to jævnstrømstilledninger reguleret ned og . ved faldende spænding mellem jævnstrømstiHedningerne reguleret opad. Dette har også den fordel, at vekselretterens arbejdsfrekvens, for så vidt den efterreguleres jævnspændingen proportionalt, ikke undergår svingninger, og at pend-10 linger ligeledes modvirkes.

Med særlig fordel er detekteringsmidlerne et båndpasfilter.

Dette båndpasfilter er ved jævnspænding uvirksomt, men reagerer selektivt inden for et bestemt frekvensområde og bør dimensioneres således, at det reagerer ved frekvenser i 15 størrelsesorden filterkredsens resonansfrekvens.

Når båndpasfilteret i serie har et lavpasfilter og et højpasfilter, sikres det, at det på den ene side er uigennemtrængeligt overfor jævnspænding, men på den anden side heller ikke reagerer ved en normal lille pulsation af spændin-20 gen, samt reagerer ved kommuteringsimpulser eller ved højere frekvenser, som kan optræde ved bestemte omkoblingsforløb, såsom indkobling eller lignende.

I en foretrukken udførelsesform er der sørget for, at indgangen af detekteringsmidlerne er forbundet mellem den anden 25 jævnstrømsledning og et referencepunkt, at komparatorens udgang og udgangen af detekteringsmidlerne er forbundet til et punkt, og at regulatorens indgangsled er forbundet mellem dette forbindelsespunkt og referencepunktet. Herved kan komparatorens udgangssignaler og detekteringsmidlernes ud-30 gangssignaler tilføres regulatoren over et eneste indgangsled. Ved anvendelse af et fælles driftsreferencepunkt er det muligt at forbinde de enkelte komponenter med hinanden med et minimum af komponenter.

144346 5

Til mange driftsformer, fx normal spændings/hastigheds-sty-ring, af motoren er det fordelagtigt at have en maksimal strømbegrænsning. Ved konstant-momentdrift kan denne i almindelighed undværes, da strømmen jo netop herved holdes på 5 en konstant værdi. Ved anvendelsen af detekteringsmidler for en vekselspændingskomponent ifølge opfindelsen kan det imidlertid ved kortslutning ske, at spændingssammenbruddet over jævnspændingstilledningerne i detektoranordningen frembringer et signal, som virker i retning af en strømforstærk-10 ning. Et sådant reguleringsforløb kan blokeres ifølge en fordelagtig udførelsesform ved, at strømmåleleddets udgang som er-værdi tilføres en anden komparator, som har en strømgrænseværdi som skal-værdi, at udgangen af den anden komparator tilføres et andet indgangsled for regulatoren, og at 15 der er anbragt en overtagelseskobling, som kobler det andet indgangsled til regulatoren i stedet for det første indgangsled, når er-værdien overstiger strømgrænseværdien. Med denne foranstaltning tages der hensyn til den kendsgerning, at ved optræden af en kortslutning frembringer spændingsgen-20 nembruddet mellem jævnspændingstilledningerne i føleranordningen et signal, som virker i retning af en strømforstærkning.

Et sådant reguleringsforløb blokeres, når en yderligere tilladt strømgrænseværdi overskrides.

Det er fordelagtigt, når indgangsleddene er udformet som 25 differentialforstærkere, og at overtagelseskoblingen består af dioder, som hver forbinder udgangen af et indgangsled med indgangen af styreapparatet. Den til enhver tid værende differensforstærker, som fører det største, henholdsvis det mindste signal, overtager styringen af regulatoren, mens 30 ethvert andet indgangsled er udkoblet.

Opfindelsen bliver nedenstående nærmere beskrevet i henhold til de på tegningen viste udførelseseksempler, der viser i fig. 1 en skematisk fremstilling af en anordning ifølge 144346 6 opfindelsen med vekselretteren, jævnspændingsforsyningen og styrekredsløbet, fig. 2 et udførelseseksempel af et anvendeligt båndpas-filter og 5 fig. 3 en udførelsesform af styrekredsløbet.

Til et trefase-nets klemmer 1 er tilsluttet en trefase-ens-retter 2 med udglatningskondensator Cl. Til en regulerbar jævnspændingsforsyning hører en elektronisk kontakt 3, som i afhængighed af et styreapparat 4 aktiveres således, at de 10 fra den elektroniske kontakt 3 afgivne jævnspændingsimpulser kan ændres med hensyn til impulsbredde og impulsfrekvens. En sådan opbygning er kendt.

I fig. 1 er vist jævnstrømstilledningerne 5 og 6. I jævnstrømstilledningen 5 er anbragt en udglatningsdrossel LI og 15 derefter et strømmåleled i form af en modstand RI. Mellem disse to findes et udtag fra et referencepotentiale 0. En udglatningskondensator C2 er i serie med parallelkoblingen af en modstand R2 og en diode El forbundet mellem de to tilledninger 5 og 5. En yderligere i spærreretningen koblet 20 diode E2 ligger i en tværgren foran droslen Li. De to tilledninger forsyner en vekselretter 7, der på sin side forsyner trefase-motoren 8. Den vekselretteren 7 tilførte ar-bejdsfrekvens bestemmes af et styreapparat 9, som forsynes i afhængighed af er-værdi-spændingen mellem de to tilledninger 25 5 og 6, fordi det på den ene side over en forbindelsesledning 10 er forbundet med tilledningen 6 og på den anden side over referencepotentialet 0 med tilledningen 5.

For en styreapparatet 4 opvisende regulator er anbragt tre styrekoblinger 11, 12 og 13, der hver har en komparator, 30 henholdsvis 14, 15, 16 og et indgangsled, henholdsvis 17, 18, 19 i form af en differensforstærker, og som over et af 144346 7 dioder, henholdsvis E3, E4, E5, bestående overtagelseskredsløb er forbundet med en tilledning 20 til styreapparatet 4.

Hver forstærker er forbundet med referencepotentialet 0. En til den positive tilledning 5 forbundet forbindelsesledning 5 21 fører på den ene side til komparatoren 14 og på den anden side til komparatoren 15. Disse påvirkes derfor af spændingsfaldet over strømmåleleddet RI. Komparatoren 16 er forbundet over forbindelsesledningen 10. Den påvirkes derfor af er-værdi-spændingen mellem tilledningerne 5 og 6.

10 Mellem punktet 22 på forbindelsesledningen 21 og punktet 23 på forbindelsesledningen 10 er indkoblet en detektoranordning 24, som ved optræden af en vekselspændingskomponent mellem ledningerne 5 og 6 bliver ledende og derved udøver yderligere indflydelse på indgangsleddet 18.

15 I fig. 2 er vist et udførelseseksempel af detektoranordnin-gen 24. Det drejer sig om et båndpasfilter med tre længdemodstande R2, R3, R4 og en længdekondensator C3, samt to tværkondensatorer C4 og C5 samt en tværmodstand R5. Herved danner gruppen R3, C4, R4, C5 et lavpasfilter og gruppen R5 20 og C3 et højpasfilter. Detektoranordningen 24 er derfor ufølsom såvel over for jævnspænding og lave frekvenser som over for høje frekvenser, men er åben for et middelfrekvensområde .

Det hidtil beskrevne kredsløb kan drives på to måder: 25 a) Ved tilførsel af et tilsvarende referencepotentiale på komparatoren 16 aktiveres styreapparatet 4 således, at der mellem tilledningerne 5 og 6 hersker en bestemt spænding, med hvilken motoren 8 skal drives. Frekvensen f følger denne spænding. Omdrejningstalsændringer og 30 dermed spændingsændringer foretages ved hjælp af æn dringer i referencepotentialet ved komparatoren 16. Spændingen ved forstærkeren 19 er sådan, at begge dioder E3 og E4 er spærrede.

U4346 8 b) Ved indstilling af et referencepotentiale på kompara-toren 15 reguleres styreapparatet således, at strømmen gennem strømmålemodstanden RI og dermed den motoren 8 tilførte strøm er konstant. Ved ændringer af belastnin-5 gen og deraf følgende strømændring efterreguleres spæn dingen over forstærkeren 18 og jævnspændingsforsyningen således, at strømmen igen indtager den indstillede værdi. Som følge af spændingsændringen sker der også en frekvensændring og dermed en ændring af motoromdrej-10 ningstallet. I disse tilfælde forbliver motorens drej ningsmoment konstant. I alle disse tilfælde er spændingen ved forstærkeren 18 således, at dioderne E3 og E5 spærrer.

Drives en motor 8 med et bestemt omdrejningstal, især et 15 oversynkront omdrejningstal, kan der forekomme pendlinger ved eventuelt i reguleringskredsen optrædende forstyrrelser eller ændringer. Når dette sker, flyder energi frem og tilbage mellem filterkredsen og motoren, dvs. især mellem modstanden R2 og kondensatoren C2 på den ene side og motoren 20 på den anden side. Dette bevirker, at jævnspændingen mellem tilledningerne 5 og 6 overlejres med en vekselspændingskomponent, hvis frekvens er omtrent konstant og i hovedsagen er bestemt af filterkomponenterne Li, R2 og C2. Denne vekselspænding kan ikke direkte konstateres over modstanden RI; denne 25 modstand måler først vekselspændingskomponenten i form af en strøm efter en faseforskydning. Det betyder, at efterreguleringen over indgangsleddet 18 ikke sker i det rigtige øjeblik. Som følge af detektoranordningen 24 konstateres imidlertid den ved en ustabilitet mellem tilledningerne 5 og 6 optræden-30 de vekselspændingskomponent, som over detektoranordningen tilføres indgangen af styrekredsen 18 således, at der optræder en modkobling, som udligner vekselspændingskomponenten ved at regulere på øjebliksspændingen i modfase med vekselspændingen. Ved tilsvarende indstilling af amplituden af den 35 således tilbageførte vekselspændingskomponent opnår man et 144346 9 stabilt system. Denne indstilling kan opnås ved tilsvarende dimensionering af komponenterne i båndpasfilteret, således at amplituden stemmer overens med indgangsniveauet af forstærkeren 18, således at der undgås henholdsvis under- og overkom-5 pensation. Herved opnås også en stabilisering af frekvensen.

Ved koblingen bibeholdes den til den indstillede strøm svarende spænding i forsyningsledningerne.

Styrekoblingen 11 er ved tilsvarende valg af et komparatoren 14 tilført referencepotentiale indstillet således, at ved 10 overskridelse af en forudbestemt maksimumsstrøm, som konstateres gennem et spændingsfald over strømmålemodstanden RI, nedregulerer styreapparatet 4 jævnspændingen så meget, at denne maksimumsstrøm ikke overskrides nævneværdigt. I dette tilfælde er udgangsspændingen ved forstærkeren 17, ved 15 tilsvarende opbygning af dennes udgangskreds, lav, således at dioden E3 bliver ledende, hvorved potentialet på ledningen 20 også bliver lavt. Herved opnås, at dioderne E4 og E5 spærrer. Det vil sige, at lav udgangsspænding på ledningen 20 svarer til lav udstyring af udgangsspændingen for spændings-20 regulatoren.

Styrekoblingen 11 overstyrer derfor også styrekoblingen 12, hvilket er væsentligt af følgende årsag: Hvis spændingen mellem ledningerne 5 og 6 som følge af en kortslutning pludselig bryder sammen, lader detektoren 24 et styresignal 25 slippe igennem, som har tendens til at forhøje spændingen mellem ledningerne 5 og 6. Netop dette skal undgås, hvilket afstedkommes ved hjælp af styrekoblingen 11. Den til spændingsstigningen svarende stigende udgangsspænding fra forstærkeren 18 på ledningen 20 får derfor ingen virkning, da spændingen 30 på ledningen 20 som følge af forstærkeren 17 holdes lav.

I fig. 3 vises, hvorledes styrekoblingerne i detaljer kan være tilsluttet. Herved er talrige detaljer udeladt, som ganske vist er nødvendige for funktionsmåden, men som er 1U3A6 ίο unødvendige for forståelsen af opfindelsen. Der er vist en positiv forsyningsledning 25, der drives med +22 volt, og en negativ forsyningsledning 26, der drives med -22 volt, samt en nulledning 27, som fører referencepotentialet 0 volt. Af 5 styreapparatet 4 vises kun indgangstransistoren Trl.

Styrekoblingen 11 har en differensforstærker med to transistorer Tr2 og Tr3, der hver har en kollektormodstand R6 og R7 samt en fælles emittermodstand R8. Med basis af transistoren Tr2 er forbindelsesledningen 21 forbundet via en 10 modstand R9. Basis i transistoren Tr3 er forbundet med en spændingsdeler bestående af to faste modstande R10 og Ril og en indstillelig modstand R12. Dioden E3 er forbundet med kollektoren i transistoren Tr3. Denne styrekobling 11 reagerer, så snart spændingsfaldet over strømmålemodstanden RI 15 overstiger en værdi, som er større end spændingsfaldet over modstandene R10 og R12.

Styrekoblingen 12 består af en differensforstærker med to transistorer Tr4 og Tr5. I transistorens Tr4 kollektorgren er emitter-kollektor-strækningen i en transistor Tr6 og en 20 modstand RI3 indkoblet og i transistorens Tr5 kollektorgren en temperatur-udligningsdiode E6 og en modstand R14. Basis i transistoren Tr6 er forbundet med kollektoren i transistoren Tr5. Begge transistorer i denne differensforstærker har en fælles emittermodstand R15. Basis i transistoren Tr4 er 25 forbundet med en spændingsdeler, som består af to faste modstande RI6 og R17 og en indstillelig modstand R18. Basis i transistoren Tr5 er via en modstand R19 forbundet med forbindelsesledningen 21 og via en diode E7 og en modstand R20 med den negative forsyningsledning 26. Mellem punktet 22 30 og punktet 23 er båndfilteret, altså føleranordningen 24, indkoblet.

Dioden E4 er forbundet med et forbindelsespunkt 28 ved kollektoren i transistoren Tr4. Et første indstilleligt poten- U4346 11 tiometer Pi er indkoblet mellem ledningerne 25 og 27, hvorved udtaget på dette potentiometer Pi er forbundet med katoden i dioden E7 og gennem sin forskydning muliggør, at styrekoblingen 12 sættes i og ud af drift, og at den ønskede 5 konstantstrøm indstilles.

Ved en bestemt strøm gennem strømmålemodstanden Ri som følge af det her herskende spændingsfald og modstandene R19 og R20 indstilles i normaltilfældet en bestemt spænding ved basis i transistoren Tr5. Ved basis i transistoren Tr4 optræder en 10 af spændingsdeleren R16, R17, R18 bestemt spænding. Variationer i strømmen gennem Ri fører til tilsvarende regulering af styreapparatet 4 på en sådan måde, at strømmen i RI tilbageføres til sin ved hjælp af modstanden R18 indstillede værdi.

Hvis der som følge af e'n ustabilitet i reguleringskredsen 15 opstår en vekselspændingskomponent mellem tilledningerne 5 og 6, bliver den som båndpasfilter udformede føleranordning 24 ledende, således at en anden, i forhold til spændingsændringen mellem ledningerne 5 og 6 modkoblet spænding indstilles ved basis i transistoren Tr5. På denne måde udjævnes ustabili-20 tetstendenser.

Claims (4)

144346

1. Anordning til styring af omdrejningstallet for en vekselstrømsmotor, som over en vekselretter er tilsluttet en jævnspændingsforsyning, som har en af en regulator med mindst en forankoblet komparator til konstantmo- 5 ment-drift og efterkoblet styrekreds påvirket elektro nisk ind/ud-kontakt med efterkoblet filterkreds, samt et i jævnstrømskredsen anbragt strømmåleled, såsom en modstand, hvis udgangssignal tilføres styrekredsløbet og komparatoren, som yderligere er tilsluttet en drifts-10 strøm-skal-værdi, kendetegnet ved, at der mellem vekselretterens (7) to jævnstrømstilledninger (5, 6) er anbragt midler (24) til detektering af vekselspændingskomponenter i jævnspændingen, hvorhos detekteringssignalet tilføres udgangen af komparatoren (15) i 15 en sådan fase, at jævnspændingen reguleres i modfase med vekselspændingskomponenten.

2. Anordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at nævnte midler (24) er et båndpasfilter.

3. Anordning ifølge krav 2, kendetegnet ved, 20 at båndpasfilteret i serie har et lavpasfilter (R3, C4, R4, C5) og et højpasfilter (R5, C3).

4. Anordning ifølge et af kravene 1-3, kendetegnet v e d, at indgangen af detekteringsmidlerne (24) er forbundet mellem den anden jævnstrømsledning (6) og 25 et referencepunkt, at komparatorens (15) udgang og ud gangen af detekteringsmidlerne (24) er forbundet til et punkt (22), og at regulatorens indgangsled (18) er forbundet mellem dette forbindelsespunkt og referencepunktet.