DK158690B - Fremgangsmaade og kredsloebsindretning til styring af en vekselstroemsmotor - Google Patents

Description

DK 158690 B

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde og en kredsløbsindretning til styring af en vekselstrømsmotor, fx en trefaset motor i overensstemmelse med overbegrebet i krav 1.

Fra EP-A-53 916 kendes en sådan fremgangsmåde og en tilsvarende 5 kredsløbsindretning, hvor returstrømmen måles i en kapacitiv mellemkreds, og hvor et reguleringssignal til blindstrømregulering udledes af en strøm, der består af flere indbyrdes overlej rede komposanter. I overensstemmelse med denne kendte teknik er det allerede erkendt, at man under bestemte betingelser kan måle en blindstrøm, der løber re-10 tur til mellemkredsen, og som sammenlignet med den aktive strøm har en negativ retning. Denne negative blindstrøm er imidlertid kun målelig, når vekselstrømsmotoren arbejder med en lav effektfaktor, hvilket ikke er tilfældet i forbindelse med normale belastningstilfælde med en stor aktiv strømandel. Denne kendte fremgangsmåde arbejder 15 således også kun indtil en aktiv andel på ca. 60%, idet en negativ blindstrøm ud over denne andel ikke længere er målbar som mellem-kredsstrøm. En optimal magnetisering af den elektriske maskine under alle driftstilstande er følgelig ikke mulig med denne kendte fremgangsmåde .

20 I tysk offentliggørelsesskrift nr. 23 33 978 er beskrevet en fremgangsmåde og en indretning til frembringelse af et jævnstrømsstyre-signal fra en vekselretter, der tjener til fødning af en induktions-motor. I overensstemmelse med denne kendte fremgangsmåde måles den gennem dioderne løbende friløbsstrøm, der skal være proportional med 25 effektfaktoren. Imidlertid kan der med impulsvekselrettere med variabel frekvens og konstant eller tilnærmelsesvis konstant mellem-kredsspænding i overensstemmelse med denne kendte fremgangsmåde ikke frembringes et brugbart reguleringssignal til magnetisering af induktionsmotoren. Friløbsdiodestrømmene udgør nemlig i forbindelse med en 30 impulsvekselretter ikke noget mål for motorbiindstrømmen, da de er sammensat af returfødestrømmen og friløbsstrømmen som følge af spændings transformation.

Fra EP-A-0 075 357 kendes en frekvensomsætterkobling, ved hjælp af hvilken en flerfaset vekselstrømsmaskine fødes. Denne kendte kreds-35 løbsindretning arbejder med en variabel mellemkredsspænding, som bestemmer udgangsamplituden fra vekselretteren. Med en sådan kredsløbsindretning, ved hvilken en pulsering af den tilførte jævnstrøm er 2

DK 158690B

unødvendig, optræder de ovennævnte transformatoriske friløbsstrømme ikke, og man kan følgelig finde frem til motorblindstrømmen ved måling af friløbsdiodestrømmene.

Opfindelsen har til formål at videreudvikle en fremgangsmåde af den 5 indledningsvis angivne art på en sådan måde, at det til trods for fødning af motoren via en impulsvekselretter er muligt at måle den optagne blindstrøm på simpel måde ud fra friløbsdiodestrømmen ved eliminering af de transformatoriske friløbsstrømme.

Dette formål opnås med en fremgangsmåde af den indledningsvis angivne 10 art og med de for opfindelsen karakteristiske i krav l's kendetegnende del angivne ejendommeligheder.

En kredsløbsindretning til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen er angivet i krav 4's kendetegnende del.

Den specielle fordel ved fremgangsmåden består i, at der selv ved 15 drift af vekselstrømsmotoren via en impulsvekselretter med variabel frekvens og med konstant eller tilnærmelsesvis konstant mellemkreds-spænding kan frembringes et med returfødestømmen proportionalt signal, hvorefter maskinen kan reguleres til konstant eller tilnærmelsesvis konstant magnetisering. Dette beror på den erkendelse, at 20 returfødestrømmen selv ved fødning af motoren over impulsveksel-retteren er målbar på grundlag af diodestrømmene, selv om friløbs-strømmene som følge af spændingstransformation ved impulsdriften, foruden motorens blindstrøm, er indeholdt i diodestrømmen.

Da friløbsstrømmen, som betinges af spændingstransformationen, ikke 25 løber samtidigt med returstrømmen, kan returstrømmen måles ved tidsmæssig udskillelse fra friløbsdiodestrømmen. Da den af spændings-transformationen betingede friløbsstrøm desuden ikke løber samtidigt med mellemkredsstrømmen, kan taktsignalet til udskillelsen af friløbsdiodestrømmen udledes af den pulserende fødestrøm i mellem-30 kredsen.

Til omsætning af det pulserende måleværdisignal for returstrømmen til et styre- eller reguleringssignal, som er direkte proportionalt med maskinens induktive blindstrøm, udglattes det udskilte måleværdisignal, og på grundlag af dette dannes regulerings- eller styresignalet

DK 158690 B

3 ved division med en størrelse, som er proportional med omdrejnings-feltfrekvensen. Forholdet mellem den kapacitive, målbare blindstrøm i mellemkredsen og den induktive blindstrøm gennem motorens hovedinduk-tor fremkommer af følgende effektsammenligning: 5 Motorens blindydelse:

Ql “ i2LwL

Spændingsmellemkredsens blindydelse: i2c Qc = —

10 coC

Da de to effekter skal være ens, fås: - Jc --

u>JUC

15 Det udglattede måleværdisignal skal således kun multipliceres med faktoren

u> · K

20 i et multiplikationsled for at frembringe et regulerings- eller styresignal, som direkte afhænger af maskinens induktive blindstrøm.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en principdiagram for en vekselstrømsmotor, der fødes 25 fra en tofaset vekselretter, fig. 2 en principdiagram for en trefaset motor, der styres af en trefaset vekselretter, med detektering af en wattløs strøm eller en blindstrøm og fig. 3 tidsforløbet for strømimpulser i mellemkredsen, i diodekredsen 30 og på måleudgangen.

DK 158690 B

4 I fig. 1 er vist de i en impulsvekselretter forekommende strømme for én af de to motorstrømretninger. For overskuelighedens skyld er der vist en tofaset vekselretter. I princippet gælder strømforløbet også for flerfasede vekselrettere.

5 For hver motorstrømretning findes der fire forskellige strømveje.

Disse indkobles i takt med omdrejningsfeltfrekvensen f ved lukning eller åbning af elektroniske omskiftere SI til S4, idet disse elektroniske omskiftere Si til S4 styres via en ikke vist impulsbred-demodulator. Anti-parallelt med hver af omskifterne SI til S4 er 10 indkoblet dioder Dl til D4, ved hjælp af hvilke de såkaldte friløbs-strømme kan sluttes.

Hvis omskifterne S2 og S3 er lukkede, fødes strømmen II fra spændingsmellemkredsen med forsyningsspændingen , der holdes konstant eller tilnærmelsesvis konstant, til motoren via klemmerne U og X.

15 Åbnes omskifteren S2, løber friløbsstrømmen 12 gennem dioden D4.

Åbnes omskifteren S3 med lukket omskifter S2, løber der en friløbs-strøm 13 gennem dioden Dl.

Motoren har en induktor L, som får sin wattløse strøm eller blindstrøm fra mellemkredsen. Denne wattløse motorstrøm er en vekselstrøm 20 mellem motorinduktoren L og en mellemkredskondensator C. Der løber således samtidigt med forsyningsstrømmen II en såkaldt returstrøm 14 gennem dioderne Dl og D4 fra motoren til mellemkredsen. Denne returstrøm 14 er den med spændingsgrundfrekvensen og i modsat retning løbende del af den vekselstrøm, som løber via mellemkredsens konden-25 sator C, mellem motorinduktoren og mellemkredsen. Den med spændingsgrundfrekvensen og i samme retning løbende del af denne vekselstrøm er indeholdt i forsyningsstrømmen II. Til bestemmelse af den wattløse strøms størrelse er det imidlertid tilstrækkeligt alene at måle returstrømmen 14, da intervallerne for de wattløse strømme, som løber 30 i samme retning og i modsat retning af spændingen, som følge af 90°'s forskydningen mellem motorens reaktive strøm og spændingen er lige store. Problemet er nemlig at måle returstrømmen 14, der løber såvel i forsyningsstrømmen 11's strømbane som i friløbsstrømmene 12's og 13's strømbaner, for sig selv.

35 Fig. 2 viser en kredsløbsindretning til måling af returstrømmen 14 i forbindelse med en trefaset vekselretterbrokobling. Denne har i sin

DK 158690 B

5 øverste brogren elektroniske omskiftere Sil, S12 og S13, anti-paral-lelt med hvilke der er koblet friløbsdioder Dll, D12 og D13. På tilsvarende måde har koblingen i den nederste brogren elektroniske omskiftere S21 til S23 og anti-parallelle friløbsdioder D21 til D23.

5 Måleindretningen til bestemmelse af returstrømmen 14 er kun vist for den nederste brohalvdel. Til dette formål er det væsentligt, at fri-løbsdiodeme D21 til D23 er forbundet med den tilhørende pol i jævnspændingsmellemkredsen via en fra forbindelsesgrenen 8 til de elektroniske omskiftere S21 til S23 adskilt gren 9.

10 I diodegrenen 9 er indkoblet en første strømmåleindretning 1, ved hjælp af hvilken diodestrømmen, som svarende til fig. 1 består af friløbsstrømmene 12, 13 og returstrømmen 14, måles. For kun at måle returstrømmen 14 og ikke friløbsstrømmene 12, 13 udskilles det i indretningen 1 målte målesignal ved hjælp af en analogomskifter 2. Da 15 friløbsstrømmen 12, 13 ikke løber gennem mellemkredsen og tidsmæssigt set ikke løber på det tidspunkt, hvor forsyningsstrømmen .11 løber, afledes taktstyringen af målesignalet ved hjælp af analogomskifteren 2 på basis af tilstedeværelsen af mellemkredsstrømmen.

Til dette formål har mellemkredsen en strømmåleindretning 4. Mellem 20 forgreningen og analogomskifteren 2's styreindgang er indkoblet kom-paratorer 5 og 6, som via et forbindelsesled til stadighed styrer analogomskifteren 2 på en sådan måde, at denne i alt fald er åben, når forsyningsstrømmen II ikke løber og dermed udskiller den pågældende diodefriløbsstrøm 12, 13.

25 I fig. 3 er de tidsmæssige afhængigheder mellem den i strømmåleind-retningen 4 målte mellemkredsstrøm, den i strømmåleindretningen 1 målte diodestrøm og det på analogomskifteren 2's udgang forekommende målesignal vist sammenholdt med hinanden. I den øverste del er vist de strømimpulser, som består af summen af forsyningsstrømmen II og 30 returstrømmen 14. I den midterste del ses, at den diodestrøm, som består af fx friløbsstrømmen 12 og returstrømmen 14, derimod er tidsmæssigt forskudt. I det overlappende tidsrum består diodestrømmen kun af returstrømmen 14. Denne er i den midterste del vist skraveret i den venstre strømimpuls og er følgelig analog til målesignalet i 35 den nederste del.

Claims (6)

10 PATENTKRAV

1. Fremgangsmåde til styring af en vekselstrømsmotor, fx en trefaset motor, som fødes fra en impulsvekselretter med elektroniske omskiftere og tilhørende anti-parallelle friløbsdioder via en kapacitiv jævnspændingsmellemkreds med konstant eller tilnærmelsesvis konstant 15 spænding, idet returstrømmen fra motorinduktoren til mellemkredsens kondensator måles, og der af måleværdien dannes et reguleringssignal til blindstrømregulering, kendetegnet ved, at returstrømmens måleværdi dannes ved en tidsmæssig udskillelse af friløbsdiodestrømmen.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at taktsignalet til friløbsdiodestrømmens udskillelse udledes af mellemkredsens forsyningsstrøm.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det udskilte måleværdisignal udglat-25 tes, og at reguleringssignalet dannes ved division med en med omdrejningsfeltfrekvensen proportional størrelse.

4. Kredsløbsindretning til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at mindst de til én af mellemkredsens po-30 ler tilordnede omskiftere (S21-S23) og friløbsdioder (D21-D23) via adskilte grene (8, 9) er forbundet med denne pol, og at der i tilslutningsgrenen (9) for friløbsdioderne (D21-D23) er indkoblet en første strømmåleindretning (4) og i mellemkredsen en anden strøm-måleindretning (1), idet den første måleindretning (4) er koblet til DK 158690 B en analogomskifter (2), som aktiveres via komparatorer (5„ 6), der er forbundet til den anden måleindretning (1).

5. Kredsløbsindretning ifølge krav 4, kendetegnet ved, at analogomskifterens (2) udgang er for-5 bundet med et multiplikationsled (7), som dividerer analqgomskifte-rens (2) udgangssignal med en omdrejningsfeltfrekvensproportional størrelse (ω x K).

6. Kredsløbsindretning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der mellem analogomskifteren (2) og 10 multiplikationsleddet (7) er indkoblet en måleforstærker .(3).