EP0268618A1 - Process for converting a first ac signal into a second ac signal and converter for performing the process - Google Patents

Process for converting a first ac signal into a second ac signal and converter for performing the process

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Publication number
EP0268618A1
EP0268618A1 EP19870903232 EP87903232A EP0268618A1 EP 0268618 A1 EP0268618 A1 EP 0268618A1 EP 19870903232 EP19870903232 EP 19870903232 EP 87903232 A EP87903232 A EP 87903232A EP 0268618 A1 EP0268618 A1 EP 0268618A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
switches
converter
computer
control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19870903232
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf Schmidhauser
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0268618A1 publication Critical patent/EP0268618A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control

Definitions

  • the present invention relates to a method for converting a first alternating current signal into a second alternating current signal, in which, starting from the first alternating current signal, switches are activated taking into account specifications and measured values determined during the conversion, and a converter for carrying out this method .
  • I ⁇ s is known to convert a first AC signal into a second alternating current signal by switches are controlled in a suitable manner. This conversion is carried out by converters in which the ratio between the frequency of the first AC signal and the frequency of the second AC signal is given by the construction of the converter.
  • the object of the present invention is to remedy the aforementioned deficiency in the prior art.
  • 1 is a block diagram of the converter, which is used to carry out the present method
  • FIG. 4 shows the principle of reaching a signal with a periodically variable amplitude
  • FIG. 5 shows the behavior of the converter when it is overloaded.
  • the converter shown in Fig. 1 has a rectifier 1 and an inverter 2, wherein the inverter 2 is connected to the output of the rectifier 1.
  • the converter also has a control device 3, which controls the mode of operation of the inverter 2 in accordance with fixed and adjustable specifications and instantaneous values or measured values determined during the operation of the converter.
  • a consumer 4 which in the present case is an asynchronous motor, is connected to the output of the inverter 2.
  • the converter is fed from a single-phase network via a rectifier bridge 6.
  • a DC voltage is available at the output terminals of this rectifier bridge 6, the positive pole + Uo being on the output terminal of the bridge 6 and the negative pole -Uo of the DC voltage on the output terminal shown below.
  • a smoothing capacitor / is also connected to the output terminals + Uo and -Uo of the rectifier bridge 6.
  • the inverter 2 which in the present case is designed to supply a three-phase AC signal, contains a pair of switches 11, 12 for each phase of the output signal; 13, 14; and 15, 16, the switches of the respective pair being connected in series. MOS-FET serve as switches. Since in the example shown a three-phase AC signal is should be sufficient, the inverter 2 contains three pairs of switches 11 and 12, 13 and 14 and 15 and 16 and the ends of these serial combinations of switches 11 to 16 are connected to the output terminals + Uo and -Uo of the rectifier bridge 6. The respective output conductor 17, 10 and 19 of the inverter 2 is between the switches of the corresponding pair of switches 11, 12; 13.14; 15.16 connected.
  • the control unit 3 contains a computer 5 which receives the signals which are decisive for the generation of the second alternating current signal, processes them and forms signals for controlling the inverter 2 therefrom.
  • the switches 11 to 16 shown are n-channel MOS-FET.
  • the drain electrode 8 of the first transistor 11 is connected to the positive terminal + Uo of the rectifier bridge 6.
  • the source electrode 9 of this switch 11 is connected to the drain electrode 8 of the second transistor 12 which is connected in series with this first switch 11, the output conductor 17 of this pair of switches 11, 12 also being connected here.
  • the source electrode 9 of the second switch 12 is connected to the negative terminal -Uo of the rectifier bridge 6.
  • the gate electrodes 10 of these switches 11 and 12 are connected via units 25 to the respective output of the computer 5.
  • the other pairs of switches 13 and 14 or 15 and 16 connected to one another and connected to the computer 5.
  • the remaining output conductors 18 and 19 are connected at the node between transistors of these further pairs of switches.
  • means 20 for adjusting the frequency of the output signal, means 21 for adjusting the amplitude of the output signal, means 22 for adjusting the direction of rotation of the motor 4, means 23 for program selection and for selecting setting values and Mit ⁇ are to the inputs of the computer 5 in the example shown tel 24 connected to choose options.
  • Monitoring signals for example when the converter is overloaded, pass from a monitoring unit 26 in the rectifier circuit 1 to further inputs of the computer 5.
  • Means 27 for the optical display of the set and / or measured values are connected to at least one further output of the computer 5.
  • the single-phase or multi-phase AC voltage is converted by the rectifier bridge 6 into a DC voltage which is available at the terminals + Uo and -Uo.
  • current is fed into the output conductors 17 to 19 are passed through one of these switches of the respective switch pair, which has the effect of signals with corresponding polarity in the output conductors 17 to 19 and thus also an alternating voltage at the output of the inverter 2.
  • FIG. 2 shows the principle of how a signal 31 with a constant amplitude is generated on one of the conductors 17 to 19 with the aid of this converter.
  • this principle we will only observe the first pair of switches 11 and 12 to which the output conductor 17 is connected. Because the mode of operation of the other pairs of switches is practically the same except for a corresponding phase shift.
  • Periods are plotted on the horizontal axis in FIG. 2.
  • the present converter works with a basic interval, which is denoted by T and which is, for example, 10 microseconds.
  • the shortest possible duration of the basic interval T is given by the clock frequency of the computer 5.
  • the values of the direct voltage + Uo and -Uo supplied by the rectifier bridge 6 are plotted on the vertical axis.
  • the first switch 11 is connected to the positive terminal + Uo and the second switch 12 is connected to the negative terminal -Uo of the bridge 6. If the first switch 11 is conductive and the second switch 12 is closed, then a positive direct voltage appears on the output conductor 17, namely during a time period t1 which is given by the duration of the opening of the switch 11. Conversely, if the second switch 12 is conductive, then a negative voltage appears on the output conductor 17 during a period t2.
  • the thus time-limited voltages can be regarded as pulses being indicated at 28 a positive pulse and a 29 ne ⁇ gativer pulse ⁇ .
  • a pair of switches, for example the pair 11 and 12 thus generates a pair of pulses 28, 29 of opposite polarity.
  • n denotes the number of repetitions of the pulse pairs 28, 29 with the duration of t1 and t2, which appeared during the energy transmission between the supply network and the consumer 4.
  • the length or width t1, t2 of the pulses 28, 29, which are used in the conversion, is a whole multiple of the basic interval T. 2 shows that first the second switch 12 was closed by the computer 5 and that this switch 12 remained closed for a period of time t2, so that a negative pulse 29 was generated, the length of which was six basic intervals T.
  • the mean value of the electrical energy supplied to it is decisive. Because the "negative" energy was supplied for a total time n times t2 which was longer than the total time n times tl for the supply of the "positive" energy, the mean value of the resulting signal 31 on the conductor 17 is from the consumer's point of view 4th negative. Since the ratio between t1 and t2 has not changed during the energy supply, the resulting signal 31 has a constant amplitude.
  • the resulting signal from the inverter 2 is indicated in FIG. 2 by a dash-dotted, horizontal line in order to indicate that the output signal 31 is a negative DC voltage of constant magnitude.
  • the mean value changes, i.e. the amplitude of the output signal 31.
  • the time period t21 for the riegative signal is initially approximately 7T and the time period t11 for the positive signal is only 1T.
  • the length of time t1 i.e. the width of the positive pulse 28 has been continuously increased in steps of T during the operation of the converter.
  • the time period t12 is already 3T and the time period t22 is only 5T. Since the ratio between the widths of the pulses 28, 29 (width modulation thereof) was continuously changed, the mean value of the energy supplied to the consumer 4 also changed. As a result, the amplitude of the output signal 31 is changed. In this case, the mean increases.
  • the length of a step S is given by the total length of the time periods t1 and t2 of those successive pulse pairs 28, 29 in which the ratio of their widths t1 and t2 remained unchanged.
  • the change in the amplitude of the output signal 31 can be gradual, as is the case according to FIG. 3, or this change can take place relatively quickly.
  • 4 shows as an example a case in which the ratio between the time periods t1 and t2 is changed relatively quickly and at the same time in such a way that a resulting signal 31 is produced with increasing and decreasing amplitude.
  • the computer 5 With curves 32, the amplitude of which changes rapidly, the computer 5 would have to work very quickly. This is because, taking into account the data influencing its mode of operation, it would have to supply the respectively adapted control signals for the duration of the next pair of pulses 28, 29 to the switches 11 to 16 for the duration of a pair of pulses 28, 29. Because this places very high demands on the computing speed of the computer 5, the signals required to control the switches 11 to 16 are only calculated at time intervals A (FIG. 4) which are greater than the duration of a pair of pulses, ie greater than t1 + t2. Between the times of two calculations, the switches 11 to 16 are controlled on the basis of sequences Q1, Q2, Q3 etc., which are derived from patterns stored in the computer 5. During the respective calculation, the computer 5 selects from the stored patterns that which is to be used as the basis for the control of the switches 11 to 16 until the next calculation.
  • the time interval A between two calculations can even be longer than a plurality of stages S of the output signal 31 if the output signal 31 changes rapidly. 4, the * time interval A comprises three stages S. The calculation and selection of the stored patterns is therefore always carried out in advance for the next time period A.
  • the patterns are stored in the memory of the computer 5, for example in the form of tables.
  • a large number of such pulse patterns or tables are stored in the memory of the computer 5.
  • that of the stored patterns is selected by the computer 5 which enables. to reach a section of the output signal 31 during the next time interval A, which approximates the desired curve 32 in this area to the maximum.
  • a control sequence is derived from the selected pattern by the computer 5, which is used to control the switches 11 to 16. At the end of the respective control sequence, taking into account the current state of the converter, a further calculation is carried out and then, if necessary, a different pattern is selected, etc.
  • the frequency of the control signal 30 is chosen higher than the frequency of the output signal 31 or 32 so that the output signal can be approximated at all.
  • the switches 11 to 16 are switched over in a fixed time pattern, for example 20 microseconds. The resulting quantization of the amplitude is continuously recorded and also taken into account in later control sequences.
  • the present converter is also designed to be in Depending on his load, his behavior can change.
  • a signal supplied to the computer 5 by the monitoring unit 26 orients it, for example, via the current output current of the converter and thus the load on the consumer 4. If an increased load occurs, patterns for control sequences Q1, Q2, Q3 etc. are taken from the computer memory , which lower the frequency of the output signal 31 and thus also the speed of the motor 4. If the load 4 is excessive, the supply to the consumer 4 is interrupted.
  • the program of the computer can be designed in such a way that the overcurrent signal is evaluated as a percentage. That is, it is determined whether the overcurrent signal is present rarely, often or continuously. This embodiment of the converter relates to FIG. 5.
  • the switch-off time is changed, as can be seen from FIG. 5.
  • the optical display 27 will shine stronger or weaker in the event of various overloads and the frequency is reduced until the overload conditions are eliminated again. If an overload condition persists for a longer period of time, an overload cut-off is carried out after a certain time, which is based on the percentage occurrence of the overload signal.
  • the shutdown can be set in different stages. The same methods are also used to evaluate an overvoltage or undervoltage in the intermediate circuit and at overtemperature electronic components applied.
  • the instantaneous value of the intermediate circuit current measured in the monitoring unit 26 can in particular also be used to calculate the load acting on the motor shaft.
  • the respective measured value is recorded and evaluated at the moment the motor voltages 17 to 19 pass through zero.
  • the magnetic field in the motor can be increased or decreased. In this way, for example, a voltage reduction and thus an energy saving can be achieved when the engine is under low load. This also effectively combats an electromechanical oscillation of the motor.
  • the program of the computer 5 contains two sections.
  • the first section of the program is used to calculate the frequency and amplitude of the output signal 32, taking into account specifications and circumstances determined during the operation of the converter.
  • the computer receives a setpoint signal for the frequency of the output signal 32 via an analog-digital converter. This frequency is changed according to the setpoint depending on the selected settings for the ramp-up time and ramp-down time. A special hysteresis in the frequency tracking prevents oscillation between the individual acceptable frequencies.
  • the frequency calculation is interrupted when the control signals forward and reverse are both switched off.
  • the converter can be adapted to frequently occurring applications, such as double frequency of the motor signals etc.
  • the amplitude Um of the output signal 32 is usually calculated according to a linear law Um «a.f + U1, where f is the frequency, a and U1 are constants. Both a and U1 can be set on the converter. In the area of lower frequencies, linear law is used depending on the choice of options.
  • the second part of the computer program manages the patterns on which the control sequences are based.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

La transformation d'un premier signal à courant alternatif en un deuxième signal (32) à courant alternatif est effectuée à partir du premier signal à courant alternatif, de données ainsi que de valeurs de mesure déterminées durant la transformation. Durant la transformation, des interrupteurs sont activés à l'aide d'un ordinateur qui calcule sur la base des données et des valeurs de mesure la fréquence nécessaire et l'amplitude du deuxième signal (32) durant des intervalles de temps (A). Des séquences de commande (Q1, Q2, Q3, etc...) sont appliquées aux interrupteurs afin de commander ceux-ci durant lesdites intervalles de temps (A) et d'engendrer le deuxième signal (32) à courant alternatif. De cette façon, on peut obtenir un signal de sortie de fréquence quelconque et d'amplitude de forme quelconque, qui en outre peut être modifié durant le fonctionnement du convertisseur.The transformation of a first alternating current signal into a second alternating current signal (32) is carried out on the basis of the first alternating current signal, data as well as measured values determined during the transformation. During the transformation, switches are activated using a computer which calculates on the basis of the data and the measured values the necessary frequency and the amplitude of the second signal (32) during time intervals (A). Control sequences (Q1, Q2, Q3, etc.) are applied to the switches in order to control them during said time intervals (A) and to generate the second alternating current signal (32). In this way, an output signal of any frequency and amplitude of any shape can be obtained, which furthermore can be modified during operation of the converter.

Description

Verfahren zur Umwandlung eines ersten Wechselstromsignals in ein zweites Wechselstromsignal und Umrichter zur Durchführung dieses Verfahrens.Method for converting a first AC signal into a second AC signal and converter for carrying out this method.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung eines ersten Wechselstromsignals in ein zweites Wechselstrom¬ signal, in welchem, ausgehend vo ersten Wechselstromsignal, Schalter unter Berücksichtigung von Vorgaben sowie von während der Umwandlung festgestellten Messwerten aktiviert werden, so¬ wie einen Umrichter zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for converting a first alternating current signal into a second alternating current signal, in which, starting from the first alternating current signal, switches are activated taking into account specifications and measured values determined during the conversion, and a converter for carrying out this method .
* i≤s ist bekannt, ein erstes Wechselstromsignal in ein zweites Wechselstromsignal umzuwandeln, indem Schalter in geeigneter Weise gesteuert werden. Diese Umwandlung wird durch Umrichter durchgeführt, bei welchen das Verhältnis zwischen der Frequenz des ersten Wechselstromsignals und der Frequenz des zweiten Wechselstromsignals durch die Konstruktion des Umrichters ge¬ geben ist. * I≤s is known to convert a first AC signal into a second alternating current signal by switches are controlled in a suitable manner. This conversion is carried out by converters in which the ratio between the frequency of the first AC signal and the frequency of the second AC signal is given by the construction of the converter.
Es gibt jedoch Fälle, in welchen der Umrichter in der Lage sein sollte, die Ausgangsfrequenz, d.h. die Frequenz des zweiten Wechselstromsignals, und gegebenenfalls auch die Amplitude des¬ selben zu ändern. Einen dieser Fälle stellt die Speisung von Asynchronmotoren dar. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, den genannten Man¬ gel des Standes der Technik zu beheben.However, there are cases in which the converter should be able to change the output frequency, ie the frequency of the second AC signal, and possibly also the amplitude of the same. One of these cases is the feeding of asynchronous motors. The object of the present invention is to remedy the aforementioned deficiency in the prior art.
Diese Aufgabe wird beim Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss so gelöst, wie dies im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert ist.This object is achieved according to the invention in the method of the type mentioned at the outset as defined in the characterizing part of claim 1.
Der erfindungsgemässe Umrichter zur Durchführung dieses Verfah¬ rens ist im Anspruch 8 definiert.The converter according to the invention for carrying out this method is defined in claim 8.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin¬ dung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:Exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:
Fig. 1 ein Blockschaltbild des Umrichters, der zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens dient,1 is a block diagram of the converter, which is used to carry out the present method,
Fig. 2 das Prinzip der Erreichung eines Signales mit einer ge¬ wünschten Amplitude, die konstant ist,2 shows the principle of achieving a signal with a desired amplitude that is constant,
Fig. 3 das Prinzip der Erreichung eines Signales mit einer Amp¬ litude, die veränderlich ist,3 shows the principle of reaching a signal with an amplitude that is variable,
Fig. 4 das Prinzip der Erreichung eines Signales mit periodisch veränderlicher Amplitude und Fig. 5 das Verhalten des Umrichters bei Ueberiastung desselben.4 shows the principle of reaching a signal with a periodically variable amplitude, and FIG. 5 shows the behavior of the converter when it is overloaded.
Der in Fig. 1 dargestellte Umrichter weist einen Gleichrichter 1 sowie einen Wechselrichter 2 auf, wobei der Wechselrichter 2 an den Ausgang des Gleichrichters 1 angeschlossen ist. Der Um¬ richter weist ferner eine Steuereinrichtung 3 auf, welche die Arbeitsweise des Wechselrichters 2 nach Massgabe von festen und einstellbaren Vorgaben sowie von wahrend des Betriebes des Um¬ richters festgestellten Momentanwerten bzw. Messwerten steuert. Am Ausgang des Wechselrichters 2 ist ein Verbraucher 4 ange¬ schlossen, der im vorliegenden Fall ein Asynchronmotor ist.The converter shown in Fig. 1 has a rectifier 1 and an inverter 2, wherein the inverter 2 is connected to the output of the rectifier 1. The converter also has a control device 3, which controls the mode of operation of the inverter 2 in accordance with fixed and adjustable specifications and instantaneous values or measured values determined during the operation of the converter. A consumer 4, which in the present case is an asynchronous motor, is connected to the output of the inverter 2.
Im dargestellten Beispiel wird der Umrichter aus einem einpha¬ sigen Netz über eine Gleichrichterbrücke 6 gespeist. An den Ausgangsklemmen dieser Gleichrichterbrücke 6 steht eine Gleich- Spannung zur Verfügung, wobei auf der oben gezeichneten Aus¬ gangsklemme der Brücke 6 der positive Pol +Uo und an der unten gezeichneten Ausgangsklemme der negative Pol -Uo der Gleich¬ spannung liegt. An die Ausgangsklemmen +Uo und -Uo der Gleich¬ richterbrücke 6 ist unter anderem auch ein Glattungskondensator / angeschlossen.In the example shown, the converter is fed from a single-phase network via a rectifier bridge 6. A DC voltage is available at the output terminals of this rectifier bridge 6, the positive pole + Uo being on the output terminal of the bridge 6 and the negative pole -Uo of the DC voltage on the output terminal shown below. A smoothing capacitor / is also connected to the output terminals + Uo and -Uo of the rectifier bridge 6.
Der Wechselrichter 2, der im vorliegenden Fall zur Lieferung eines dreiphasigen Wechselstromsignals ausgeführt ist, enthält für jede Phase des Ausgangssignals ein Paar von Schaltern 11, 12; 13, 14; und 15, 16, wobei die Schalter des jeweilige Paares in Serie geschaltet sind. Als Schalter dienen MOS-FET. Da im dargestellten Beispiel ein dreiphasiges Wechselstromsignal er- reicht werden soll, enthält der Wechselrichter 2 drei Paare von Schaltern 11 und 12, 13 und 14 sowie 15 und 16 und die Enden dieser seriellen Kombinationen von Schaltern 11 bis 16 sind an die Ausgangsklemmen +Uo und -Uo der Gleichrichterbrücke 6 an¬ geschlossen. Der 'jeweilige Ausgangsleiter 17, 1ö bzw. 19 des Wechselrichters 2 ist zwischen den Schaltern des entsprechenden Schalterpaares 11,12; 13,14; 15,16 angeschlossen.The inverter 2, which in the present case is designed to supply a three-phase AC signal, contains a pair of switches 11, 12 for each phase of the output signal; 13, 14; and 15, 16, the switches of the respective pair being connected in series. MOS-FET serve as switches. Since in the example shown a three-phase AC signal is should be sufficient, the inverter 2 contains three pairs of switches 11 and 12, 13 and 14 and 15 and 16 and the ends of these serial combinations of switches 11 to 16 are connected to the output terminals + Uo and -Uo of the rectifier bridge 6. The respective output conductor 17, 10 and 19 of the inverter 2 is between the switches of the corresponding pair of switches 11, 12; 13.14; 15.16 connected.
Die Steuereinheit 3 enthalt einen Computer 5, welcher die für die Erzeugung des zweiten Wechselstromsignals massgebenden Sig¬ nale empfängt, verarbeitet und hieraus Signale zur Steuerung des Wechselrichters 2 bildet.The control unit 3 contains a computer 5 which receives the signals which are decisive for the generation of the second alternating current signal, processes them and forms signals for controlling the inverter 2 therefrom.
Die dargestellten Schalter 11 bis 16 sind n-Kanal-MOS-FET. Die Drain-Elektrode 8 des ersten Transistors 11 ist an die positive Klemme +Uo der Gleichrichterbrücke 6 angeschlossen. Die Source- Elektrode 9 dieses Schalters 11 ist mit der Drain-Elektrode 8 des zweiten, mit diesem ersten Schalter 11 in Serie geschalte¬ ten Transistors 12 verbunden, wobei hier auch der Ausgangslei¬ ter 17 dieses Schalterpaares 11, 12 angeschlossen ist. Die Source-Elektrode 9 des zweiten Schalters 12 ist an die negative Klemme -Uo der Gleichrichterbrücke 6 angeschlossen. Die Gate- Elektroden 10 dieser Schalter 11 und 12 sind über Einheiten 25. an den jeweiligen Ausgang des Computers 5 angeschlossen. Dem¬ entsprechend sind auch die übrigen Schalterpaare 13 und 14 bzw. 15 und 16 untereinander verbunden und an den Computer 5 ange¬ schlossen. Am Knotenpunkt zwischen Transistoren dieser weiteren Schalterpaaren sind die übrigen Ausgangsleiter 18 bzw. 19 an¬ geschlossen.The switches 11 to 16 shown are n-channel MOS-FET. The drain electrode 8 of the first transistor 11 is connected to the positive terminal + Uo of the rectifier bridge 6. The source electrode 9 of this switch 11 is connected to the drain electrode 8 of the second transistor 12 which is connected in series with this first switch 11, the output conductor 17 of this pair of switches 11, 12 also being connected here. The source electrode 9 of the second switch 12 is connected to the negative terminal -Uo of the rectifier bridge 6. The gate electrodes 10 of these switches 11 and 12 are connected via units 25 to the respective output of the computer 5. The other pairs of switches 13 and 14 or 15 and 16 connected to one another and connected to the computer 5. The remaining output conductors 18 and 19 are connected at the node between transistors of these further pairs of switches.
An die Eingänge des Computers 5 sind im dargestellten Beispiel Mittel 20 zur Einstellung der Frequenz des Ausgangssignals, Mittel 21 zur Einstellung der Amplitude des Ausgangssignals, Mittel 22 zur Einstellung des Drehsinnes des Motors 4, Mittel 23 zur Programmwahl sowie zur Wahl von Einstellwerten und Mit¬ tel 24 zur Wahl von Optionen angeschlossen. Ueberwachungssig- nale, beispielsweise bei Ueberlastung des Umricnters, gelangen von einer Ueberwachungseinheit 26 im Gleichrichterkreis 1 an weitere Eingänge des Computers 5. Für die jeweilige Kontroll¬ einheit 25 der achalter 11 bis 16 gibt es einen Ausgang am Com¬ puter 5, über den das Schliessen und Oeffnen der Schalter 11 bis 16 gesteuert wird. An wenigstens einem weiteren Ausgang des Computers 5 sind Mittel 27 zur optischen Anzeige der einge¬ stellten oder/und gemessenen Werte angeschlossen.In the example shown, means 20 for adjusting the frequency of the output signal, means 21 for adjusting the amplitude of the output signal, means 22 for adjusting the direction of rotation of the motor 4, means 23 for program selection and for selecting setting values and Mit¬ are to the inputs of the computer 5 in the example shown tel 24 connected to choose options. Monitoring signals, for example when the converter is overloaded, pass from a monitoring unit 26 in the rectifier circuit 1 to further inputs of the computer 5. For the respective control unit 25 of the auxiliary switches 11 to 16 there is an output on the computer 5 via which the Closing and opening the switches 11 to 16 is controlled. Means 27 for the optical display of the set and / or measured values are connected to at least one further output of the computer 5.
Während des Betriebes dieses Umrichters wird die einphasige oder mehrphasige Wechselspannung durch die Gleichrichterbrücke 6 in eine Gleichspannung umgewande.lt, die an den Klemmen +Uo und -Uo zur Verfügung steht. Je nach der Betätigung der Schal¬ ter 11 bis 16 durch den Computer 5 wird Strom in die Ausgangs- leiter-17 bis 19 durch einen dieser Schalter des jeweiligen Schalterpaares durchgelassen, was sich als Signale mit entspre¬ chender Polarität in den Ausgangsleitern 17 bis 19 und somit auch als eine Wechselspannung am Ausgang des Wechselrichters 2 auswirkt.During the operation of this converter, the single-phase or multi-phase AC voltage is converted by the rectifier bridge 6 into a DC voltage which is available at the terminals + Uo and -Uo. Depending on the actuation of the switches 11 to 16 by the computer 5, current is fed into the output conductors 17 to 19 are passed through one of these switches of the respective switch pair, which has the effect of signals with corresponding polarity in the output conductors 17 to 19 and thus also an alternating voltage at the output of the inverter 2.
Fig. 2 zeigt das Prinzip, wie ein Signal 31 mit konstanter Amp¬ litude an einem der Leiter 17 bis 19 mit Hilfe dieses Umrich¬ ters erzeugt wird. Bei der Beschreibung dieses Prinzipes werden wir nur das erste Schalterpaar 11 und 12 beobachten, an den der Ausgangsleiter 17 angeschlossen ist. Denn die Wirkungsweise der übrigen Schalterpaare ist, bis auf eine entsprechende Phasen¬ verschiebung, praktisch dieselbe.FIG. 2 shows the principle of how a signal 31 with a constant amplitude is generated on one of the conductors 17 to 19 with the aid of this converter. In describing this principle, we will only observe the first pair of switches 11 and 12 to which the output conductor 17 is connected. Because the mode of operation of the other pairs of switches is practically the same except for a corresponding phase shift.
Auf der waagrechten Achse in Fig. 2 sind Zeitabschnitte aufge¬ tragen. Der vorliegende Umrichter arbeitet mit einem Grundin¬ tervall, der mit T bezeichnet ist und der beispielsweise 10 Mikrosekunden beträgt. Die kürzeste mögliche Dauer des Grund¬ intervalls T ist durch die Taktfrequenz des Computers 5 ge¬ geben. Auf der lotrechten Achse sind die Werte der durch die Gleichrichterbrücke 6 gelieferten Gleichspannung +Uo und -Uo aufgetragen.Periods are plotted on the horizontal axis in FIG. 2. The present converter works with a basic interval, which is denoted by T and which is, for example, 10 microseconds. The shortest possible duration of the basic interval T is given by the clock frequency of the computer 5. The values of the direct voltage + Uo and -Uo supplied by the rectifier bridge 6 are plotted on the vertical axis.
Mit diesem Umrichter sind diskrete Amplitudenstufen des zweiten Signals 31 zwischen +Uo und -Uo erreichbar. Zu diesem Zweck ist der erste Schalter 11 an die positive Klemme +Uo und der zweite Schalter 12 an die negative Klemme -Uo der Brücke 6 ange¬ schlossen. Wenn der erste Schalter 11 leitend und der zweite Schalter 12 geschlossen ist, dann erscheint auf dem Ausgangs¬ leiter 17 eine positive Gleichspannung, und zwar während einer Zeitspanne t1 , die durch die Dauer der Oeffnung des Schalters 11 gegeben ist. Wenn umgekehrt der zweite Schalter 12 leitend ist, dann erscheint auf dem Ausgangsleiter 17 eine negative Spannung während einer Zeitspanne t2. Die in dieser weise zeitlich begrenzten Spannungen können als Impulse betrachtet werden, wobei mit 28 ein positiver Impuls und mit 29 ein ne¬ gativer Impuls^ bezeichnet wird. Ein Schalterpaar, z.B. das Paar 11 und 12, erzeugt somit ein Impulspaar 28, 29 von entgegenge¬ setzter Polarität.With this converter, discrete amplitude levels of the second signal 31 between + Uo and -Uo can be achieved. For this purpose the first switch 11 is connected to the positive terminal + Uo and the second switch 12 is connected to the negative terminal -Uo of the bridge 6. If the first switch 11 is conductive and the second switch 12 is closed, then a positive direct voltage appears on the output conductor 17, namely during a time period t1 which is given by the duration of the opening of the switch 11. Conversely, if the second switch 12 is conductive, then a negative voltage appears on the output conductor 17 during a period t2. The thus time-limited voltages can be regarded as pulses being indicated at 28 a positive pulse and a 29 ne¬ gativer pulse ^. A pair of switches, for example the pair 11 and 12, thus generates a pair of pulses 28, 29 of opposite polarity.
Im unteren Abschnitt von Fig. 2 befindet sich eine Skala, auf der die Längen t1 und t2 bzw. Breiten der Impulse 28 und 29 eingezeichnet sind. Der Buchstabe n bezeichnet hier die Anzahl der Wiederholungen der Impulspaare 28, 29 mit der Dauer von t1 bzw. t2, welche während der Energieübertragung zwischen dem speisenden Netz und dem Verbraucher 4 erschienen sind. Die Län¬ ge bzw. Breite t1 , t2 der Impulse 28, 29, die bei der Umwand¬ lung zur Anwendung kommen, ist ein ganzes Vielfaches des Grund¬ intervalls T. Aus Fig. 2 geht hervor, dass zunächst der zweite Schalter 12 durch den Computer 5 geschlossen worden ist und dass dieser Schalter 12 während einer Zeitspanne t2 geschlossen blieb, so dass ein negativer Impuls 29 entstand, dessen Länge sechs Grundintervalle T betrug. Auf dem Ausgangsleiter 1 erschien somit zuerst die Spannung mit negativer Polarität, die zu diesem Leiter 17 über den zweiten Schalter 12 gelangte. Nach dem Ablauf der Zeitspanne t2 ist der zweite Schalter 12 ge¬ öffnet und der erste Schalter 11 geschlossen worden. Dieser blieb während einer Zeitspanne t1 geschlossen, die zwei Grund¬ interwalle T betrug. Danacri wird dieser erster Schalter 11 ge¬ öffnet und der zweite Schalter 12 wird für eine Zeitspanne t2 von sechs Grundintervallen wieder geschlossen, usw. Der Verlauf der Spannung auf dem Leiter 17 ist durch die voll ausgezogene Linie 30 in Fig. 2 dargestellt. Diese Linie 30 kann auch als der Verlauf der Steuerspannung für die Schalter 11 und 12 be¬ trachtet werden.In the lower section of FIG. 2 there is a scale on which the lengths t1 and t2 or widths of the pulses 28 and 29 are drawn. The letter n here denotes the number of repetitions of the pulse pairs 28, 29 with the duration of t1 and t2, which appeared during the energy transmission between the supply network and the consumer 4. The length or width t1, t2 of the pulses 28, 29, which are used in the conversion, is a whole multiple of the basic interval T. 2 shows that first the second switch 12 was closed by the computer 5 and that this switch 12 remained closed for a period of time t2, so that a negative pulse 29 was generated, the length of which was six basic intervals T. The voltage with negative polarity that came to this conductor 17 via the second switch 12 thus first appeared on the output conductor 1. After the time t2 has elapsed, the second switch 12 is opened and the first switch 11 has been closed. This remained closed for a time period t1 which was two basic interwalls T. Danacri opens this first switch 11 and the second switch 12 is closed again for a time t2 of six basic intervals, etc. The course of the voltage on the conductor 17 is shown by the solid line 30 in FIG. 2. This line 30 can also be regarded as the course of the control voltage for the switches 11 and 12.
Für den an den Leiter 17 angeschlossenen Verbraucher 4 ist al¬ lerdings der Mittelwert der ihm zugeführten elektrischen Ener¬ gie entscheidend. Weil die "negative" Energie während einer Gesamtzeitspanne n mal t2 zugeführt worden ist, welche länger war als die Gesamtzeitspanne n mal tl für die Zuführung der "positiven" Energie, ist der Mittelwert des resultierenden Signals 31 auf dem Leiter 17 aus der Sicht des Verbrauchers 4 negativ. Da sich das Verhältnis zwischen t1 und t2 während der Energiezufuhr nicht geändert hat, hat das resultierende Signal 31 eine konstante Amplitude. Das resultierende Signal des Wech¬ selrichters 2 ist in Fig. 2 durch eine strichpunktierte, waag¬ rechte Linie angegeben, um anzudeuten, dass das Ausgangssignal 31 eine negative Gleichspannung von konstanter Grosse ist.For the consumer 4 connected to the conductor 17, however, the mean value of the electrical energy supplied to it is decisive. Because the "negative" energy was supplied for a total time n times t2 which was longer than the total time n times tl for the supply of the "positive" energy, the mean value of the resulting signal 31 on the conductor 17 is from the consumer's point of view 4th negative. Since the ratio between t1 and t2 has not changed during the energy supply, the resulting signal 31 has a constant amplitude. The resulting signal from the inverter 2 is indicated in FIG. 2 by a dash-dotted, horizontal line in order to indicate that the output signal 31 is a negative DC voltage of constant magnitude.
Wenn man das Verhältnis zwischen tl und t2 während des Betrie¬ bes des Umrichters ändert, wie dies beispielsweise in Fig. 3 dargestellt ist, so ändert sich der Mittelwert, d.h. die Am¬ plitude, des Ausgangssignales 31. Gemäss Fig. 3 beträgt die Zeitspanne t21 für das riegative Signal zunächst etwa 7T und die Zeitspanne t11 für das positive Signal bloss 1T. Die Länge der Zeitspanne t1 , d.h. die Breite des positiven Impulses 28, ist während des Betriebes des Umrichters in Schritten von T ständig vergrössert worden. Bei einem späteren in Fig. 3 ebenfalls dar¬ gestellten Zahlenwert beträgt die Zeitspanne t12 bereits 3T und die Zeitspanne t22 nur 5T. Da das Verhältnis zwischen den Brei¬ ten der Impulse 28, 29 (Breitenmodulation derselben) laufend geändert wurde, änderte sich auch der Mittelwert der dem Ver¬ braucher 4 zugeführten Energie. Dies hat zur Folge, dass die Amplitude des Ausgangssignals 31 geändert wird. In diesem Fall steigt der Mittelwert an.If the ratio between t1 and t2 is changed during the operation of the converter, as shown, for example, in FIG. 3, the mean value changes, i.e. the amplitude of the output signal 31. According to FIG. 3, the time period t21 for the riegative signal is initially approximately 7T and the time period t11 for the positive signal is only 1T. The length of time t1, i.e. the width of the positive pulse 28 has been continuously increased in steps of T during the operation of the converter. In the case of a later numerical value also shown in FIG. 3, the time period t12 is already 3T and the time period t22 is only 5T. Since the ratio between the widths of the pulses 28, 29 (width modulation thereof) was continuously changed, the mean value of the energy supplied to the consumer 4 also changed. As a result, the amplitude of the output signal 31 is changed. In this case, the mean increases.
Genau genommen ändert sich die Amplitude des resultierenden Signals 31 stufenweise, wobei die Stufen einer solchen Treppe in Fig. 3 mit S bezeichnet sind. Die Länge einer Stufe S ist durch die Gesamtlänge der Zeitspannen t1 und t2 jener aufein¬ ander folgenden Impulspaare 28, 29 gegeben, bei welchen das Verhältnis ihrer Breiten t1 und t2 unverändert blieb.Strictly speaking, the resulting amplitude changes Signal 31 stepwise, the steps of such a staircase being designated by S in FIG. 3. The length of a step S is given by the total length of the time periods t1 and t2 of those successive pulse pairs 28, 29 in which the ratio of their widths t1 and t2 remained unchanged.
Die Aenderung der Amplitude des Ausgangssignals 31 kann allmäh¬ lich sein, wie dem gemäss Fig. 3 der Fall ist, oder diese Aen¬ derung kann verh ltnismassig rasch erfolgen. In Fig. 4 ist als Beispiel ein Fall dargestellt, in dem das Verhältnis zwischen den Zeitspannen t1 und t2 verhaltnismassig rasch und zugleich derart geändert wird, dass ein resultierendes Signal 31 mit zu¬ nehmender und abnehmender Amplitude entsteht. Durch eine geeig¬ nete Steuerung, z.B. der' Schalter 11 und 12, kann man Stufen S erreichen, deren Höhe und Länge es möglich macht, praktisch je¬ des beliebige zweite Wechselstromsignal 32 zu approximieren, im Speziellen die in Fig. 4 dargestellte Sinuskurve.The change in the amplitude of the output signal 31 can be gradual, as is the case according to FIG. 3, or this change can take place relatively quickly. 4 shows as an example a case in which the ratio between the time periods t1 and t2 is changed relatively quickly and at the same time in such a way that a resulting signal 31 is produced with increasing and decreasing amplitude. By a geeig¬ designated control, for example the 'switches 11 and 12, one can achieve stages S, the amount and length makes it possible to practically je¬ of any second AC signal 32 to approximate the sine curve shown in Fig. 4 in particular.
Bei Kurven 32, deren Amplitude rasch wechselt, müsste der Com;- puter 5 sehr schnell arbeiten. Denn er müsste, unter der Be¬ rücksichtigung der seine Arbeitsweise beeinflussenden Daten, während der Dauer eines Impulspaares 28, 29 die jeweils an- gepassten Steuersignale für die Zeitspanne des nächsten Im¬ pulspaares 28,29 an die Schalter 11 bis 16 liefern. Da dies sehr hohe Ansprüche an die Rechengeschwindigkeit des Computers 5 stellen würde, werden die zur Steuerung der Schalter 11 bis 16 erforderlichen Signale nur in Zeitabständen A (Fig. 4) be¬ rechnet, die grösser sind als die Dauer eines Impulspaares, d.h. grösser als t1 + t2. Zwischen den Zeitpunkten zweier Be¬ rechnungen werden die Schalter 11 bis 16 anhand von Sequenzen Q1,Q2, Q3 usw. gesteuert, welche von im Computer 5 gespeicher¬ ten Mustern abgeleitet werden. Während der jeweiligen Berech¬ nung wählt der Computer 5 aus den gespeicherten Mustern jenes aus, welches der Steuerung der Schalter 11 bis 16 bis zur näch¬ sten Berechnung zugrunde gelegt werden soll.With curves 32, the amplitude of which changes rapidly, the computer 5 would have to work very quickly. This is because, taking into account the data influencing its mode of operation, it would have to supply the respectively adapted control signals for the duration of the next pair of pulses 28, 29 to the switches 11 to 16 for the duration of a pair of pulses 28, 29. Because this places very high demands on the computing speed of the computer 5, the signals required to control the switches 11 to 16 are only calculated at time intervals A (FIG. 4) which are greater than the duration of a pair of pulses, ie greater than t1 + t2. Between the times of two calculations, the switches 11 to 16 are controlled on the basis of sequences Q1, Q2, Q3 etc., which are derived from patterns stored in the computer 5. During the respective calculation, the computer 5 selects from the stored patterns that which is to be used as the basis for the control of the switches 11 to 16 until the next calculation.
Der Zeitabstand A zwischen zwei Berechnungen kann sogar länger sein als mehrere Stufen S des Ausgangssignals 31 , wenn das Aus¬ gangssignal 31 rasch ändert. Gemäss Fig. 4 umfasst der genannte* Zeitabstand A drei Stufen S. Die Berechnung und Auswahl der ge¬ speicherten Muster erfolgt somit immer vorauschauend für den nächsten Zeitabschnitt A.The time interval A between two calculations can even be longer than a plurality of stages S of the output signal 31 if the output signal 31 changes rapidly. 4, the * time interval A comprises three stages S. The calculation and selection of the stored patterns is therefore always carried out in advance for the next time period A.
Die Muster sind beispielsweise in Form von Tabellen im Speicher des Computers 5 gespeichert. Im Speicher des Computers 5 ist eine grosse Anzahl solcher Impulsmuster bzw. Tabellen gespei¬ chert. Ausgehend von den Vorgaben für die Freguenz und die Amplitude der Ausgangskurve 32 und unter Berücksichtigung der ermittelten Messwerte im Umrichter wird durch den Computer 5 jenes der gespeicherten Muster ausgewählt, das ermöglicht, . einen Abschnitt des Ausgangssignales 31 während des nächsten Zeitabstandes A zu erreichen, der die gewünschte Kurve 32 in diesem Bereich maximal approximiert. Vom Ausgewählten Muster wird eine Steuersequenz durch den Computer 5 abgeleitet, die zur Steuerung der Schalter 11 bis 16 dient. Am Ende der je¬ weiligen Steuersequenz wird unter Berücksichtigung des mo¬ mentanen Zustandes des Umrichters eine weitere Berechnung durchgeführt und anschliessend, wenn erforderlich, ein anderes Muster ausgewählt, usw.The patterns are stored in the memory of the computer 5, for example in the form of tables. A large number of such pulse patterns or tables are stored in the memory of the computer 5. On the basis of the specifications for the frequency and the amplitude of the output curve 32 and taking into account the determined measured values in the converter, that of the stored patterns is selected by the computer 5 which enables. to reach a section of the output signal 31 during the next time interval A, which approximates the desired curve 32 in this area to the maximum. A control sequence is derived from the selected pattern by the computer 5, which is used to control the switches 11 to 16. At the end of the respective control sequence, taking into account the current state of the converter, a further calculation is carried out and then, if necessary, a different pattern is selected, etc.
Die Frequenz des Steuersignals 30 ist höher gewählt als die Frequenz des Ausgangssignals 31 bzw. 32, damit das Ausgangs¬ signal überhaupt approximiert werden kann.The frequency of the control signal 30 is chosen higher than the frequency of the output signal 31 or 32 so that the output signal can be approximated at all.
Durch abwechselndes Schliessen der Schalter 11 und 12 usw. für die Dauer t1 bzw. t2 entsteht das Signal 30, bei welchem die Breite der Impulse 28 und 29 desselben wie erforderlich modu¬ liert wird. Dadurch entsteht eine scheinbare Motorpspannung Um=Uo(t1-t2) . Die Umschaltung der Schalter 11 bis 16 erfolgt in einem festen Zeitraster, von beispielsweise 20 Mikrosekunden. Die daraus sich ergebende Quantisierung der Amplitude wird fortwährend erfasst und in späteren Steuersequenzen mitberück¬ sichtigt.By alternately closing the switches 11 and 12 etc. for the duration t1 and t2, the signal 30 is produced, in which the width of the pulses 28 and 29 of the same is modulated as required. This creates an apparent motor voltage Um = Uo (t1-t2). The switches 11 to 16 are switched over in a fixed time pattern, for example 20 microseconds. The resulting quantization of the amplitude is continuously recorded and also taken into account in later control sequences.
Der vorliegende Umrichter ist auch so ausgelegt, dass er in Abhängigkeit von seiner Belastung sein Verhalten ändern kann. Ein von der Ueberwachungseinheit 26 dem Computer 5 zugeführtes Signal orientiert diesen beispielsweise über den momentan auftretenden Ausgangsstrom des Umrichters und somit über die Belastung des Verbrauchers 4. Wenn eine erhöhte Belastung auftritt, dann werden Muster für Steuersequenzen Q1 , Q2, Q3 usw. dem Computerspeicher entnommen, welche die Frequenz des Ausgangssignals 31 und somit auch die Drehzahl des Motors 4 senken. Bei einer übermässigen Belastung wird die Speisung des Verbrauchers 4 abgebrochen. Das Programm des Computers kann im Einzelnen so ausgelegt sein, dass das Ueberstromsignal als pro¬ zentuale Grosse ausgewertet wird. D.h., es wird ermittelt, ob das Ueberstromsignal selten, oft oder dauernd ansteht. Diese Ausführung des Umrichters betrifft Fig. 5. Abhängig vom pro¬ zentualen Auftreten des Ueberlastsignals wird die Abschaltzeit geändert, wie dies aus Fig. 5 hervorgeht. Die optische Anzeige 27 wird bei verschiedenen Ueberlastungen stärker oder schwächer leuchten und es wird ein Absenken der Frequenz vorgenommen, bis die Ueberlastbedingungen wieder beseitigt sind. Bleibt eine Ueberlastbedingung über eine längere Zeit bestehen, so wird nach einer bestimmten Zeit, die vom prozentualen Auftreten des Ueberlastsignals ist, eine Ueberlastabschaltung vorgenommen. Die Abschaltung kann in verschiedenen Stufen eingestellt wer¬ den. Gleiche Verfahren werden auch zur Auswertung einer Ueber- oder Unterspannung im Zwischenkreis und bei Uebertemperatur der elektronischen Bauelemente angewendet.The present converter is also designed to be in Depending on his load, his behavior can change. A signal supplied to the computer 5 by the monitoring unit 26 orients it, for example, via the current output current of the converter and thus the load on the consumer 4. If an increased load occurs, patterns for control sequences Q1, Q2, Q3 etc. are taken from the computer memory , which lower the frequency of the output signal 31 and thus also the speed of the motor 4. If the load 4 is excessive, the supply to the consumer 4 is interrupted. The program of the computer can be designed in such a way that the overcurrent signal is evaluated as a percentage. That is, it is determined whether the overcurrent signal is present rarely, often or continuously. This embodiment of the converter relates to FIG. 5. Depending on the percentage occurrence of the overload signal, the switch-off time is changed, as can be seen from FIG. 5. The optical display 27 will shine stronger or weaker in the event of various overloads and the frequency is reduced until the overload conditions are eliminated again. If an overload condition persists for a longer period of time, an overload cut-off is carried out after a certain time, which is based on the percentage occurrence of the overload signal. The shutdown can be set in different stages. The same methods are also used to evaluate an overvoltage or undervoltage in the intermediate circuit and at overtemperature electronic components applied.
Der in der Ueberwachungseinheit 26 gemessene Momentanwert des • Zwischenkreisstromes kann im besonderen auch zur Berechnung der an der Motorwelle wirksamen Last benützt werden. Zu diesem Zweck wird der jeweilige Messwert im Moment des Nulldurchganges der Motorspannungen 17 bis 19 erfasst und bewertet. Ferner kann aufgrund von statistischen Merkmalen der Messwerte, wie Maxi¬ mal- und Minimalwert, eine Anhebung oder Absenkung des magne¬ tischen Feldes im Motor vorgenommen werden. Dadurch kann bei¬ spielsweise eine Spannungsabsenkung und somit eine Energie- Einsparung bei schwacher Belastung des Motors erreicht werden. Ferner kann dadurch eine elektromechanische Pendelung des Mo- tors wirksam bekämpft werden.The instantaneous value of the intermediate circuit current measured in the monitoring unit 26 can in particular also be used to calculate the load acting on the motor shaft. For this purpose, the respective measured value is recorded and evaluated at the moment the motor voltages 17 to 19 pass through zero. Furthermore, on the basis of statistical characteristics of the measured values, such as maximum and minimum values, the magnetic field in the motor can be increased or decreased. In this way, for example, a voltage reduction and thus an energy saving can be achieved when the engine is under low load. This also effectively combats an electromechanical oscillation of the motor.
Das Programm des Computers 5 enthält zwei Abschnitte. Der erste Abschnitt des Programms dient zur Berechnung von Frequenz und Amplitude des Ausgangssignals 32, und zwar unter Berücksichti¬ gung von Vorgaben und von während des Betriebes des Umrichters festgestellten Umständen. Dazu erhält der Computer über einen Analog-Digital-Umsetzer ein Sollwert-Signal für die Frequenz des Ausgangssignals 32. Diese Frequenz wird abhängig von den gewählten Einstellungen für die Hochlaufzeit und Tieflaufzeit dem Sollwert entsprechend verändert. Eine spezielle Hysterese in der Frequenznachführung verhindert ein Pendeln zwischen den einzelnen annehmbaren Frequenzen. Die Frequenzberechnung wird unterbrochen, wenn die Steuersignale Vorwärts und Rückwärts beide ausgeschaltet sind.The program of the computer 5 contains two sections. The first section of the program is used to calculate the frequency and amplitude of the output signal 32, taking into account specifications and circumstances determined during the operation of the converter. For this purpose, the computer receives a setpoint signal for the frequency of the output signal 32 via an analog-digital converter. This frequency is changed according to the setpoint depending on the selected settings for the ramp-up time and ramp-down time. A special hysteresis in the frequency tracking prevents oscillation between the individual acceptable frequencies. The frequency calculation is interrupted when the control signals forward and reverse are both switched off.
Mit Hilfe des bzw. der Optionseingänge lässt sich der Umrichter an oft vorkommende Anwendungsfälle anpassen, etwa doppelte Fre¬ quenz der Motorsignale usw.With the help of the option input (s), the converter can be adapted to frequently occurring applications, such as double frequency of the motor signals etc.
Die Berechnung der Amplitude Um des Ausgangssignales 32 erfolgt üblich nach einem linearen Gesetz Um«a.f+U1, wobei f die Fre¬ quenz, a und U1 Konstanten sind. Sowohl a als auch U1 lassen sich am Umrichter einstellen. Im Bereich niederer Frequenzen wird vom linearen Gesetz angewichen, abhängig von der Wahl der Optionen.The amplitude Um of the output signal 32 is usually calculated according to a linear law Um «a.f + U1, where f is the frequency, a and U1 are constants. Both a and U1 can be set on the converter. In the area of lower frequencies, linear law is used depending on the choice of options.
Der zweite Teil des Computerprogrammes verwaltet die Muster, welche den Steuersequenzen zugrunde liegen. The second part of the computer program manages the patterns on which the control sequences are based.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Umwandlung eines ersten Wechselstromsignals in ein zweites Wechselstromsignal, in welchem, ausgehend vom ers¬ ten Wechselstromsignal, Schalter unter Berücksichtigung von Vorgaben sowie von während der Umwandlung festgestellten Mess¬ werten aktiviert werden, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Vorgaben und der Messwerte die erforderliche Frequenz und Amplitude des zweiten Wechselstromsignals (32) in Zeitabständen (A) berechnet wird und dass Steuersequenzen (Q1,Q2,Q3 usw.) an die Schalter (11 bis 16) angelegt werden, welche diese Schalter während der genannten Zeitabstände (A) steuern, um das zweite1. Method for converting a first alternating current signal into a second alternating current signal, in which, starting from the first alternating current signal, switches are activated taking into account specifications and measurement values determined during the conversion, characterized in that on the basis of the specifications and the measured values the required frequency and amplitude of the second alternating current signal (32) is calculated at time intervals (A) and control sequences (Q1, Q2, Q3 etc.) are applied to the switches (11 to 16), which these switches during the said time intervals (A ) control the second
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Wechselstromsignal (32) zu erzeugen.Generate AC signal (32).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuersequenzen (Q1 ,Q2,Q3.. ) von impulsförmigen Mustern abge¬ leitet werden, welche beispielsweise in Form von Tabellen, ge¬ speichert sind.2. The method according to claim 1, characterized in that the control sequences (Q1, Q2, Q3 ..) are derived from pulse-shaped patterns which are stored, for example in the form of tables.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Element (S) einer Steuersequenz (Q1,Q2,Q3 usw.) durch zumindest ein Impulspaar gebildet wird, dass die Impulse (28,29) dieses Paares entgegengesetzte Polarität aufweisen und dass die Länge bzw. Breite (t1 bzw. t2) dieser Impulse variiert wird, um die erforderliche Amplitude des Ausgangssignals (31) im gegebenen Augenblick zu erreichen.3. The method according to claim 2, characterized in that an element (S) of a control sequence (Q1, Q2, Q3 etc.) is formed by at least one pair of pulses, that the pulses (28,29) of this pair have opposite polarity and that Length or width (t1 or t2) of these pulses is varied by the to achieve the required amplitude of the output signal (31) at the given moment.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Mustern abgeleiteten Steuersequenzen (Q1,Q2,Q3 usw.) für die Dauer des genannten Zeitabstandes (A) zwischen zwei Berechnungen ausgelegt sind.4. The method according to claim 2, characterized in that the control sequences derived from the patterns (Q1, Q2, Q3 etc.) are designed for the duration of the said time interval (A) between two calculations.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Impulse ein ganzzahliges Vielfaches eines Grundin- tervalles (T) darstellt.5. The method according to claim 3, characterized in that the width of the pulses represents an integer multiple of a basic interval (T).
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wechselstromsignal einem einphasigen oder mehrphasigen Netz entnommen wird und dass aus diesem Signal ein dreiphasige Wechselstromsignal gebildet wird.6. The method according to claim 1, characterized in that the first AC signal is taken from a single-phase or multi-phase network and that a three-phase AC signal is formed from this signal.
7. Verfahren nach Anspruch 1, das zur Steuerung eines Asyn¬ chronmotors angewendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorgaben die Wahl des Drehsinnes des Motors und die Angabe der Zeit für das Hochlaufen des Motors vom Stillstand bis zur ein¬ gestellten Drehzahl dienen.7. The method according to claim 1, which is used to control an asynchronous motor, characterized in that the selection is the choice of the direction of rotation of the motor and the specification of the time for the motor to run up from standstill to the set speed.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Momentanwert eines in einem Zwischenkreis erfassten Stromes zu Berechnung des Lastmomentes und zu Regelung des im Motor wirk¬ samen magnetischen Feldes verwendet wird.8. The method according to claim 1, characterized in that the instantaneous value of a current detected in an intermediate circuit increases Calculation of the load torque and for regulating the magnetic field effective in the motor is used.
9. Umrichter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, der einen Gleichrichter und einen Wechselrichter enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter Schalter enthält, die durch eine Steuereinrichtung steuerbar sind.9. Converter for performing the method according to claim 1, which contains a rectifier and an inverter, characterized in that the inverter contains switches which are controllable by a control device.
10. Umrichter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung einen Computer enthält, dass die Eingänge dieses Computers an Stellelemente sowie an Empfänger von Momen¬ tanwerten im Umrichter angeschlossen sind, dass der Computer zur Berechnung der erforderlichen Frequenz und Amplitude des zweiten Wechselstromsignals aufgrund der Vorgaben und der Mo¬ mentanwerte ausgeführt ist und dass die Ausgänge des Computers an die Schalter angeschlossen sind. 10. Converter according to claim 9, characterized in that the control device contains a computer, that the inputs of this computer are connected to control elements and to receivers of instantaneous values in the converter, that the computer is used to calculate the required frequency and amplitude of the second AC signal of the specifications and the instantaneous values and that the outputs of the computer are connected to the switches.
EP19870903232 1986-06-03 1987-05-29 Process for converting a first ac signal into a second ac signal and converter for performing the process Withdrawn EP0268618A1 (en)

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