NO830714L - CONTROL METHOD FOR A HEAT EXCHANGER AND ITS APPLICATION FOR A PROCEDURE AND DEVICE FOR CIRCULATION OF THE HEATING MEDIUM IN A HEATING SYSTEM - Google Patents
CONTROL METHOD FOR A HEAT EXCHANGER AND ITS APPLICATION FOR A PROCEDURE AND DEVICE FOR CIRCULATION OF THE HEATING MEDIUM IN A HEATING SYSTEMInfo
- Publication number
- NO830714L NO830714L NO830714A NO830714A NO830714L NO 830714 L NO830714 L NO 830714L NO 830714 A NO830714 A NO 830714A NO 830714 A NO830714 A NO 830714A NO 830714 L NO830714 L NO 830714L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- voltage
- inverter
- frequency
- pulse
- control
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 25
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Control Of Heat Treatment Processes (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Styresett for en pulsvekselretter samt dets anvendelse på en fremgangsmåte og en anordning til sirkulasjon av varmemediet i et varmérørsystem. Control set for a pulse inverter and its application to a method and a device for circulating the heating medium in a heating pipe system.
Oppfinnelsen angår en styresett for en pulsvekselretterThe invention relates to a control system for a pulse inverter
i samsvar med hovedkravets innledning. Videre angår oppfinnelsen en fremgangsmåte til sirkulasjon av varmemediet i et varmé-rørsystem ved hjelp av en sirkulasjonspumpe samt en drivanordning til gjennomførelse av fremgangsmåten. in accordance with the introduction of the main requirement. Furthermore, the invention relates to a method for circulating the heating medium in a heating pipe system by means of a circulation pump and a drive device for carrying out the method.
Fra DE-PS 28 31 589 er et slikt styresett allerede kjent som koblingsanordning til dannelse av periodiske pulsmønstre. Skal det periodiske pulsmønsters frekvens forandres, slik det From DE-PS 28 31 589 such a control system is already known as a switching device for forming periodic pulse patterns. Should the periodic pulse pattern's frequency be changed, such that
er tilfellet ved omrettere til å frembringe en utgangsvekselspenning med en ønskefrekvens som er gitt på forhånd ved en frekvensstyrespenning, og en ønskeamplitude som er gitt på forhånd ved en amplitudestyrespenning, kan frekvensstyrespenningen innføres i en frekvensstyrt binær oscilator som frembringer en sekvens av tellepulser med en pulsfrekvens som er proposjonal med frekvensstyrespenningen. Tellepulsene blir tellet av en etterkoblet teller som kan stilles tilbake hver gang etter en full periode av ønskefrekvensen. Med den respektive tellerstand hos telleren adresseres et fastverdilager som tjener som første funksjonsgiver og inneholder en lagret binær kurve som er frekvensuavhengig. is the case with inverters to produce an output alternating voltage with a desired frequency given in advance by a frequency control voltage, and a desired amplitude given in advance by an amplitude control voltage, the frequency control voltage can be fed into a frequency controlled binary oscillator which produces a sequence of counting pulses with a pulse frequency which is proportional to the frequency control voltage. The counting pulses are counted by a connected counter which can be reset each time after a full period of the desired frequency. With the respective counter value of the counter, a fixed value store is addressed which serves as the first function generator and contains a stored binary curve which is frequency independent.
Ved denne kjente anordning inneholder den binære kurve bestemte pulser ved hvis hjelp der til enhver tid blir styrt slike koblingsprosesser i omretteren hvis fasestilling forblir konstant med hensyn til den ønskede utgangsvekselspenning ved alle påstyringstilstander av omretteren. Amplitudestyrespenningen kan tilføres en annen funksjonsgiver til å frembringe et binært signal. I den kjente kobling inneholder denne annen funksjonsgiver flere hjelpelagre. I et hjelpelager kan der f.eks. være lagret et pulsmønster hvor hver puls tilsvarer en slik koblingsoperasjon som innen en periode av utgangspenningen må foretas på et tidspunkt som er desto senere jo større den tilstrebede utgangsamplitude er. Dette hjelpelager blir adressert idet der fra tellerstanden subtraheres et tall avledet fra amplitudestyrespenningen, slik at den lagerposi sjon som inneholder de tilsvarende koblingspulser, i virkelig-heten først blir utlest senere. Et ytterligere hjelpelager kan inneholde et pulsmønster for frembringelse av de styre-kommandoer som ved tiltagende utstyring skal avgis på et tid-ligere tidspunkt. Dette ytterligere hjelpelager blir da påstyrt ved addisjon av et tall avledet fra amplitudestyrespenningen, til den respektive tellerstand. En logikkobling leverer så ved sammenknytting av det binære signal som leveres av den første funksjonsgiver, med utgangsstørrelsen fra fastverdilageret styrespenningen for manøvrering av vekselretterbryterne. In this known device, the binary curve contains certain pulses with the help of which such switching processes are controlled at all times in the inverter whose phase position remains constant with regard to the desired output alternating voltage at all control states of the inverter. The amplitude control voltage can be supplied to another function encoder to produce a binary signal. In the known link, this second function provider contains several auxiliary stores. In an auxiliary warehouse, there can e.g. be stored a pulse pattern where each pulse corresponds to such a switching operation that must be carried out within a period of the output voltage at a time which is the later the greater the desired output amplitude. This auxiliary storage is addressed as a number derived from the amplitude control voltage is subtracted from the counter reading, so that the storage position containing the corresponding switching pulses is in reality only read out later. A further auxiliary storage can contain a pulse pattern for generating the control commands which, in the case of increasing equipment, are to be issued at a later time. This additional auxiliary storage is then controlled by adding a number derived from the amplitude control voltage to the respective counter reading. A logic circuit then supplies the control voltage for maneuvering the inverter switches by connecting the binary signal supplied by the first function encoder with the output value from the fixed value storage.
Denne kjente koblingsanordning egner seg riktignok som styresett for praktisk talt alle anvendelser i forbindelse med omrettere, men blir meget kostbar f'.eks. for pulsvekselrettere. Pulsvekselrettere tjener f .eks. til å forsyne dreie-feltmaskiner med en matespenning hvis frekvens skal endres proposjonalt med det ønskede omdreiningstall. En slik vekselretter inneholder for hver vekselspenningsutgang et vekselretterbryter som kobler denne utgang skiftevis til den positive og den negative likespenningsinngang. Blir en slik bryter hver gang påvirket bare ved begynnelsen av en halvperiode av den ønskede spenning på vedkommende vekselretterutgang, This known switching device is certainly suitable as a control system for practically all applications in connection with inverters, but becomes very expensive, e.g. for pulse inverters. Pulse inverters serve e.g. to supply rotating field machines with a supply voltage whose frequency is to be changed proportionally with the desired number of revolutions. Such an inverter contains for each alternating voltage output an inverter switch which connects this output alternately to the positive and the negative direct voltage input. If such a switch is affected each time only at the beginning of a half-cycle of the desired voltage on the relevant inverter output,
så oppstår der en "helblokk"-spenning av spenningsblokker som har alternerende polaritet og hver strekker seg over en halvperiode. Hvis man imidlertid manøvrerer bryterne i en høyfrekvent takt og endrer varigheten av hver koblingstilstand i avhengighet av den ønskede utgangsspennings fasestilling, kan der derved også bli frembragt en pulsbredde-modulert utgangspenning med annen kurveform. then there arises a "whole block" voltage of voltage blocks which have alternating polarity and each extends over half a period. If, however, one maneuvers the switches in a high-frequency beat and changes the duration of each switching state depending on the desired output voltage phase position, a pulse-width-modulated output voltage with a different curve shape can thereby also be produced.
Med henblikk på å oppnå et dreiemoment fattig på høyere harmoniske og en optimal utnyttelse av omretteren og av den tilkoblede maskin, bør man for utgangsvekselspenningen ved disse drivanordninger som forekommer vanlig i handelen, til-strebe et mest mulig sinusformet forløp. Til formålet blir der for hver vekselspenningsutgang frembragt en tilsvarende sinusformet styrespenning hvis skjæringspunkter med en høy-frekvent trekantspenning leverer omkoblingspulsene for den vekselretterbryter som arbeider på den respektive vekselret terutgang, og dermed bestemmer lengden av de enkelte spennings-pulser som skal settes sammen til den modulerte utgangspenning. With a view to achieving a torque poor in higher harmonics and an optimal utilization of the inverter and of the connected machine, one should strive for the most sinusoidal course possible for the output alternating voltage of these drive devices which are commonly found in the trade. For this purpose, a corresponding sinusoidal control voltage is produced for each AC voltage output whose intersection points with a high-frequency triangular voltage supply the switching pulses for the inverter switch working on the respective AC output, and thus determines the length of the individual voltage pulses to be combined into the modulated output voltage.
Vekselretteren får påtrykt en tilnærmet konstant inngangs-likespenning, f.eks. idet vekselretterens inngang via en spenningsmellomkrets er forbundet med likespenningsutgangen fra en likeretter tilsluttet en forsyningsvekselspenning. Ved anvendelse av en asynkronmaskin behøves i alminnelighet en matespenningsamplitude som avtar proposjonalt med avtagende omdreiningstall, idet den bare ned mot laveste omdreiningstall sørger for en underproposjonal minskning av spenningsamplitu-den. Den tilsvarende amplitudestyring av utgangsvekselspenningen kan oppnås ved at forholdet mellom sinusamplitude og amplitude av den som samplingsspenning anvendte trekantspenning forandres. Frekvensforholdet mellom trekantspenning og utgangspenning bestemmer antall omkoblingsoperasjoner for hver bryter innen en spenningsperiode og dermed tilnærmelsen til sinusformen. Trekantfrekvensen kan imidlertid ikke velges vilkårlig høy, idet det ville føre til for mange koblingsprosesser med store tap og en termisk ødeleggelse av omretter-bryterne. Som omretterbrytere anvendes vanligvis tyristorer, hvor der dessuten må overholdes en viss minimumsvarighet for hver omkoblingsprosess, så samplingsfrekvensen i praksis ikke vesentlig kan overskride 400 Hz. An approximately constant input DC voltage is applied to the inverter, e.g. as the inverter's input via a voltage intermediate circuit is connected to the direct voltage output from a rectifier connected to a supply alternating voltage. When using an asynchronous machine, a supply voltage amplitude is generally required which decreases proportionally with decreasing rotational speed, as it only provides for a sub-proportional reduction of the voltage amplitude down to the lowest rotational speed. The corresponding amplitude control of the output alternating voltage can be achieved by changing the ratio between the sinusoidal amplitude and the amplitude of the triangle voltage used as the sampling voltage. The frequency ratio between delta voltage and output voltage determines the number of switching operations for each switch within a voltage period and thus the approximation to the sinusoidal form. However, the triangle frequency cannot be chosen arbitrarily high, as this would lead to too many switching processes with large losses and a thermal destruction of the inverter switches. Thyristors are usually used as inverter switches, where a certain minimum duration must also be observed for each switching process, so that the sampling frequency in practice cannot significantly exceed 400 Hz.
Ved de fleste anvendelser blir en trefaset last matetIn most applications, a three-phase load is fed
via vekselretteren med en symmetrisk system av tre pulsede fasespenninger som praktisk talt er sinusformede ved høy modulasjonsfrekvens. Genereringen av sinusspenningssystemet ved hjelp av en pulsvekselretter er imidlertid forholdsvis kostbar, da der i vekselretterstyringen må frembringes tre styrespenninger som er innbyrdes forskjøvet 120° el. I den forbindelse må man ha for øye at vekselretteren blir å dimensjonere for full belastning (nominell drift) av drivanordningen, men grunnsvingningsamplituden ved vanlige styremetoder til å frembringe sinusformede utgangspenninger ikke når ver-dier som er mulige ved en full spenningsutnyttelse av omretteren. Ofte blir der derfor i det øvre spenningsområder skif-tet til en styring hvor der skifter fra sinusform av utgangspenningen til en pulsbreddemodulert helblokkstyring eller en via the inverter with a symmetrical system of three pulsed phase voltages which are practically sinusoidal at high modulation frequency. The generation of the sine voltage system by means of a pulse inverter is, however, relatively expensive, as three control voltages must be generated in the inverter control which are offset from each other by 120° or so. In this connection, it must be borne in mind that the inverter will be dimensioned for full load (nominal operation) of the drive device, but the basic oscillation amplitude with normal control methods to produce sinusoidal output voltages does not reach values that are possible with a full voltage utilization of the inverter. Often, in the upper voltage ranges, there is a change to a control where the output voltage changes from a sinusoidal form to a pulse-width modulated full-block control or a
form som tilnærmet tilsvarer en helblokkstyring, f.eks. en trapesform. Det er da ikke til å unngå at drivanordningens dreiemoment oppviser desto mer av høyere harmoniske og tapene vokser, jo sterkere der avvikes fra sinusform av mate-spenningene. shape that roughly corresponds to a complete block control, e.g. a trapezoidal shape. It is then unavoidable that the drive device's torque exhibits the more higher harmonics and the losses grow, the stronger the deviation from the sinusoidal form of the supply voltages.
Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å gi anvis-ning på et styresett for pulsvekselrettere hvormed det uten stor påkostning blir mulig å avgi en pulsbreddemodulert utgangsvekselspenning hvis kurveform, som avviker fra en helblokkstyring, i et best<i>emt, større frekvensområde kan opti-meres med hensyn til forskjellige krav (f.eks. høyspenningsut-nyttelse, svake overharmoniske) og forhåndsbestemmes uavhengig av frekvensen. The invention is based on the task of providing instructions on a control system for pulse inverters with which it is possible, without great expense, to emit a pulse-width modulated output alternating voltage whose curve shape, which deviates from a full-block control, in a certain, larger frequency range can be optimized - is increased with regard to different requirements (e.g. high voltage utilization, weak overharmonics) and is predetermined independently of the frequency.
Det blir ifølge oppfinnelsen oppnådd med et styresettAccording to the invention, this is achieved with a control system
med særtrekk som angitt i patentkrav 1.with distinctive features as stated in patent claim 1.
Varmeanlegg for bygninger inneholder vanligvis et sluttet rørsystem hvor et varmebærende medium, f.eks. varmtvann blir ledet gjennom en første varmeveksler (f.eks. en fyrkjele eller en solfanger) og herunder opptar varme som den så ved gjennom-strømning av en annen varmeveksler (radiator) avgir til om-givelsene. Transporten av det oppvarmede vann til radiatorene skjer ved hjelp av sirkulasjonspumper, og varmeavgivelsen til systemets omgivelser (varmeeffekt) blir regulert med ventiler som sitter på radiatorene og mer eller mindre struper gjennom-strømningen. Sirkulasjonspumpen blir å dimensjonere slik at den ved lave omgivelsestemperaturer hvor alle radiatorventi-lene må være helt åpne, ennu muliggjør et tilstrekkelig transporttrykk resp. en tilstrekkelig gjennomstrømning av varmt-vannet. Slike ekstreme omgivelsestemperaturer foreligger imidlertid bare få dager i året. Under resten av varmeanleggets driftstid er radiatorene helt eller delvis stengt, og en uregu-lert eller ikke styrt sirkulasjonspumpe transporterer for meget. Der oppstår forstyrrende strømningsstøy, og dessuten arbeider pumpene med en ugunstig virkningsgrad, da pumpenes karakteristikk ikke er tilpasset anleggets karakteristikk for disse varierende belastninger. Det blir dermed forbrukt for meget energi. Heating systems for buildings usually contain a closed pipe system where a heat-carrying medium, e.g. hot water is led through a first heat exchanger (e.g. a boiler or a solar collector) and below it absorbs heat which it then releases to the surroundings by flowing through another heat exchanger (radiator). The transport of the heated water to the radiators takes place with the help of circulation pumps, and the release of heat to the system's surroundings (heating effect) is regulated with valves that sit on the radiators and more or less throttle the flow through. The circulation pump must be dimensioned so that, at low ambient temperatures where all the radiator valves must be fully open, it still enables a sufficient transport pressure or a sufficient flow of the hot water. However, such extreme ambient temperatures only exist a few days a year. During the rest of the heating system's operating time, the radiators are completely or partially closed, and an unregulated or uncontrolled circulation pump transports too much. Disturbing flow noise occurs there, and moreover the pumps work with an unfavorable degree of efficiency, as the characteristics of the pumps are not adapted to the characteristics of the plant for these varying loads. Too much energy is thus consumed.
I betraktning av stigende energipriser er man i tilta gende grad innstilt på å ta tilleggsomkostningene for varrae-effektavhengig variasjon av pumpeeffekt med på kjøpet. Pumpen kunne da drives med en omdreiningstall-styrt likestrømmotor, men med oppfinnelsen skal der skaffes mulighet for en økonomisk anvendelse av trefasemaskiner som forekommer vanlig i handelen. I den forbindelse kommer drivanordninger med flere gangers polomkobling og trinnvis innstilling av pumpens omdreiningstall ikke i betraktning, siden de nødvendige relékoblin-ger faller relativt kostbare og er ømfintlige for forstyrrel-ser. For andre formål er der allerede utviklet omdreiningstall-variable drivanordninger som ikke arbeider etter prinsippet med polomkobling. En slik drivanordning inneholder en dreiefeltmaskin hvis matespenning leveres av en vekselretter, f.eks. den nevnte pulsvekselretter, og endres proposjonalt med det ønskede omdreiningstall. In view of rising energy prices, there is an increasing tendency to include the additional costs for varrae power-dependent variation of pump power in the purchase. The pump could then be operated with a speed-controlled direct current motor, but with the invention the possibility of an economical use of three-phase machines which are commonly found in the trade should be provided. In this connection, drive devices with multiple pole switching and step-by-step setting of the pump's rotation speed are not taken into account, since the necessary relay connections are relatively expensive and are susceptible to disturbances. For other purposes, speed-variable drive devices have already been developed which do not work according to the principle of pole switching. Such a drive device contains a rotating field machine whose supply voltage is supplied by an inverter, e.g. the aforementioned pulse inverter, and changes proportionally with the desired speed.
For den innledningsvis omtalte drift av en sirkulasjonspumpe egner seg i og for seg en trefaset asynkronmaskin som mates med et symmetrisk system av tre pulsede fasespenninger, som ved høy modulasjonsfrekvens praktisk talt er sinusformet. Generering av sinusspenningsystemet ved hjelp av en pulsvekselretter er imidlertid av de omtalte grunner forholdsvis kostbar. En innsparing av energi ved hjelp av varmeeffekt-avhengig omdreiningstallstyring av sirkulasjonspumpen måtte derfor skje på bekostning av en høyere produksjonspris. For the initially mentioned operation of a circulation pump, a three-phase asynchronous machine which is fed with a symmetrical system of three pulsed phase voltages, which at a high modulation frequency is practically sinusoidal, is suitable in and of itself. Generating the sinusoidal voltage system using a pulse inverter is, however, relatively expensive for the reasons mentioned. A saving of energy by means of heat output-dependent speed control of the circulation pump therefore had to take place at the expense of a higher production price.
Videre må man være oppmerksom på at drivanordningens dreiemoment oppviser desto mer overharmoniske jo sterkere der avvikes fra sinusform av matespenningen. Dermed tiltar imidlertid faren for at der i varmerørsystemet opptrer lydsvingninger som kan føre til en utålelig støybelastning av miljøet. Furthermore, one must be aware that the driving device's torque exhibits the more harmonics the stronger the deviation from the sinusoidal form of the supply voltage. However, this increases the risk of sound fluctuations occurring in the heating pipe system which can lead to intolerable noise pollution in the environment.
Styresettet ifølge oppfinnelsen muliggjør nu økonomisk anvendelse av en asynkronmaskin, samtidig som også den økede støybelastning blir unngått. Omkostningene kan i den forbindelse holdes så lave at de tilleggskostnader som behøves for pumpedriften, sammenholdt med sirkulasjonspumper som vanlig forekommer i markedet, blir kompensert ved innsparing av energi som f.eks. ved temperert klima blir oppnådd ved en bygningsoppvarming i tre oppvarmingsperioder. The control set according to the invention now enables economical use of an asynchronous machine, while also avoiding the increased noise load. In this connection, the costs can be kept so low that the additional costs required for the pump operation, compared to circulation pumps that are commonly found in the market, are compensated by saving energy such as e.g. in temperate climates is achieved by heating the building in three heating periods.
Det blir ifølge oppfinnelsen oppnådd med en fremgangsmåte som har særtrekk som angitt i patentkrav 1. According to the invention, it is achieved with a method which has distinctive features as stated in patent claim 1.
I samsvar med dette blir sirkulasjonspumpen drevet avAccordingly, the circulation pump is driven off
en asynkronmaskin som mates fra et vekselspenningsnett via en omretter med pulsvekselretter og likespenningsmellomkrets. Frekvensen av vekselretterens utgangsspenning blir forhåndsbestemt proposjonalt med et ønsket omdreiningstall, og også spenningens amplitude er i det minste i øvre omdreiningstallområde likeledes proposjonal med det ønskede omdreiningstall. an asynchronous machine that is fed from an alternating voltage network via an inverter with pulse inverters and direct voltage intermediate circuit. The frequency of the inverter's output voltage is predetermined proportional to a desired number of revolutions, and also the amplitude of the voltage, at least in the upper number of revolutions range, is likewise proportional to the desired number of revolutions.
For hver vekselretterutgang er der forhåndsbestemt en ønskespenning med en kurveform som er den samme for alle frekvenser og fortrinnsvis også for alle vekselretterutganger. For denne ønskespenning tillates bare to spenningsverdier, f.eks. "positiv" og "negativ" ("binærkurver"). Sammenholdt med en helblokkstyring hvor der i første halvperiode (altså mellom fase 0° og 180° av grunnsvingningen ved vedkommende vekselretterutgang) blir frembragt en positiv spenning og under annen halvperiode (mellom 180° og 360°) en negativ spenning, er der for bestemte fasestillinger som forhåndsbestemmes uavhengig av omdreiningstallet, innlagt intervaller da spenningen oppviser den respektive motsatte binære tilstand. Disse intervaller kan f.eks. ligge i nærheten av nullgjennomgangene av utgangsspenningens grunnsvingning og være anordnet med en kvartperiodesymmetri, altså ligge symmetrisk med hensyn på nullgjennomganger og maksima av grunnsvingningen. Er summen av intervallbreddene innen en halvperiode vesentlig mindre enn bredden av pulsen i det midtre område av hver halvperiode, så foreligger der allerede en praktisk talt pulsbreddemodulert trapesformet referansespenning hvor riktignok bredde og avstand av vedkommende intervaller resp. pulser (altså samplingsforholdet for denne "første" jpulsbreddemodulasjon) For each inverter output, a desired voltage is predetermined with a curve shape that is the same for all frequencies and preferably also for all inverter outputs. For this desired voltage, only two voltage values are allowed, e.g. "positive" and "negative" ("binary curves"). Compared with a full block control where in the first half period (i.e. between phase 0° and 180° of the basic oscillation at the relevant inverter output) a positive voltage is produced and during the second half period (between 180° and 360°) a negative voltage, there is for certain phase positions which is predetermined independently of the number of revolutions, inserted intervals when the voltage exhibits the respective opposite binary state. These intervals can e.g. lie close to the zero crossings of the output voltage's fundamental oscillation and be arranged with a quarter-period symmetry, i.e. lie symmetrically with regard to zero crossings and maxima of the fundamental oscillation. If the sum of the interval widths within a half-period is significantly smaller than the width of the pulse in the middle area of each half-period, then there is already a practically pulse-width-modulated trapezoidal reference voltage where, admittedly, the width and distance of the relevant intervals resp. pulses (i.e. the sampling ratio for this "first" jpulse width modulation)
og dermed også amplituden av denne trapesformede referansespenning er forhåndsbestemt uavhengig av ønskeverdiene av frekvens og amplitude. Kurveformen av referansespenningen så vel som antall og anordning av de intervaller som er innlagt for "første" modulasjon av denne referansespenning, blir slikt valgt og registrert i et fastverdilager at der for det ønskede vide frekvensområde blir oppnådd et optimum med hensyn til and thus also the amplitude of this trapezoidal reference voltage is predetermined independently of the desired values of frequency and amplitude. The curve shape of the reference voltage as well as the number and arrangement of the intervals entered for "first" modulation of this reference voltage are selected and recorded in a fixed value store in such a way that for the desired wide frequency range an optimum is achieved with regard to
innhold av overharmoniske, spenningsutnyttelse og andre be-lastningsbestemté kriterier. content of harmonics, voltage utilization and other load determination criteria.
Den nevnte ønskespenning som tilsvarer en pulsbreddemodulert trapeskurve, representerer f.eks. på grunn av pulsbred-den i det vesentlige en helblokkstyring som bare har intervaller innlagt ved blokkflankene. Dette muliggjør nesten den ved helblokkstyring oppnåelige maksimale spenningsutnyttelse av omretteren. Ulempen ved en helblokkstyring er riktignok et stort innhold av høyere harmoniske i utgangsstrømmene, noe som kunne føre til energitap i omretter og maskin. Derfor har man innlagt intervallene, som representerer en viss tilnær-melse av helblokkstyringen til sinusformen. Riktignok vil intervallene kunne forsterke eksisterende overharmoniske i overstyringsspekteret ved helblokkstyring, og dessuten forandrer de overharmoniske frekvenser seg i den grad hvori grunn-frekvensen forskyves med det ønskede omdreiningstall. Men ved valg av intervallene lar det seg oppnå at de overharmoniske ved alle lasttilstander ligger i et område hvor de ikke vir-ker forstyrrende på lasten. The aforementioned desired voltage, which corresponds to a pulse-width modulated trapezoidal curve, represents e.g. due to the pulse width, it is essentially a full-block control that only has intervals inserted at the block flanks. This enables almost the maximum voltage utilization of the inverter achievable with full-block control. The disadvantage of a full block control is admittedly a large content of higher harmonics in the output currents, which could lead to energy loss in the inverter and machine. That is why the intervals have been inserted, which represent a certain approximation of the full-block control to the sinusoid. Admittedly, the intervals will be able to amplify existing overharmonics in the override spectrum with full-block control, and furthermore, the overharmonic frequencies change to the extent to which the fundamental frequency is shifted by the desired rpm. But by choosing the intervals, it is possible to achieve that the overharmonics for all load conditions lie in an area where they do not have a disturbing effect on the load.
Ut fra den respektive binære ønskespenning for vedkommende vekselretterutgang blir der ved hjelp av en ytterligere binær spenning som stilles parat av en annen funksjonsgenerator og består av pulsbreddemodulerte pulser, dannet et pulsbreddemodulert styresignal for omkobling av den vekselretterbryter som arbeider på vedkommende vekselretterutgang, og denne ytterligere binære spennings pulsbreddeforhold er gitt på forhånd svarende til den ønskede amplitude. Således kan f.eks. den binære ønskespenning sammenlignes med en høyfrek-vent trekantspenning hvis amplitude er forhåndsbestemt ved hjelp av amplitudespenningen for ut fra skjæringspunktene å danne omkoblingskommandoen for vekselretterbryteren. Men man kan også fordelaktig sammenligne en periodisk spenning med konstant amplitude og rampformet forløp (f.eks. en trekantspenning) med en amplitudespenning og levere sammenligningsresulta-tet, som representerer et binært likespenningssignal pulsbreddemodulert svarende til ønsket amplitude, sammen med den binære ønskespenning til en EKSKLUSIV-ELLER-port, ved hvis utgang en pulsbreddemodulert ønskespenning da vil opptre som styrespenning til påstyring av vekselretterbryterne. Based on the respective desired binary voltage for the inverter output in question, a further binary voltage that is prepared by another function generator and consists of pulse width modulated pulses is used to form a pulse width modulated control signal for switching the inverter switch that works on the inverter output in question, and this further binary voltage pulse width ratio is given in advance corresponding to the desired amplitude. Thus, e.g. the binary desired voltage is compared with a high-frequency triangular voltage whose amplitude is predetermined by means of the amplitude voltage in order from the intersections to form the switching command for the inverter switch. But one can also advantageously compare a periodic voltage with constant amplitude and ramp-shaped progression (e.g. a triangular voltage) with an amplitude voltage and deliver the comparison result, which represents a binary DC voltage signal pulse-width modulated corresponding to the desired amplitude, together with the binary desired voltage to a EXCLUSIVE-OR gate, at the output of which a pulse-width modulated desired voltage will then act as a control voltage for controlling the inverter switches.
Også pulsbreddemodulasjon kan likedan som den binære ønskespenningskurve føre til eksitering av lydfrekvenser i rørsystemet. Dette blir imidlertid unngått hvis samplingsfrekvensen til stadighet er høyere enn 5 kHz. Pulse width modulation, like the binary desired voltage curve, can also lead to the excitation of sound frequencies in the pipe system. However, this is avoided if the sampling frequency is consistently higher than 5 kHz.
Styringen av pulsvekselretteren blir særlig enkel dersom samplingsspenningen forhåndsbestemmes uavhengig av omdreiningstallet, f.eks. over ca. 1 kHz. Pulsvekselretteren kan uten vanskeligheter drives med slike høye samplingsfrekvenser hvis der som vekselretter benyttes en vekselretter med brytere bestående av effekttransistorer. En slik transistorvekselret-ter er allerede beskrevet f.eks. i tysk patentsøknad P 30 30 485.9. The control of the pulse inverter becomes particularly simple if the sampling voltage is predetermined independently of the number of revolutions, e.g. over approx. 1 kHz. The pulse inverter can without difficulty be operated with such high sampling frequencies if an inverter with switches consisting of power transistors is used as the inverter. Such a transistor inverter has already been described, e.g. in German patent application P 30 30 485.9.
Etter denne metode kan sirkulasjonspumpen drives medFollowing this method, the circulation pump can be operated with
en omdreiningstall som er forhåndsbestemt i avhengighet av varmerørsystemets varmeeffekt. Omdreiningstallet kan f.eks. styres eller reguleres i avhengighet av temperaturdifferansen ved varmeforbrukerens inngang og utgang, altså i fremløp og tilbakeløp av varmemediet, men spesielt kan omdreiningstallet også endres i avhengighet av sirkulasjonspumpens transport-mengde og/eller transporttrykk. a speed that is predetermined depending on the heating effect of the heating pipe system. The speed can e.g. is controlled or regulated depending on the temperature difference at the heat consumer's entrance and exit, i.e. in the flow and return flow of the heating medium, but in particular the speed can also be changed depending on the circulation pump's transport quantity and/or transport pressure.
I det følgende vil oppfinnelsen bli belyst ved et utfø-relseseksempel under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et varmerørsystem med en sirkulasjonspumpe forsynt med en drivanordning ifølge oppfinnelsen. In the following, the invention will be illustrated by an embodiment with reference to the drawing. Fig. 1 shows a heating pipe system with a circulation pump provided with a drive device according to the invention.
Fig. 2 viser en drivanordning for sirkulasjonspumpenFig. 2 shows a drive device for the circulation pump
og tjener til å tydeliggjøre et foretrukket utførelseseksem-pel. and serves to clarify a preferred embodiment example.
Fig. 3 viser forskjellige pulsmønstre for vekselretterens styrespenning. Fig. 4 anskueliggjør sampling av den i samsvar med puls-mønsteret forhåndsbestemte styrespenning til å frembringe den pulsbreddemodulerte utgangsspenning, og Fig. 5 viser den tilsvarende styring av pulsvekselretteren . Fig. 3 shows different pulse patterns for the inverter's control voltage. Fig. 4 illustrates sampling of the predetermined control voltage in accordance with the pulse pattern to produce the pulse width modulated output voltage, and Fig. 5 shows the corresponding control of the pulse inverter.
På fig. 1 er der i fremløpsrøret fra en blandeventilIn fig. 1 is there in the supply pipe from a mixing valve
i et sluttet varmerørsystem vist anordnet en sirkulasjonpumpe 3 hvormed det oppvarmede varmemedium transporteres til inn-løpsventilene 4 til flere varmevekslere 5 (radiatorer i et rom-oppvarmingsanlegg). Fra varmevekslerne 5 fører et tilbakeløps-system 6 tilbake til blandeventilen 1, som er utført som fire-veisventil og gjør det mulig å lede en del av det i varmevekslerne 5 avkjølte varmemedium inn i en annen varmeveksler H (fyrkjele) og bytte det ut mot oppvarmet vann. 8 betegner in a closed heating pipe system shown, a circulation pump 3 is arranged with which the heated heating medium is transported to the inlet valves 4 of several heat exchangers 5 (radiators in a space heating system). From the heat exchangers 5, a return system 6 leads back to the mixing valve 1, which is designed as a four-way valve and makes it possible to lead part of the heat medium cooled in the heat exchangers 5 into another heat exchanger H (boiler) and exchange it for heated water. 8 denotes
en utjevningsbeholder for varmerørsystemet.an equalization tank for the heating pipe system.
Sirkulasjonspumpen 3 drives av en asynkronmaskin 10 som mates med utgangspenningen fra en pulsvekselretter 11. Vekselretteren inngår i en omretter, idet den via en likespenningsmellomkrets 12 er tilkoblet en likeretter 14 som mates av et forsyningsnett 13. The circulation pump 3 is driven by an asynchronous machine 10 which is fed with the output voltage from a pulse inverter 11. The inverter is part of an inverter, as it is connected via a DC intermediate circuit 12 to a rectifier 14 which is fed by a supply network 13.
Vekselretterbryterne hos vekselretteren 11 blir via styre-ledninger 15y, 15y, 15w påstyrt med tilsvarende omkoblings-pulser levert av vekselretter-styreenheten 16. Som førings-størrelse kan vekselretterstyreenheten få tilført varmemediets strømningsmengde JMsom avføles med en strømningsmengde måler 17 i fremløpssystemet 2. I tillegg eller som alternativ kan sirkulasjonspumpens transporttrykk avføles ved hjelp av en differansetrykkmåler 18 anordnet i en shunt. The inverter switches at the inverter 11 are controlled via control lines 15y, 15y, 15w with corresponding switching pulses supplied by the inverter control unit 16. As a guide value, the inverter control unit can be supplied with the heat medium flow rate JM, which is sensed with a flow rate meter 17 in the flow system 2. In addition or alternatively, the circulation pump's transport pressure can be sensed using a differential pressure gauge 18 arranged in a shunt.
Drivanordningen for sirkulasjonspumpen inneholder fortrinnsvis asynkronmaskinen 10, en fra vekselspenningsnettet 13 matet omretter med pulsvekselretteren 20 som via spennings-mellomkretsen 21 er forbundet med likeretteren 22, en omdreiningstallgiver 23 og omretterstyreenheten 24 som vist på fig. 2. The drive device for the circulation pump preferably contains the asynchronous machine 10, an inverter fed from the alternating voltage network 13 with the pulse inverter 20 which is connected via the voltage intermediate circuit 21 to the rectifier 22, a revolution counter 23 and the inverter control unit 24 as shown in fig. 2.
Likeretteren 22 er utført som ikke-styrt likeretterbro som via sikringer 25 og omretterbrytere 26 er tilkoblet fasene R, S, T i nettet 13. En strømforsyningsdel 27 leverer forsy-ningspenningen for styringen. Mellomkretsen 21 inneholder en mellomkretskondensator 28 som lades opp over en seriemot-stand 29 som kan kortsluttes etter en forsinkelse. Videre finnes to måleshunter til ved hjelp av en kontaktor 31' å kortslutte seriemotstanden 29 og foreta inn- og utkobling av vekselretteren 20. Derved er det mulig å frakoble vekselretteren i forbindelse med en styring. The rectifier 22 is designed as a non-controlled rectifier bridge which via fuses 25 and inverter switches 26 is connected to the phases R, S, T in the network 13. A power supply part 27 supplies the supply voltage for the control. The intermediate circuit 21 contains an intermediate circuit capacitor 28 which is charged up across a series resistor 29 which can be short-circuited after a delay. Furthermore, there are two measuring shunts for using a contactor 31' to short-circuit the series resistance 29 and switch the inverter 20 on and off. This makes it possible to disconnect the inverter in connection with a control.
Vekselspennings-utgangene U, V, W fra vekselretterenThe alternating voltage outputs U, V, W from the inverter
20 er til enhver "tid over en vekselretterbryter skiftevis tilkoblet likespenningsutgangene fra mellomkretsen 21. Hver vekselretterbryter påstyres via et binært påstyringssignal (ledninger 15y, 15y, 15w) og inneholder to effekt-felteffekt-transistorer som dem der markedsføres under Siemens' varemer-ket SIPMOS. Således er vekselretterutgang U f.eks. forbundet med den positive likespenningspol over felteffekttransistoren 31, som påstyres med "l"-tilstand av signalledninger 15y, og forbundet med den negative likespenningspol over felteffekttransistoren 32, som påstyres med "0"-tilstanden. En slik ef-fekt-felteffekttransistor har motsatt sin strømføringsretning en diodekarakteristikk som den der er vist ved den tilsvarende pil i koblingssymbolet. Med en slik transistorbryter kan der i motsetning til tilfellet av tyristorer også frakobles en innko-blet strøm. Verken antiparallelle dioder eller avlastningsnett-verk er nødvendige. Påstyringen er enkel og tapsfattig. I 20 is at all times via an inverter switch alternately connected to the direct voltage outputs from the intermediate circuit 21. Each inverter switch is actuated via a binary control signal (wires 15y, 15y, 15w) and contains two power-field-effect transistors such as those marketed under the Siemens trademark SIPMOS Thus, inverter output U is, for example, connected to the positive DC voltage pole across the field-effect transistor 31, which is controlled with the "l" state by signal lines 15y, and connected to the negative DC voltage pole across the field-effect transistor 32, which is controlled with the "0" state. such an effect-field-effect transistor has, opposite to its direction of current flow, a diode characteristic as shown by the corresponding arrow in the connection symbol. With such a transistor switch, in contrast to the case of thyristors, a connected current can also be switched off. Neither antiparallel diodes nor relief networks works are necessary. The control is simple and low-loss. I
forbindelse med en ikke styrt inngangslikeretter fås dermed en prisgunstig løsning med liten påkostning.til effektførende komponenter og montasje så vel som en høy effektfaktor for nettstrømmen. in connection with a non-controlled input rectifier, a cost-effective solution is thus obtained with little expense. for power-carrying components and assembly as well as a high power factor for the mains current.
Som omdreiningstallgiver til å frembringe en av varmeeffekten avhengig omdreiningstall-ønskeverdi, kan der f.eks. benyttes en regulator 23 som får tilført reguleringsavviket mellom differansetrykk-måleverdien Ap og differansetrykk-ønske-verdienAp<*>på sirkulasjonspumpen. Likeledes kan der finnes en gjennomstrømningsregulator som erstatning for eller over-lagret på differansetrykkregulatoren 23. ;Pulsvekselretteren frembringer ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en matespenning for asynkronmaskinen med kurve-• forløp som fig. 3 viser forskjellige muligheter for. ;I øverste linje på fig. 3 betegner Uq en grunnsvingning av utgangspenningen med et nullpunkt som alle de følgende faseangivelser refererer seg til. Mens denne kurve Uq ved den innledningsvis nevnte vanlige pulsvekselstyring allerede representerer ønskekurven som samples med en høyere samplingsfrekvens for å gi en tilnærmet sinusformet utgangsspenning, representerer kurveformene U, til på fig. 3 i grunnen alle rede en pulset spenning og blir ved en styring i samsvar med oppfinnelsen som 'ønskekurve for utgangspenningen i sin tur også pulsbreddemodulert med den høye samplingsfrekvens. For forløpet av spenningen f.eks. ved utgangen U fra pulsvekselretteren foreskrives en av ønskekurvene U, til som for r<f>= 0 ... 180° i det vesentlige er positiv og for ;<<P>= 180° ... 360° i det vesentlige er negativ. Symmetrisk;om Cp = 0°, 90°, 180° og 270° er der på hvert sted innlagt pulsintervaller med bredde .3° eller 6°. Ved kurvene U, og begynner hver halvperiode med et slikt intervall, og summen av intervallbreddene i hver kvartperiode (dvs. mellom 0° og 90°) utgjør 6°. Kurveformer med fler enn tre intervaller og en sammenlagt intervallbredde over 12° pr. kvartperiode er mulige, men anses som mindre gunstige. Med henblikk på en god spenningsutnyttelse og svake høyere harmoniske av strømmen og svak lydresonanseksitering har kurvene U^, \3- og U.. vist seg velskikket. Pulsbredder på 3° eller 6° resulterer av at det for ønskekurven er nok med en kronologisk oppløsningsevne svarende til en oppdeling av en ønskeperiode i 120 tidsskritt. ;Fig. 4 anskueliggjør hvorledes det ved hjelp av en sampling av en ønskespenning f.eks. U, med den høyfrekvente samplingspenning UT ved likhet av de to spenninger å danne omkoblingspulsene for vekselretterbryteren. Ved utgangen fra en tilsvarende sammenligner oppstår derved en modulert binær ;ønskespenning U , som i det viste tilfelle tjener som på-;J mod Jcstyringspenning for vekselretterbryteren 31, 32 (fig. 2) og som legger vekselretterutgangen U under tidsrommene AT^ på den positive og under tidsrommene A på den negative likespenningsinngang. Denne modulerte ønskespenning U , representerer ;3 mod ^;altså på en måte en "dobbeltmodulert" spenning med en første modulasjonsfrekvens svarende til 2At^ og en annen, høyere modulasjonsfrekvens UT (svarende til A T. + AT2). Denne "annen" modulasjon er nødvendig for å stille inn utgangspennin-gens amplitude proposjonalt med det modulasjonsforhold (A T^<-At>2)/(Ati+At2) som er gitt ved amplitudeforholdet mellom samplingspenning og ønskespenning. ;Formen av ønskekurven U, er foreskrevet uavhengig av omdreiningstallet, mens dens periode er bestemt ved den forlangte grunnsvingningsperiode av utgangspenningen og dermed varierer med det forlangte omdreiningstall. Ved en maskin som når full utstyring (nominelt omdreiningstall 2850 omdr./min.) ved en matefrekvens på 50 Hz, svarer en intervallvarighet på ;6° til en første modulasjonsfrekvens på ca. 1,5 kHz. I dellast-området fås på grunn av den omdreiningstallavhengige variasjon av grunnsvingningsperioden tilsvarende lengre intervaller med lavere frekvenser. I dette frekvensområde ligger imidlertid også resonansfrekvensene hos varmerørsystemet, som f.eks. ;viser sterk resonans ved omtrent 1,8 kHz. Således har det f.eks. vist seg at der ved en rent sinusformet ønskekurve eller en ønskekurve svarende til helblokkstyring pulsfrekvens-modulert med en omdreiningstall-proposjonal samplingsfrekvens, ikke bare ved 1,8 kHz, men alltid når samplingsfrekvensen synker under 5 kHz, opptrer en betraktelig støybelastning, som føles så meget mer sjenerende som det av varmeeffekten avhengige ønskeomdreiningstall stadig forandrer seg med hensyn til sitt frekvensspektrum. ;Det har imidlertid vist seg at der på grunn av den omtalte form av ønskespenningen i forbindelse med den for am-plitudestyringen benyttede pulsbreddemodulasjon ved modula-sjonsf rekvenser over 5 kHz bare opptrer en tolererbar støy-belastning. De frekvenser som alt i alt opptrer i den modulerte ønskespennings spektrum av høyere harmoniske, og de derved fremkalte høyere harmoniske av strømmen ligger tvert imot i et område hvor de ikke lenger vesentlig kan anspore varmerørsystemt til svingning. F.eks. ved kurvformene U2og U-. ;blir f.eks. 5., 7. og 11. høyere harmonikse mindre sterkt eksitert enn ved den nevnte helblokkstyring, mens høyere frekvenser (f.eks. av 17. og 19. orden) trer vesentlig sterkere frem uten dog å anspore varmerørsystemet til lydsvingninger. ;For å sikre at samplingsfrekvensen i sin tur i hele last-området er ute av stand til å eksitere varmerørsystemet, er det sørget for at samplingsfrekvensen stadig ligger over en minimalverdi på f.eks. 5 kHz. Det kan lett oppnås ved at samplingsfrekvensen forhåndsbestemmes uavhengig av omdreiningstallet, f.eks. til omtrent 6 kHz. ;Den vekselretter-styreenhet 24 som benyttes ifølge fig.2, er med hensyn til sin vesentlige oppbygning vist på fig. 5. Omdreiningstall-ønskeverdien n<*>blir som første omdreiningstall-styrespenning innført i en første funksjonsgiver 50 som frembringer den mellom to binære spenningsverdier skiftende ønskespenning med en frekvens svarende til omdreiningstall-øn-skeverdien og med en frekvensavhengig kurveform. As a revolution speed generator to produce a revolution speed desired value dependent on the heating effect, there can e.g. a regulator 23 is used which is supplied with the regulation deviation between the differential pressure measurement value Ap and the differential pressure desired value Ap<*> on the circulation pump. Likewise, there can be a flow regulator as a replacement for or superimposed on the differential pressure regulator 23. The pulse inverter produces, by the method according to the invention, a supply voltage for the asynchronous machine with curve progression as shown in fig. 3 shows different possibilities for. ;In the top line of fig. 3, Uq denotes a basic fluctuation of the output voltage with a zero point to which all the following phase indications refer. While this curve Uq in the conventional pulse switching control mentioned at the outset already represents the desired curve which is sampled with a higher sampling frequency to give an approximately sinusoidal output voltage, the curve shapes U, to in fig. 3 basically all ready a pulsed voltage and is in turn also pulse-width modulated with the high sampling frequency by a control in accordance with the invention as the 'desired curve for the output voltage. For the course of the voltage e.g. at the output U from the pulse inverter, one of the desired curves U is prescribed, to which for r<f>= 0 ... 180° is essentially positive and for ;<<P>= 180° ... 360° is essentially negative . Symmetrical; if Cp = 0°, 90°, 180° and 270°, pulse intervals with a width of .3° or 6° are inserted at each location. At the curves U, and each half period begins with such an interval, and the sum of the interval widths in each quarter period (ie between 0° and 90°) amounts to 6°. Curves with more than three intervals and a combined interval width of more than 12° per quarter period are possible, but are considered less favorable. With a view to a good voltage utilization and weak higher harmonics of the current and weak sound resonance excitation, the curves U^, \3- and U.. have proven to be suitable. Pulse widths of 3° or 6° result in a chronological resolution corresponding to a division of a desired period into 120 time steps being sufficient for the desire curve. Fig. 4 illustrates how, by means of a sampling of a desired voltage, e.g. U, with the high-frequency sampling voltage UT by equality of the two voltages to form the switching pulses for the inverter switch. At the output of a corresponding comparator, a modulated binary desired voltage U is thereby produced, which in the case shown serves as on-;J mod Jc control voltage for the inverter switch 31, 32 (fig. 2) and which places the inverter output U during the time periods AT^ on the positive and during the periods A on the negative DC voltage input. This modulated desired voltage U , represents ;3 mod ^;so in a sense a "double modulated" voltage with a first modulation frequency corresponding to 2At^ and a second, higher modulation frequency UT (corresponding to A T. + AT2). This "other" modulation is necessary to set the amplitude of the output voltage proportionally with the modulation ratio (A T^<-At>2)/(Ati+At2) which is given by the amplitude ratio between sampling voltage and desired voltage. The shape of the desired curve U is prescribed independently of the speed, while its period is determined by the required basic oscillation period of the output voltage and thus varies with the required speed. For a machine that reaches full gear (nominal speed 2850 rpm) at a feed frequency of 50 Hz, an interval duration of ;6° corresponds to a first modulation frequency of approx. 1.5 kHz. In the part-load range, due to the rpm-dependent variation of the basic oscillation period, correspondingly longer intervals with lower frequencies are obtained. In this frequency range, however, are also the resonance frequencies of the heat pipe system, which e.g. ;shows strong resonance at about 1.8 kHz. Thus, it has e.g. It has been shown that with a purely sinusoidal demand curve or a demand curve corresponding to full-block control pulse frequency-modulated with a speed-proportional sampling frequency, not only at 1.8 kHz, but always when the sampling frequency drops below 5 kHz, a considerable noise load occurs, which feels so much more embarrassing as the desired speed, dependent on the heating effect, constantly changes with respect to its frequency spectrum. However, it has been shown that due to the mentioned form of the desired voltage in connection with the pulse width modulation used for the amplitude control, only a tolerable noise load occurs at modulation frequencies above 5 kHz. The frequencies which, all in all, appear in the modulated desired voltage's spectrum of higher harmonics, and the thereby induced higher harmonics of the current lie, on the contrary, in an area where they can no longer significantly stimulate the heat pipe system to oscillate. E.g. by the curve shapes U2 and U-. becomes e.g. The 5th, 7th and 11th higher harmonics are less strongly excited than with the aforementioned full-block control, while higher frequencies (e.g. of the 17th and 19th order) appear significantly stronger without, however, spurring the heat pipe system to sound fluctuations. To ensure that the sampling frequency in turn in the entire load area is unable to excite the heat pipe system, it is ensured that the sampling frequency is constantly above a minimum value of e.g. 5 kHz. This can easily be achieved by predetermining the sampling frequency independently of the number of revolutions, e.g. to about 6 kHz. The inverter control unit 24 which is used according to fig. 2, with respect to its essential structure, is shown in fig. 5. The speed-desired value n<*> is introduced as a first speed-control voltage into a first function generator 50 which produces the desired voltage changing between two binary voltage values with a frequency corresponding to the speed-desired value and with a frequency-dependent curve shape.
En annen frekvensgiver 51 frembringer den høyfrekvente samplingspenning U^. Omdreiningstall-styrespenningen er en videre innført i en karakteristikkgiver 52 som i samsvar med den sammenheng mellom spenningsfrekvens og amplitude som skal overholdes ved asynkronmaskiner, frembringer en referansespenning (amplitudestyrespenning) som ved høyere omdreiningstall er proposjonal med omdreiningstallet og som avtar underpropo-sjonalt mot lavere omdreiningstall. Another frequency generator 51 produces the high-frequency sampling voltage U^. The rotational speed control voltage is further introduced in a characteristic encoder 52 which, in accordance with the relationship between voltage frequency and amplitude that must be observed in asynchronous machines, produces a reference voltage (amplitude control voltage) which at higher rotational speeds is proportional to the rotational speed and which decreases sub-proportionally towards lower rotational speeds .
Samplingspenning og referansespenning tilføres en terskel-verdigiver med et binært utgangsignal som angir om trekant-spenningens momentanverdi er høyere eller lavere enn referansespenningen. Karakteristikkgiver og terskelverdidetektor utgjør et modulasjonstrinn som ved sammenligning av samplingspen-ningen med den av omdreiningstallets ønskeverdi avhengige amplitudestyrespenning frembringer pulsbreddemodulerte pulser hvormed en logikkobling 54 ut fra den i første funksjonsgiver 50 frembragte styrespenning for en vekselretterbryter (påsty-ringsleder 15y) danner en pulsbreddemodulert styrespenning hvormed vedkommende vekselretterbryter omkobles. De andre påstyringsledninger (15v, 15w) får styrespenninger som er forskjøvet en og en elektrisk vinkel på 120° i forhold til styrespenningen på påstyringsledningen 15y Sampling voltage and reference voltage are supplied to a threshold encoder with a binary output signal that indicates whether the instantaneous value of the triangle voltage is higher or lower than the reference voltage. Characteristic encoder and threshold value detector constitute a modulation stage which, by comparing the sampling voltage with the amplitude control voltage dependent on the desired value of the revolutions, produces pulse width modulated pulses with which a logic circuit 54 based on the control voltage generated in the first function encoder 50 for an inverter switch (control conductor 15y) forms a pulse width modulated control voltage with which the relevant inverter switch is switched. The other control lines (15v, 15w) get control voltages that are shifted by one and an electrical angle of 120° in relation to the control voltage on the control line 15y
Fordelaktig består funksjonsgeneratoren 50 av en spennings-frekvensomformer 55 som er forbundet med telleinngangen C til en teller 56, f.eks. en tilbakestillbar 7bits-teller. Med tellerstanden adresseres et fastverdilager 57 hvor kurveformen er lagret. I det foreliggende tilfelle er hver periode inndelt i 120 tellerskritt, så tidsavstandene mellom de av frekvensomformeren 55 frembragte tellepulser hver tilsvarer en med tre elektriske grader fremadskridende faser i styrespenningen og der i lageret 57 hver gang etter 3 grader blir påstyrt en ny lagerposisjon hvor den respektive verdi av den binære styrespenning tilhørende vedkommende fase er lagret. Styrespenningens oppløsning utgjør altså 3°. For hvert 120. tellerskritt hos telleren 56 er en periode avsluttet, og i den tilsvarende lagerposisjon er der lagret en tilbakestil-lingspuls som via ledningen 58 leveres til tilbakestillings-inngangen til telleren 56 og dermed innleder en ny syklus for neste periode. Fordelaktig er der i fastverdilageret 57 for hver av vekselretterbryterne deponert en egen, tilsvarende faseforskjøvet ønskespenning, og fastverdilageret leverer ved hver påstyring fra telleren 56 via separate utganger disse ønskespenninger til logikkoblingen 54. Denne logikkobling 54 kan fordelaktig for hver av vekselretterbryterne inneholde en EKSKLUSIV-ELLER-port som bare behøver å få tilført den tilsvarende styrespenning fra fastverdilageret 57 og de pulsbreddemodulerte pulser fra terskelverdidetektoren 53. Advantageously, the function generator 50 consists of a voltage-frequency converter 55 which is connected to the counter input C of a counter 56, e.g. a resettable 7-bit counter. With the counter reading, a fixed value storage 57 is addressed where the curve shape is stored. In the present case, each period is divided into 120 counter increments, so the time intervals between the counter pulses produced by the frequency converter 55 each correspond to a three electrical degrees progressing phases in the control voltage and there in the bearing 57 each time after 3 degrees a new bearing position is controlled where the respective value of the binary control voltage associated with the relevant phase is stored. The resolution of the control voltage therefore amounts to 3°. For every 120th counter step of the counter 56, a period has ended, and a reset pulse is stored in the corresponding storage position, which is delivered via the line 58 to the reset input of the counter 56 and thus initiates a new cycle for the next period. Advantageously, a separate, correspondingly phase-shifted desired voltage is stored in the fixed value storage 57 for each of the inverter switches, and the fixed value storage delivers these desired voltages to the logic circuit 54 at each request from the counter 56 via separate outputs. This logic circuit 54 can advantageously for each of the inverter switches contain an EXCLUSIVE-OR port which only needs to be supplied with the corresponding control voltage from the fixed value storage 57 and the pulse width modulated pulses from the threshold value detector 53.
Oppbygningen av denne styreenhet er særlig enkel, da den klarer seg med bare et eneste fastverdilager og en eneste, enkel analog/digital omformer (spennings-frekvensomformer 55) . The structure of this control unit is particularly simple, as it manages with only a single fixed value store and a single, simple analog/digital converter (voltage-frequency converter 55).
Således står der til rådighet en omdreiningstallreguler-bar sirkulasjonspumpe som både med hensyn til anskaffelses-kostnader og til energiinnsparing og støyutvikling samt ved-likeholdsfrihet oppfyller alle krav til en bruksartikkel for utstrakt anvendelse ved varmeanlegg. Thus, there is available a circulation pump that can be adjusted to the number of revolutions, which, both with regard to acquisition costs and energy savings and noise generation, as well as freedom of maintenance, fulfills all requirements for a utility item for extensive use in heating systems.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3208289 | 1982-03-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO830714L true NO830714L (en) | 1983-09-09 |
Family
ID=6157620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO830714A NO830714L (en) | 1982-03-08 | 1983-03-02 | CONTROL METHOD FOR A HEAT EXCHANGER AND ITS APPLICATION FOR A PROCEDURE AND DEVICE FOR CIRCULATION OF THE HEATING MEDIUM IN A HEATING SYSTEM |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0088277B1 (en) |
| AT (1) | ATE19845T1 (en) |
| DE (1) | DE3363477D1 (en) |
| DK (1) | DK110883A (en) |
| NO (1) | NO830714L (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE50011354D1 (en) * | 1999-06-17 | 2006-03-02 | Alcoa Fujikura Gmbh | Circuit arrangement and method for controlling a load |
| DE10014602A1 (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-04 | Wilo Gmbh | Electric motor-driven pump has control electronics signal line(s) connected to contact element enabling direct connection to signal line and access to signals transferred via signal line |
| US6507177B2 (en) | 2001-06-05 | 2003-01-14 | Alcoa Fujikura Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung | Control circuit for the power controlled operation of a load |
| DE102011010567A1 (en) | 2011-02-07 | 2012-08-09 | Magna Electronics Europe Gmbh & Co.Kg | Brushless DC motor |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4153930A (en) * | 1977-10-20 | 1979-05-08 | United Technologies Corporation | Balanced control waveform for reducing inverter harmonics |
| DE2831589C3 (en) * | 1978-07-18 | 1981-11-12 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Circuit arrangement for the formation of periodic pulse patterns |
| DE2842278A1 (en) * | 1978-09-28 | 1980-04-03 | Siemens Ag | HEADSET FOR A RECTIFIER |
| SE415945B (en) * | 1979-02-05 | 1980-11-10 | Asea Ab | Inverter with controllable output voltage |
-
1983
- 1983-02-21 DE DE8383101653T patent/DE3363477D1/en not_active Expired
- 1983-02-21 EP EP83101653A patent/EP0088277B1/en not_active Expired
- 1983-02-21 AT AT83101653T patent/ATE19845T1/en not_active IP Right Cessation
- 1983-03-02 NO NO830714A patent/NO830714L/en unknown
- 1983-03-07 DK DK110883A patent/DK110883A/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK110883D0 (en) | 1983-03-07 |
| ATE19845T1 (en) | 1986-05-15 |
| EP0088277A2 (en) | 1983-09-14 |
| DK110883A (en) | 1983-09-09 |
| DE3363477D1 (en) | 1986-06-19 |
| EP0088277B1 (en) | 1986-05-14 |
| EP0088277A3 (en) | 1984-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101800510B (en) | Wind power generation system | |
| CN102106070B (en) | AC-DC converter, air conditioner, and heat pump-type hot-water supply device | |
| US4678248A (en) | Direct self-control of the flux and rotary moment of a rotary-field machine | |
| SU1291034A3 (en) | Device for controlling induction motor | |
| CN108431719B (en) | Solar motor controller for variable speed maximum power point tracking of inductive, permanent magnet AC motors | |
| US7215035B2 (en) | Method and apparatus for converting wind generated electricity to constant frequency electricity for a utility grid | |
| US4656413A (en) | Stabilized control system and method for coupling an induction generator to AC power mains | |
| EP0114275A1 (en) | Voltage-controlled, inverter-motor system | |
| CN103762913B (en) | Deep well piston pump position-sensor-free syllogic starting method and application | |
| SE514934C2 (en) | A plant for generating electrical power by means of a wind farm and a method for operating such a plant. | |
| Lara et al. | Power converter with maximum power point tracking MPPT for small wind-electric pumping systems | |
| CN107425783A (en) | A kind of method that can reduce switched reluctance machines torque pulsation | |
| NO830714L (en) | CONTROL METHOD FOR A HEAT EXCHANGER AND ITS APPLICATION FOR A PROCEDURE AND DEVICE FOR CIRCULATION OF THE HEATING MEDIUM IN A HEATING SYSTEM | |
| EP0280876B1 (en) | System and method for optimizing generation of electrical power | |
| Wegiel et al. | Variable speed small hydropower plant | |
| Shankar et al. | Comparative study of photovoltaic based power converter topologies for pumping applications | |
| SE503106C2 (en) | Load-commutated synchronous motor operation | |
| Kimura et al. | Wind power generation system with induction machine and diode rectifier | |
| JP2013034295A (en) | Voltage stabilizer installed in power generation facility | |
| Hamilton et al. | Thyristor adjustable frequency power supplies for hot strip mill run-out tables | |
| Camoirano et al. | Variable frequency drives for MSF desalination plant and associated pumping stations | |
| Hemeida et al. | Stabilization of a wind farm using static VAR compensators (SVC) based fuzzy logic controller | |
| Sabah et al. | Multilevel inverter fed induction motor drive for pumping application | |
| WO2014107802A1 (en) | Grid-connected induction machine with controllable power factor | |
| KR101656674B1 (en) | Power generating apparatus having hydraulic machineries |