SE466723B - Styrsystem och foerfarande foer styrning av tvaa oberoende parallella ac/dc-stroemriktare - Google Patents

Description

l0 l5 20 25 30 35 466 723 2 Under normal stationär drift tändes den ena parallella kanalens matande strömriktare 30 elekriska grader efter den andra parallella kanalen. Då emellertid en kanal skall stängas av eller dess ström bringas ned till noll, medan den andra kanalen hälles kvar i drift, kan ett problem uppstå, om en enda mikrodator användes för att växelvis genomföra beräkning av tändvinkel och tändning för de oberoende, parallella AC/DC- strömriktare som matar de båda kanalerna.

Eftersom de båda kanalernas AC/DC-strömriktare ibland kommer att behöva tändas vid samma tidintervall, vilket kräver ett samtidigt genomförande av tändvinkelregleringen och tänd- ningen, kan detta eventuellt leda till att styrningen kort- varigt förloras.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en styrning med en enda mikrodator för bestämning av tändvinkeln för två oberoende, parallella, matande strömrik- tare i en 12-puls växelströmsmotordrift.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en styrning med användning av en enda mikrodator för bestämning av tändvinkeln för båda de parallella, matande strömriktarna i en 12-puls växelströmsmotordrift, utan att någon allvarlig begränsning förorsakas av tändvinkelregula- torernas arbetstid.

Ett ytterligare ändamål med föreliggande uppfinning är att möjliggöra fullständigt godfyckliga tänavinklar för två, parallella AC/DC-strömriktare, som matar en belastning, utan att någon interferens uppstår i de av en enda mikrodator genom- förda strömregulatorprogrammen för var och en av strömriktarna.

UPpfinningen avser sålunda ett styrsystem för oberoende, parallella AC/DC-strömriktare kopplade till en likströmsbelast- ning. Styrsystemet innefattar en.ñrsta tändräknare och en andra tändräknare, som mottager tiden till tändning av nästa styrda strömställare i den första respektive den andra AC/DC- strömriktaren. Ett första temporärt minne påverkas av att den första tändräknaren löper ut och tänder nästa styrda ström- ställare i den första AC/DC-strömriktaren. Ett andra tempo- rärt minne påverkas av att den andra tändräknaren löper ut och tänder nästa styrbara strömställare i den andra AC/DC- 10 15 20 25 30 35 3 466 723 strömriktaren. En första avbrottssignal alstras under inver- kan av tändningen i den första AC/DC-strömriktaren och en andra avbrottssignal alstras under inverkan av tändningen av den andra AC/DC-strömriktaren. Strömregulatororgan innefattande en enda mikrodator påverkas av den första avbrottssignalen till att bestämma den återstående tiden till tändning av nästa styrbara strömställare och till att mata in denna tid i den första tändräknaren. Strömregulatororganen påverkas också av den andra avbrottssignalen till att bestämma den återstå- ende tiden till tändning av nästa styrbara strömställare och att mata in denna tid i den andra tändräknaren.

Föreliggande uppfinning avser även ett förfarande för styrning av oberoende, parallella AC/DC-strömriktare, som matar parallella, strömstyrda växelriktare, som i sin tur matar en växelströmsmotor. Vid detta förfarande alstras en första avbrottssignal, då en styrbar strömställare i den första av de parallella AC/DC-strömriktarna tändes. Därefter bestämmes i en mikrodator, som påverkas av nämnda första avbrottssignal, den tid som skall matas in i en första tändräknare för tänd- ning av nästa styrbara strömställare i den första AC/DC- strömriktaren. Den i mikrodatorn bestämda tiden för tändningen av den första AC/DC-strömriktaren matas in i en första tänd- räknare. En andra avbrottssignal alstras, då en styrbar ström- ställare i den andra av de parallella AC/DC-strömriktarna tän- des. Därefter bestämmes i samma mikrodator, under inverkan av den andra avbrottssignalen tiden för tändning av nästa styr- bara strömställare i den andra AC/DC-strömriktaren. Den i mikrodatorn bestämda tiden för tändning av den andra AC/DC- strömriktaren matas in i en andra tändräknare. Nästa styrbara strömställare i den första AC/DC-strömriktaren tändes, obe- roende av mikrodatorn, då den första tändräknaren löper ut.

Nästa styrbara strömställare i den andra AC/DC-strömriktaren tändes på samma sätt, oberoende av mikrodatorn, då den andra tändräknaren löper ut.

Det kännetecknande för styrsystemet respektive styrför- farandet enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.

I det följande skall uppfinningen beskrivas närmare i anslutning till bifogad ritning, i vilken 10 15 20 25 30 35 466 725 L* fig. lA-D är ett huvudblockschema över ett 12-puls driv- system med parallella strömriktare utformat enligt uppfinningen; fig. 2 är ett maskinvaruschema för ett digitalt utförande av styrsystemet för matningssidans strömriktare i drivsystemet enligt fig. l; fig. 3A och B är ett flödesschema, som illustrerar pro- gramvaran för genomförande av styrningen av belastningssidans strömriktare vid den i fig. 2 visade utföringsformen av upp- finningen; och fig. HA-C är vågformsdiagram, som tjänar som hjälp vid förklaring av uppfinningens arbetssätt.

Pig. lA-D visar ett asynkronmotordrivsystem med två parallella strömriktare. Den första parallella strömriktaren omfattar en strömriktare för matningssidan, som vid den visade utföringsformen utgöres av en fasstyrd likriktare l, och en strömriktare för belastningssidan, som vid den visade utfö- ringsformen utgöres av en strömstyrd, självkommuterad växel- riktare 2. Den fasstyrda likriktaren avger en likström med variabel storlek till växelriktaren 2 genom en reaktor 5 i likströmslänken. Denna första parallella strömriktaruppsätt- ning kallas i den följande beskrivningen också mästarekanalen.

Den andra parallella strömriktaruppsättningen kallas slavka- nalen och omfattar samma element som mästarekanalen, nämligen en fasstyrd likriktare l' och en självkommuterad växelriktare 2', vilka är förbundna med varandra via en likströmslänk inne- hållande en reaktor 5'. En trefastransformator 7 med en delta- kopplad primärlindning och två, deltakopplade respektive stjärnkopplade, sekundärlindningar matar mästarekanalen respektive slavkanalen från ett externt trefasnät. Växelrik- tarna 2, 2' drives så, att de lämnar 12-puls 6-fas effekt till en asynkronmotor 9 genom en trefastransformator ll, som har två, stjärnkopplade respektive deltakopplade, primärlind- ningar och en deltakopplad sekundärlindning. Den stjärnkopp- lade primärlindningen är ansluten till mästarkanalens växel- riktare 2, medan den deltakopplade primärlindningen är an- sluten till slavkanalens växelriktare 2'.

En börhastighet mrx tjänar som ingångssignal till växel- strömmotordriftens styrsystem och tillföres en hastighetsbe- 10 15 20 25 30 35 s 466 725 gränsningskrets 18, vars utgångssignal jämföres med en hastig- hetsreferenssignal mr i en summeringskrets 19. Hastighetsrefe- renssignalen mr erhålles genom beräkning av eftersläpningen i en eftersläpningskalkylator 20 från motorström, flöde och tändvinkel från mästarkanalen, och subtrahering av eftersläp- ningen i summeringspunkten 21 från frekvensen we hos den till asynkronmaskinen 9 anslutna effekten. Felsignalen från summe- ringspunkten 19 är tillförd en hastighetsregulatorkrets 25, som har överföringsfunktionen k(l+rs)/s, där s är laplace- operatorn. Utgångssignalen från hastighetsregleringskretsen är ett börmoment TX. Börmomentet tillföres tre reglerkretsar.

Den övre reglerkretsen styr strömmen i de båda fasstyrda lik- riktarna l, l'.

Den mittre reglerkretsen styr flödet i asynkronmotorn 9 genom styrning av tändningen av strömställarna i växelrik- tarna 2, 2'. Den mittre reglerkretsen ger flödeskorrektion till börmomentet TX, som tillföres den övre reglerkretsen och den nedre reglerkretsen. En funktionskrets 33 omvandlar bör- momentsignalen Tx till ett börflöde wx. Funktionen i funktions- kretsen 33 ger en förskjutning, som säkerställer en fast flödesnivå vid noll moment. Börflödet jämföres i en summe- ringspunkt 35 med en flödessignal wp bestämd genom integre- ring av växelriktarens 2 utgångsspänning i en integrator 37 och passering av den integrerade signalen genom en toppdetek- tor 38, så att en flödesfelsignal erhålles, som via en för- stärkningskrets 41 tillföres en begränsare H3. Utgångssigna- len från begränsaren tillföres en summeringspunkt 45 till- sammans med börmomentet TX från funktionskretsen 36. Utgångs- signalen från begränsaren H3 justerar börströmmen, då flödet skiljer sig från börvärdet, så att den övre strömreglerkret- sen omvandlas till en flödesreglerkrets, då momentet och bör- momentet båda är nära noll.

Flödesfelsignalen från förstärkningskretsen H1 tillföres också en förskjutningsfunktion i kretsen 47. Utgångssignalen från kretsen 47 är ansluten till en multipliceringskrets H9 i den nedre reglerkretsen. Förskjutningsfunktionen i kretsen H7 alstrar en utgångssignal om en enhet, då flödesfelsigna- len är noll. Utgångssignalen från förskjutningsfunktionen M7 10 l5 20 25 30 35 466 723 6 minskar under ett, då börflödet är större än det verkliga x flödet, så att vinkeln mellan motorström och flöde minskas för avlänkning av mer av den tillgängliga strömmen till den flödesalstrande axeln.

Den flödeskorrigerade strömsignalen från summeringspunk- ten 45 tillföres en funktionskrets 51, som alstrar en börström IX, som jämföres med en strömåterkopplingssignal IPB i en summeringspunkt 53. Strömåterkopplingssignalen erhålles från strömkännare 55 i var och en av de tre ledningar som matar den fasstyrda likriktaren l i mästarkanalen. En absolutvärdes- krets 57 mottager de tre avkända linjeströmmarna och alstrar strömåterkopplingssignalen IPB, som anger de tre signalernas storlek.

Strömregulatorn 59, vilken kan vara en proportional- integral-regulator, alstrar under inverkan av strömfelsigna- len från summeringspunkten 55 en börspänningssignal VX. Spän- ning-tändvinkel-översättaren Bl, som kan bestå av en tabell, alstrar en börtändvinkel ax, som funktion av den genom en kon- takt 60 mottagna börspänningen VX.

Tändkretsen, vilken innefattar den faslåsta slingans integrator, nollgenomgångsdetektor, ventiltändkrets och ned- räknare, för den fasstyrda tyristorbryggan är densamma som beskrives i det amerikanska patentet H HHS 087. De trefasiga linje-linje-spänningarna som tillföres den fasstyrda tyristor- bryggan integreras i integratorn 63 och de integrerade spän- ningarnas nollgenomgångar fastställes i en krets 65 och an- vändes till att bilda en synkroniseringspulsserie för den fas- låste slingan 67 med en frekvens som är 6 gånger linjefrekven- sen. En föredragen utföringsform av anordningen för integre- ring av linje-linje-spänningarna innefattar de i det amerikanska patentet H 399 395 visade och beskrivna kretsarna. Dessa kretsar arbetar på sådant sätt att de rekonstruerar linje- linje-spänningarnas vågformer, vilka blivit distorberade av de kommuteringshack som uppträder i fasspänningarnas vågfor- mer under den tid varje fasström överföres från en avgående fas till en påkommande fas genom tändningen av de individu- ella tyristorerna. Rekonstruktionen av linje-linje-spänningarna består enligt föreliggande uppfinning med fördel av en samman- lÜ 15 20 25 30 35 7 466 725 satt vågform erhållen genom summering av åtminstone en integre- rad linje-linje-spänning innehållande kommuteringshack med en signal svarande mot åtminstone en "delta"-ström, som erhålles från skillnaden mellan två fasströmmar och multipliceras med en faktor representerande kommuteringsinduktansen.

Då en nollgenomgångssignal uppträder, avläses en tid- räknare i den faslåsta slingan 67. Det korrekta värdet för tidräknaren vid detta tillfälle är känt och skillnaden mellan det verkliga värdet och det korrekta värdet representerar ett fasfel, som lades genom en av programvara bildad proportional-integral-regulator. Utgångsvärdet från regula- torn representerar det värde med vilket högfrekvensklockan för den faslåsta slingans räknare divideras, så att en klock- frekvens erhålles från den faslåsta slingans räknare som är 512 gånger grundfrekvensen för den till den fasstyrda tyris- torbryggan l anslutna linje-linje-spänningen. Frekvensen om 512 gånger grundfrekvensen ger en vinkelupplösning av 0,703O av grundfrekvensen och tjänar som klockfrekvens för nedräkna- ren 69. Börtändvinkeln ax adderas till en ventilförskjutning från en tabell 7l. Tabellen ger en av sex förskjutningar i beroende av variabeln PH, variabeln PH steg, varje gång en ventil tändes. som anger nästa ventilpar som skall tändas. förändras med ett Uttrycket "ventil" användes i följande beskrivning som benämning på de styrbara strömställarna i strömriktarna, dvs. tyristorerna. variabeln PH, som kan antaga något av värdena från ett till sex, indikerar vilket ventilpar som skall tändas nästa gång, såsom visat i nedanstående tabell.

EE Ventiler l 6 och l 2 l och 2 3 2 och 3 U 3 och 4 5 H och 5 6 5 och 6 Ventilerna i strömriktarnas l och 3 brygga är numrerade, såsom nedan visat, i den ordning de tändes 10 15 20 25 30 35 466 725 s l 3 5 H 6 2 Fas A är ansluten mellan ventilerna l och H, fas B mellan ventilerna 3 och 6 och fas C mellan ventilerna 5 och 2.

Varje variabel PH har en varaktighet av 600 och varje ventil tändes med en 1200 högfrekvenspulserie.

Det föreliggande värdet i tidräknaren i matningssidans faslåsta slinga 67 subtraheras från summeringspunkten 68 och det resulterande beloppet matas in i nedräknaren 69. Då ned- räknaren 69 når noll, sändes en signal till ventiltändnings- kretsen 75, som tänder det rätta tyristorparet i den fasstyrda likriktaren l i mästarkanalen och sänder en signal för fram- stegning av variabeln PH i kretsen 73. För att en korrekt belastningsbalans skall säkerställas mellan mästar- kanalen och slavkanalen, finnes en separat strömregulator om- fattande elementen 53', 55', 59', 60', 6l', 68', 69', 7l', 73', 75', vars olika komponenter är utformade och arbetar på samma sätt som sina ovan beskrivna motsvarigheter, med undan- tag för att strömåterkopplingssignalen till summeringspunkten 53' kommer från slavkanalens fasstyrda likriktare, en 300 förskjutning av tändvinkeln införes vid summeringspunkten 68' och ventiltändningssignalerna för tändning av nästa ventilpar från ventiltändkretsen 75' är anslutna till slavkanalens fas- styrda likriktare l'.

Motorström-flöde-vinkelgeneratorn 77 i den nedre regler- kretsen mottager börmomentet TX och alstrar en önskad vinkel mellan motorström och motorflöde. Motorström-flöde-vinkeln modifieras av en multipliceringskrets 49 i beroende av flödes- felsignalen från förstärkningskretsen H1. Den resulterande motorström-flöde-vinkeln omvandlas till en ekvivalent tänd- vinkel a i översättaren 79. Tändvinkeln a adderas i en summe- ringspunkt 81 till en förskjutning, som bestämmes i en tabell 83, som innehåller sex förskjutningar, en för varje variabel PH, som indikerar nästa ventilpar som skall tändas.

Variabeln PH fram varje gång växelriktaren 2 tändes. Utgångssignalen från erhålles från en räknare 84, som stegas summeraren 81 är den okorrigerade tändtiden, vilken motsvarar tiden i grader fram till tändning av belastningssidans nästa 10 15 20 25 30 35 9 i 466 725 par ventiler i den självkommuterade växelriktaren 2 i mästar- kanalen.

I summeringspunkten 87 subtraheras en fördröjningsvinkel från den okorrigerade tändtiden för kompensering av fördröj- ningen i strömledningen i tyristorn, då den tändes, som följd av den strömstyrda kommuteringskretsen. Fördröjningsvinkeln bestämmes genom mätning av de tre linjeströmmarna ia, ib, ie från mästarkanalens växelriktare med användning av strömkän- nare 89. Skillnadsströmmarna iab, ibc, ica bestämmes där- efter i en linje-delta-transformeringskrets 91. En nollgenom- gångsdetektor 83 alstrar en digital signal, då en nollgenom- gång uppträder i ski11nadsströmmarna,och ett segmenttal om tre bitar, som anger vilken skillnadsström som har nollgenom- gång. Dessa båda uppsättningar signaler från nollgenomgångs- detektorn tillföres en linjeströmstartdetektor 85, som be- stämmer vilken tyristortändning som är förbunden med den se- naste nollgenomgången och tidpunkten för strömledningens bör- jan. Skillnaden mellan den verkliga strömnollgenomgången och den avsedda nollgenomgången bestämmes i summeringskretsen 97.

Fördörjningsvinkeln tjänar som ingångssignal till en integrator 99, vars utgångssignal begränsas i en begränsningskrets 101, som har en övre gräns och en nedre gräns av 00 respektive 1200. Tändtidsignalen från summeringspunkten 87 reduceras med den faslåsta slingans 103 rådande räknevärde i summerings- kretsen 105 för bestämning av den återstående tiden. Denna återstående tid matas in i en nedräknare 107, som_drives av en klocksignal från den faslåsta slingan 103. Då nedräknaren 107 löper ut, tänder ventiltändkretsen 111 nästa par ventiler i växelriktaren 2 i mästarkanalen. Integratorn 37, nollgenom-» gångsdetektorn 109, ventiltändkretsen 111 och nedräknaren 107 arbetar på samma sätt som motsvarande tändkretsar beskrivna i den övre reglerslingan. För bestämning av tändtiderna för växelriktaren 2' i slavkanalen summeras den återstående tiden från summeraren 15 i summeraren 110 med en 300-signal, så att slavkanalens växelriktare tändes 30 elektriska grader efter mästarkanalens växelriktare. Om utgångstransformatorn 11 är kopplad på det i fig. 1D visade sättet, så är PH-värdet i slavkanalen ett steg före mästarkanalen. Om transformatorns 10 15 20 25 30 35 466 725 N ll utgång är kopplad med den deltakopplade sekundärlindningen ansluten till mästarkanalen och den stjärnkopplade sekundär- lindningen ansluten till slavkanalen, så är PH-värdet i slav- kanalen ett steg efter PH-värdet i mästarkanalen. Den juste- rade återstående tiden matas in i en nedräknare l07', som dri- ves av den faslåsta slingan 103. Då nedräknaren 107' löper ut, tänder tändkretsen lll' nästa ventilpar i slavkanalens växel- riktare 2'. En mera detaljerad beskrivning av arbetssättet hos matningssidans tändstyrning inklusive fördröjningskompense- ringen finnes i den svenska patentansökningen 8503179-1.

Ehuru de två parallella strömriktarkanalerna är visade i samband med matning av en trefasmotor via transformatorns 11 delta- och stjärnkopplade primärlindningar, vilket ger en 300 relativ fasförskjutning, är det även möjligt att mata en sex- fasmotor utan den av transformatorn förorsakade 300 fasför- skjutningen. Då en sexfasmotor användes, kopplas utgången hos varje växelriktare till en särskild uppsättning trefaslind- ningar.

Då ett feltíllstånd, såsom exempelvis överström eller genomslag, uppträder i den ena kanalen eller i båda kanalerna och detta detekteras i kretsen 113, alstras en signal till en kontaktstyrare 115 och en kontaktstyrare 115' via ena ingången hos en eller-krets 117, så att kontaktstyraren 115 bringar kontakterna 60 och 60' att ansluta börspänning-börvinke1- översättarna 61, 61' till ett spärrgränskommando från en spärr- gränskrets 119 i stället för till deras respektive strömregu- latorer 59, 59'. Spärrgränskommandot medför, att de tändpul- ser som tillföres de fasstyrda likriktarna 1, 1' styr de fas- styrda likriktarna till deras spärrgräns, så att nollström tillföres de båda växelriktarna 2, 2'.För att korrekt kommute- ring av växelriktaren 2 skall säkerställas under låg belast- ning, mottager en 6-pulsdriftkrets 121 börmomentsignalen TX , och rotorhastighetssignalen mr, och då förhållanden med låg belastning och högt varvtal föreligger, vilket fastställes 1 genom att varvtalet överstiger ett förutbestämt värde och momentet är lägre än ett förutbestämt värde, påverkas kon- takten 60' av kontaktstyraren 115' till att ansluta börspämüng- börvinkel-översättaren 60' till spärrgränskretsen. Genom att 10 15 20 25 30 35 11 i 466 725 sålunda endast en kanal arbetar vid högt varvtal och låg be- lastning ökar belastningen i den återstående växelriktaren 2, varigenom dess kommuteringstid hålles lägre än 1200, så att stabil drift säkerställes.

Pig. 2 visar ett digitalt utförande av det i fig. 1 visade blockschemat för tändning av de fasstyrda likriktarna 1,1' i beroende av hastighetsfelsignalen från summerings- punkten 9. Pig. 2 visar en INTEL 80286 mikroprocessor 122, som är programmerad i PLM 86-språket och har inre avbrottsprogram styrda av en INTEL 8259A avbrottsstyrare 123. Avbrottsstyraren 123 alstrar avbrott på väl känt sätt, vilka bringar mikro- processorn 122 att exekvera något uppdrag eller någon beräk- ning och att i det typiska fallet lagra tiden fram till exekverandet av någon framtida händelse i en nedräknare. Då nedräknaren når noll, alstrar räknaren ett nytt avbrott, som initierar händelsen, varefter räknaren matas på nytt med tiden för exekvering av nästa händelse.

Pig. 2 visar en faslåst slinga i programvaruutförande, i vilken fyra räknare användes, nämligen en faslåst slingräk- nare l2U, en tidräknare 125, en mästartändräknare 126 och en slavtändräknare 127. Vid drift alstras en variabel frekvens- källa av den faslåsta slingräknaren l2H genom dividering av en pulsserie med frekvensen H,9152 MHz från en klockoscilla- tor 129 med ett värde N bestämt av en signal "PRESET N" från mikroprocessorn 122 på en databuss 130. Utgångssignalen från räknaren 12U är anordnad att hållas på en frekvens som är I 512 gånger frekvensen för de individuella flödesvågorna wca, I I wab, wbc på följande sätt.

Tidräknaren 125 ställes till en början in på 512 och stegas med 1 för varje klockpuls från räknaren l2U. Då räkna- ren 125 stegats ned till l, återställes den till 512. Räknaren 125 ger sålunda ett mått på fasvinkeln relativt flödesvågfor- merna. Räknevärdet i tidräknaren 125 tillföres mikroprocessorn 122 via databussen 131, där den användes som fasreferens för tändning av de fasstyrda likriktarnas tyristorer, ej visade, via tändmaskbuffrar 132, 133. Synkronisering åstadkommes, Y I genom att pseudoflödesvågformerna w ledes genom ca” $ab° wbc en nollgenomgångsdetektor 137, som alstrar en synkroniserings- 10 15 20 25 30 35 466 725 U puls varje gång en flödesvåg passerar genom noll. Dessa pulser tillföres avbrottsstyraren 123, som avbryter mikroprocessorn 122 och initierar ett nollgenomgångavbrottsprogram. Nollgenom- gångsdetektorn 134 alstrar också ett tal om tre bitar, som indikerar de relativa tecknen för motorflödesvågformerna, vilket tal matas till och läses av mikroprocessorn 122 och an- vändes för identifiering av den nollgenomgång som har föror- sakat avbrottspulsen. Nollgenomgångsavbrottsprogrammet läser av värdet i tidräknaren 125 och jämför det med det korrekta värdet för den ifrågavarande flödesvågens nollgenomgång, så att ett fasfel alstras mellan räknaren 125 och flödesvågorna.

Detta fasfel användes för beräkning av ett nytt "PRESET N"- värde, som därefter matas in i den faslåsta slingans räknare 124.

Tidsbestämningen för tändningen av varje tyristorventil i de fasstyrda likriktarna l, l' åstadkommes med hjälp av tänd- räknarna l26 och 127. Då mästartändräknaren 126 stegats ned till noll, alstras en mästartändavbrottssignal till avbrotts- styraren 123 och till tändmaskbuffern 132, som har laddats från mikroprocessorn 122 med den rätta masken för nästa ventil- par som skall tändas i mästarkanalens fasstyrda likriktare 1.

Då slavtändräknaren 127 stegats ned till noll, alstras på motsvarande sätt en slavtändavbrottssignal till avbrotts- styraren 123 och till tändmaskbuffern 133, som har laddats från mikroprocessorn 122 med den rätta masken för nästa ven- tilpar som skall tändas i slavkanalens fasstyrda likriktare l.

Mikroprocessorn mottager mästarkanalens och slavkanalens mellanlikström från en A/D-omvandlare 136, som är kopplad till en multiplexer 138, som är ansluten till de båda signalerna.

Mikroprocessorn mottager också felsignalen från en hastighets- regulator via en A/D-omvandlare 140. Efter en ventiltändning beräknar mikroprocessorn 122 tiden till tändning av nästa ventil i ifrågavarande fasstyrda likriktare. Denna tid jäm- föres med värdet i tidräknaren 125, som motsvarar den aktuella tiden. Skillnaden i återstående tid matas därefter via data- bussen in i tändräknaren 126 eller 127, vilken då den stegas ned till noll förorsakar ett nytt avbrott via avbrottsstyra- ren l23, som initierar ett ventiltändprogram. lO 15 20 25 30 35 13 466 725 Den programvara som erfordras för den i fig. 2 visade utföringsformen, representeras av flödesschemat i fig. 3A och B. Rutinen för tändning av de fasstyrda likriktarnas ty- ristorer enligt föreliggande uppfinning börjar sålunda med att ett avbrott mottages från antingen mästartändräknaren 126 eller slavtändräknaren l27, då antingen den ena eller den andra stegats ned till noll. Det önskade ventilparet tändes direkt från maskinvara (tändmaskbuffer 132 eller l33) genom avbrottet. Avbrottet identifieras därefter som ett mästar- kanalavbrott (I = 0), vilket betyder att mästarkanalens fas- styrda likriktare just tänts, eller som ett slavkanalavbrott (I = l), vilket betyder att slavkanalens fasstyrda likriktare just tänts.

En kontroll göres därefter för att se om två successiva tändräknaravbrott har uppträtt utan att däremellan någon tändvinkel bestämts och ett motsvarande belopp matats in i tändräknaren. Om så har skett, så har det första av de båda på varandra följande avbrotten förlorats. Det avbrott som för tillfället betjänas (det andra avbrottet) kommer att fortsätta att betjänas. När detta tillstånd av förlorat avbrott detekte- ras, alstrar programvaran ett andra avbrott att ersätta det förlorade avbrottet, vilket andra avbrott kommer att anropa en regulatorkalkylering för det förlorade avbrottet. Då tänd- vinkeln har bestämts och motsvarande belopp matats in i tänd- räknaren, kommer det förorade avbrottet att betjänas.

Mellanlikströmmen i den kanal från vilken det senaste avbrottet mottagits, bestämmes och jämföres med ett förutbe- stämt värde. Om strömmen är större än det förutbestämda värdet, beräknas en förseningsvinkel för den fasstyrda likriktarens spärrgräns. "Tändvinkel (I)" sättes därefter lika med förse- ningsvinkeln. Förseningsvinkeln är beroende av den i den fas- styrda likriktaren flytande strömmen och en förseningsvinkel bestämmes till att vara så nära som möjligt till spärrgränsen, medan fortfarande korrekt kommutering på grundval av den rå- dande strömmen och belastningsimpedansen säkerställes. Om lik- strömmen reduceras till noll, avlägsnas eventuellt ett förut- bestämt anrop på en spärrgräns. Om slavkanalen för tillfället behandlas och hastigheten är större än ett förutbestämt värde 10 15 20 25 30 '35 466 725 ln och momentet är mindre än ett förutbestämt värde så är "Tänd- vinkel (I)" = "Förseningsvinkel (I)".

Om ett fel förorsakande överström ej har uppträtt och slavkanalen ej stängts av på grund av hög hastighet och låg belastning för att öka strömmen i den återstående kanalen och minskning av dess kommuteringstid, så måste tändvinkeln be- räknas. Utgångssignalen från hastighetsregulatorn (ej visad), vilken är ett börmoment, kopplas till A/D-omvandlaren 140 och omvandlas till börström. Börströmmen jämföres med en ström- återkopplingssignal och den resulterande felsignalen tjänar som ingångsvärde för en proportional-integral-regulatorrutin, som bestämmer "tändvinkel (I)". "Tändvinkel (I)" översättes till en u tändvinkel. En u tändvinkel definieras som en vinkel mätt relativt en viss referenspunkt, varvid en tändvinkel om noll motsvarar det tillstånd då varje tyristor i kretsen tän- des vid det tillfälle då dess anodspänning först blir positiv i varje period under antagande av att ingen kommuteringskrets finnes. Under dessa betingelser arbetar strömriktaren på exakt samma sätt som om den vore en ostyrd likriktarkrets.

Den räknare som väljer nästa par av ventiler på belast- ningssidan som skall tändas, stegas fram så att det variabla "Nytt PH (I)" = PH (I)+l. Från en tabell fastställes en variabel "Förskjutning (I)" svarande mot det rådande värdet av det variabla PH (I), Qch "Tändtiden (I)" beräknas ur "Tändtid" = "u vinkel (I)" + "Förskjutning (I)". Tidräknaren avläses för bestämning av "Rådande tid (I)". "Återstående tid" "Tändtid" - "Rådande Den "återstående tiden" är det värde i grader som beräknas därefter ur "Återstående tid" = tid (I)". skall matas in i en nedräknare, så att då nedräknaren stegas ned till noll och anropar nästa ventiltändningsberäknig. Den "återstående en puls alstras, som tänder nästa ventilpar tiden" korrigeras för numeriskt wraparound, eftersom det till- låtna värdet i tidräknaren är från 0 till 512.

"Tändräknaren (I)" laddas med den “återstående tiden".

På grundval av PH (I) sättes den variabla "tändmasken (I)" lika med det gällande mönstret från en tabell och matas in i tändmaskbuffertminnet.

"Tändräknaren (I)" stegas med ett för varje 0,70 klock- 10 15 20 25 30 35 15 466 723 puls. Då räknevärdet noll nås, tändes de aktuella tyristorerna i "tändmaskbufferten“ och ett nytt tändräknaravbrott alstras.

Av flödesschemat framgår, att då en tändning i mästar- kanalen uppträder, anropas mästarregulatorn, dvs. då mästar- kanalens fasstyrda likriktare tänder, genomföres bestämningen av nästa tändning av mästarkanalens fasstyrda likriktare. Då slavkanalens tändavbrott uppträder, anropas på motsvarande sätt slavregulatorn. Denna avbrottssekvens eliminerar kopp- ling mellan regulatorerna (en mästarkanaltändning efterföljes ej av en bestämning av tändtiden för slavkanalen). De faktiska tyristortändningarna genomföres medelst maskinvara, då respek- tive tändräknare löper ut, varigenom en eventuell programvaru- fördröjning i samband med genomkörning av en programvarurutin för tändning av tyristorn då tändräknaren löper ut undvikes.

Ett mycket kort avbrottsprogram innehållande endast några få programsatser alstras samtidigt med tändningen, endast för att informera strömregulatorprogrammet, som bestämmer tyristo- rernas tändvinklar, om vilken kanal som tänt.

Pig. UA visar en avbrottsstruktur enligt föreliggande uppfinning. Ett mycket kort högprioritetsavbrott, som upp- träder då en tyristor i mästarkanalens matningsströmriktare tänder, anropar ett längre, lågprioriterat regulatoravbrott, som informerar regulatorn att en tyristor i mästarkanalens matningsströmriktare just har tänts. Regulatorn bestämmer det belopp som skall matas in i mästartändräknaren och matar in nästa tändmask i ett maskinvaruminne eller en buffert, så att då mästartändräknaren löper ut nästa tyristorpar i mästar- kanalen tändes direkt från maskinvaran. På motsvarande sätt anropar ett kort högprioritetsavbrott, som uppträder då en tyristor tänder i slavkanalens matningsströmriktare, ett längre, lågprioriterat regulatoravbrott, som informerar regu- latorn att en tyristor i slavkanalens matningsströmriktare just har tänts. Regulatorn bestämmer det belopp som skall matas in i slavtändräknaren och matar in nästa tändmask i ett maskinvaruminne, så att då slavtändräknaren löper ut nästa tyristorpar i slavkanalen tändes direkt från maskinvaran.

Pig. HA visar normal stationär drift, då tändningarna i mästarkanalen och slavkanalen är förskjutna 300 relativt 10 15 20 25 30 35 466 723 16 varandra. Pig. HB visar förhållandena, då slavkanalen plöts- ligt beordras till spärrgränsen, vilket kan inträffa om slav- kanalen stänges av som följd av att ett fel detekterats eller under drift med högt varvtal och låg belastning för minskning av kommuteringstiden i mästarkanalen. Det skall observeras, att två mästarkanalberäkningar uppträder efter varandra, efter- som mästarkanalen fortfarande tänder i förväg, men slavkanalen plötsligt har försenats med cirka l20O (baserat på beräkningen av förseningsvinkeln). Då slavkanalen börjar att tända igen, uppstår det en avbrottsinterferens, så att slavregulatorns beräkning måste vänta, tills mästarregulatorns beräkning slut- förts.

Fig. HC illustrerar förhållandena, då mästarregulatorn långsamt ökar sitt försprång relativt slavregulatorn, vilket kan inträffa då mästarkanalen kommer ut från spärrgränsen men gör detta gradvis på grund av en begränsning av den i styr- ningen tillåtna strömändringshastigheten. Med den föreliggande avbrottsstrukturen kan en regulator i princip glida igenom den andra utan att någon strömstörning uppträder i någondera kana- len.

För att mikroprocessorns 122 arbetssätt vad beträffar styrningen av de fasstyrda likriktarna l, l' skall förstås fullständigare, skall avbrottsprogrammen för denna mikropro- cessor beskrivas kortfattat. Ehuru den fortlöpande beskriv- ningen kommer att medföra vissa upprepningar, består pro- grammen i avtagande prioritetsordning av: (l) hjälpprogrammet för flödesnollgenomgång, (2) hjälpprogrammet för mästartänd- räknaren, (3) hjälpprogrammet för slavtändräknaren, (H) regu- latoravbrottsprogrammet, och (5) korrektionsprogrammet för den faslåsta slingan.

Flödesnollgenomgångsavbrottet alstras vid varje noll- genomgång hos de rekonstruerade flödesvågorna, vilka uppträder sex gånger per period av linjefrekvensen och från vilka synkroniseringssignalerna för den i fig. 2 visade program-I varuuuppbyggda faslåsta slingan alstras. Nollgenomgångsav- brottsprogrammet läser vidare av tidräknaren 125, som drives av den faslåsta slingans räknare l2H. Såsom redan tidigare nämnts, är klockfrekvensen 512 pulser per period av linje- 10 15 20 25 30 35 17 466 723 frekvensen. Grundfrekvensens period delas sålunda med 512, vilket ger tidräknaren en vinkelupplösning av 3600 dividerat med 512, vilket är 0,703O av grundfrekvensen. Flödesnollgenom- gångprogrammet alstrar därefter ett avbrott för var sjätte nollgenomgång hos flödesvågen, vilket anropar avbrottsprogram- met för den faslåsta slingans korrektion. Den faslåsta slingans korrektionsprogram bestämmer därefter vinkelfelet mellan de synkroniserande nollgenomgångsavbrottspulserna från nollgenomgångsdetektorns 134 utgång och det aktuella korrigerade tidräknarvärdet från räknaren 125, varvid ett nytt N matas in i räknaren 124, varigenom nämnda fel bringas att minska till noll.

Den näst högsta prioriteten har mästartändräknarens avbrottsprogram, som initieras varje gång mästartändräknaren 126 löper ut. Mästartändräknarens avbrottsprogram alstrar ett avbrott för initiering av regulatoravbrottsprogrammet för be- stämning av det värde som skall matas in i mästartändräknaren.

Den tredje högsta prioriteten har slavtändräknarens avbrottsprogram, som initieras varje gång slavtändräknaren 127 löper ut. Slavtändräknarens avbrottsprogram alstrar ett avbrott, som initierar regulatoravbrottsprogrammet för be- stämning av det belopp som skall matas in i slavtändräknaren.

Den fjärde högsta prioriteten har regulatoravbrotts- programmet som bestämmer arbetsmoden och regulatorns tyristor- tändvinkelbestämningsfunktion och följaktligen anropar de rätta algoritmerna.

Styrningen av tändningen av mästarkanalens belastnings- strömriktare 2 åstadkommes på samma sätt som beskrivits i den svenska patentansökningen 8503179-7. Slavkanalens be- lastningsströmriktare tändes trettio elektriska grader efter mästarkanalens belastningsströmriktare med användning av de tändvinklar som bestämmes för mästarkanalens belastningsström- riktare.

Den femte högsta prioriteten har den faslåsta slingans korrektionsavbrottsprogram, vilket anropas av flödesnollgenom- gångsavbrottsprogrammet vid var sjätte flödesnollgenomgång.

Den faslåsta slingans korrektionsavbrottsprogram beräknar värdet av devisorn (N) för den faslåsta slingans räknare l0U, 10 l5 20 25 466 725 18 så att synkronism upprätthâlles mellan räknarens pulsutgång och flödesvågornas nollgenomgång.

De båda, oberoende, parallella AC/DC-strömriktarna styrda enligt föreliggande uppfinning har visats och beskrivits i en föredragen utföringsform, som matar två, parallella, 6-puls DC/AC-växelriktare, som i sin tur matar en asynkronmotor. De båda, föreliggande uppfinning kan emellertid även användas för mat- oberoende, parallella AC/DC-strömriktarna styrda enligt ning av vilkensom helst likströmsbelastning såsom exempelvis en likströmsmotor. Då de användes för matning av en likströms- motor, behöver varje AC/DC-strömriktare endast motorns halva märkeffekt.

Det föregående beskriver en mikrodatorstyrd 12-puls växelströmsmotordrift, som tillåter helt godtyckliga tänd- vinklar för två parallella kanaler utan någon interferens mellan de strömregulatorprogram som en enda mikroprocessor kör. Vidare har en mikrodatorstyrd l2-puls växelströmsmotor- drift beskrivits, som använder en enda mikroprocessor för tänd- vinkelbestämningen för båda matningsströmriktarna, utan att några allvarliga restriktioner förorsakas på exekveringstiden för tändvinkelregleringen.

Ehuru uppfinningen har speciellt visats och beskrivits med hänvisning till en föredragen utföringsform av densamma, inses det, att olika modifikationer och detaljförändringar är möjliga inom uppfinningens ram.

Claims (10)

/7 Patentkrav

1. l. Styrsystem för två, oberoende, parallella AC/DC- strömriktare (l, l') med styrbara strömventiler och anslutna till en likströmsbelastning (2, 2'), innefattande en första tändräknare (126) anordnad att mottaga tänd- tiden för nästa styrda strömventil som skall tändas i den första strömriktaren (l); en andra tändräknare (127) anordnad att mottaga tänd- tiden för nästa styrda strömventil som skall tändas i den andra strömriktaren (l'); första buffertorgan (132) anordnade att påverkas av att den första tändräknaren (l26) löper ut för att tända nästa styrda strömventil i den första strömriktaren (l); andra buffertorgan (133) anordnade att påverkas av att den andra tändräknaren (127) löper ut för att tända nästa styrda strömventil i den andra strömriktaren (l'); organ för alstring av ett strömbörvärde representerande önskad nivå hos den avgivna strömmen från strömriktarna (l,l'); organ för alstring av en första avbrottssignal under inverkan av tändningen av den första strömriktaren (l); organ för alstring av en andra avbrottssignal under inverkan av tändningen av den andra strömriktaren (l'); k ä n n e t e c k n a t av att det vidare innefattar en enda mikrodator innehållande strömregulatororgan anordnade att under inverkan av nämnda strömbörvärde och nämnda första awmnttssignal bestämma den återstående tiden till tändning av nästa styrbara strömventil i den första strömriktaren och att mata in denna tid i nämnda första tändräknare (126), och att under inverkan av nämnda strömbörvärde och nämnda andra avbrottssignal bestämma den återstående tiden till tändning av nästa styrbara strömventil i den andra strömriktaren och att mata in denna tid i nämnda andra tändräknare (127).

2. Styrsystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a't av att det vidare innefattar organ (65) för detektering av noll- genomgångarna hos integralen av en till en av nämnda ström- riktare (1) ansluten linjeväxelspänning för alstring av en pulssignal med en frekvens som är en förutbestämd multipel av nämnda linjeväxelspännings frekvens, och en i en faslåst 466 725 20 slinga ingående räknare (67) synkroniserad av nämnda puls- signal, så att denna räknare i den faslåsta slingan (67) alstrar ett förutbestämt antal räknevärden per period av linje- frekvensen, varvid denna räknare i den faslåsta slingan driver nämnda första och andra tändräknare (126, 127).

3. Styrsystem enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda strömregulatororgan innefattar organ för detekte- ring av uppträdande feltillstånd, organ anordnade att under inverkan av ett feltillstånd försena tändvinkeln för nämnda första och andra strömriktare (l, l') för reducering av strömriktarnas utgângsström till noll.

4. Styrsystem enligt krav 1, vid vilket likströmsbelast- ningen innefattar en elektrisk motor, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda strömregulatororgan innefattar organ för detekte- ring av tillstånd med ett motorvarvtal över ett förutbestämt värde och ett motormoment under ett förutbestämt värde, och organ för försening av tändvinkeln för en av nämnda ström- riktare (l, l') under ett sådant tillstånd.

5. Förfarande för styrning av två oberoende, parallella AC/DC-strömriktare innehållande styrbara strömventiler matande en likströmsbelastning, vid vilketr ett strömbörvärde alstras representerande önskad avgiven ström från de båda strömriktarna; en första avbrottssignal alstras, då en styrbar ström- ventil i den första av de parallella strömriktarna tändes; som funktion av nämnda strömbörvärde och vid tidpunkten för nämnda första avbrottssignal bestämmes i en mikrodator en tid som skall matas in i en första tändräknare för tändning av nästa styrbara strömventil i den första strömriktaren; den i mikrodatorn bestämda tiden för tändning av den första strömriktaren matas in i en första tändräknare; en andra avbrottssignal alstras, då en styrbar ström- ventil i den andra av de parallella strömriktarna tändes; k ä n n e t e c k n a t av att som funktion av nämnda strömbörvärde och vid tidpunkten för nämnda andra avbrottssignal bestämmes i samma mikrodator en tid som skall matas in i en andra tändräknare för tändning i? 466 725 av nästa styrbara strömventil i den andra strömriktaren; den i mikrodatorn bestämda tiden för tändning av den andra strömriktaren matas in i en andra tändräknare; nästa styrbara strömventil i den första strömriktaren tändes, oberoende av mikrodatorn, då den första tändräknaren löper ut; och nästa styrbara strömventil i den andra strömriktaren tändes, oberoende av mikrodatorn, då den andra tändräknaren löper ut.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att i mikrodatorn bestämmes vidare om ett feltillstând har uppträtt, och i sådant fall ställes tändvinkeln för den första strömriktaren till en spärrgräns för reducering av den första strömriktarens utgângsström till noll.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att i samma mikrodator bestämmes vidare om ett feltillstånd har uppträtt, och i sådant fall sättes tändvinkeln för den andra strömriktaren till en spärrgräns för reducering av den andra strömriktarens utgångsström till noll.

8. Förfarande enligt krav 5, vid vilket likströmsbelast- ningen innefattar en elektrisk motor, k ä n n e t e c k n a t av att i mikrodatorn bestämmes vidare huruvida motorhastig- heten överstiger ett förutbestämt värde och motormomentet är mindre än ett förutbestämt värde, och i sådant fall sättes tändvinkeln för den första strömriktaren till en spärrgräns för reducering av den första strömriktarens utgångsström till noll.

9. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att i mikrodatorn bestämmes huruvida två på varandra följande avbrottsignaler har alstrats utan någon mellanliggande be- stämning av tändtiden och inmatning av motsvarande tid i den ifrågavarande tändräknaren, och bestämmes den tid som skall matas in i den ifrågavarande tändräknaren, om ett avbrott har hoppats över, sedan en tid matats in i den första tändräknaren för det sist mottagna avbrottet.

10. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att i samma mikrodator bestämmes huruvida två på varandra 466 723 ål följande avbrottssignaler har alstrats utan en mellanliggande bestämning av tändtiden och inmatning av motsvarande tid i den ifrågavarande tändräÉnaren, och bestämmes den tid som skall matas in i den ifrågavarande tändräknaren, om ett av- brott har hoppats över, sedan en tid mataüs in i den andra tändräknaren för det sist mottagna avbrottet.