SE503106C2 - Lastkommuterad synkronmotordrift - Google Patents

Description

(V1 _., I,- r! '- Ü (J i L' h) ß' inverkan inte längre försumbar, och maskinens kommuterings- förmäga är dä inte tillräcklig för kommutering av mellan- ledsströmmar som är större än gränsströmmen för diskonti- nuerlig ström.

För att åstadkomma kommutering, även vid mycket laga maskin- hastigheter, av strömmar större än den nyssnämnda gräns- strömmen, dvs för att göra det möjligt att upprätthålla maskinens ström och vridmoment även vid mycket läg hastig- het, är det genom ABB Handbok, sid 282, genom IEEE, sid 219, och genom Bühler, Band 2, sid 92-93, tidigare känt att använda s k mellanledstaktning. Härvid styrs mellanleds- strömmen ner med hjälp av nätströmriktaren i samband med varje kommutering i maskinströmriktaren. Varje sädan ned- styrning medför dock en förlust av strömtidyta och därmed ett momentbortfall - en momentstörning, se t ex ABB Handbok, sid 284, sista stycket. Dessa momentstörningar förstärks dessutom av systemets varvtalsregulator, vilken ökar sin utstyrning för att kompensera förlusten av den momenttidyta som är ekvivalent med den strömtidyta som mellanledstakt- ningen orsakar.

Momentstörningarna uppträder med en frekvens som är propor- tionell mot maskinfrekvensen. Det har visat sig att moment- störningarnas frekvens i typiska fall kan komma att samman- falla med en mekanisk egensvängningsfrekvens hos drivsyste- met. Detta innebär att momentstörningarna kommer att exci- tera mekaniska egensvängningar i drivsystemet. Vid sädana drivsystem som arbetar med hög ström och högt moment vid laga varvtal kan dessa svängningar bli kraftiga, och sväng- ningarna medför väsentliga nackdelar i form av t ex hög ljudnivä, ökat slitage och risk för mekaniska skador. Speci- ellt stora blir dessa nackdelar vid sàdana drivsystem som längre perioder arbetar vid ett kritiskt varvtal, eller som ofta passerar genom ett kritiskt varvtalsomräde.

Den plötsliga minskningen respektive ökningen av strömtidyta vid övergäng till respektive frän mellanledstaktning ger vidare en ofördelaktig diskontinuitet i systemets regler- s; o I _..§. egenskaper.

För att säkerställa strömkommutering i en synkronmotordrift vid läga varvtal har det som ett alternativ till mellanleds- taktning föreslagits att vid varje kommutering i maskin- strömriktaren kortsluta mellanledets glättningsinduktor genom tändning av en parallellt med induktorn ansluten fri- hjulstyristorventil. Denna lösning nämns t ex i IEEE, sid 220, avsnitt IIIB. Förlusten av strömtidyta blir lägre vid denna metod än vid mellanledstaktning, men momentstörning- arna fär även vid denna metod hög amplitud. Vidare krävs att tyristorventilen dimensioneras för full systemspänning och med hänsyn till den höga mellanledsströmmen, vilket gör att ventilen fär högt pris och stora dimensioner.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Uppfinningen avser att ästadkomma en synkronmotordrift av inledningsvis angivet slag, vid vilken pä ett enkelt och fördelaktigt sätt de ovan nämnda momentstörningarna och deras ätföljande nackdelar kraftigt reduceras eller helt elimineras.

Detta ástadkommes genom att enligt uppfinningen motordriften förses med styrorgan anordnade att, vid otillräcklig kommu- teringsförmäga hos synkronmaskinen, i samband med kommute- ring av maskinströmriktaren koppla om nätströmriktaren för drift med ett lägre pulstal än strömriktarens naturliga pulstal, vilket gör det möjligt att undvika mellanledstakt- ningen och dess nackdelar.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen förses motordriften med styrorgan anordnade att i samband med kom- muteringarna i maskinströmriktaren, och i beroende av aktu- ella driftstorheter hos maskinen, bestämma om maskinens kom- muteringsförmàga är tillräcklig för kommutering av aktuell om sä inte är fallet, verkställa omkopplingen Enligt ström och att, av nätströmriktaren till drift med ett lägre pulstal. en utföringsform görs denna bestämning genom att den maxi- 5 ä? Ps 'L i? 5 4 mala ström beräknas, som maskinen kan kommutera, och denna ström jämförs med den aktuella strömmen.

Enligt en form av uppfinningen utförs nätströmriktaren för drift med ett flertal olika pulstal som är lägre än det naturliga pulstalet. Systemet förses dä med styrorgan anord- nade att i samband med kommutering i maskinströmriktaren bestämma det högsta av de pulstal som säkerställer kommute- ring och att koppla om nätströmriktaren för drift med detta pulstal.

Enligt en utföringsform av uppfinningen kan förbättrade egenskaper erhällas genom att, vid bestämmandet av vilket pulstal hos nätströmriktaren som skall användas i samband med maskinströmriktarens kommutering, hänsyn tas till att även en otillräcklig maskinspänning ger ett bidrag till kom- muteringsförmägan.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bifogade figurer 1-10. Figur la utgör ett blockschema över ett exempel pä en synkronmotordrift enligt uppfinningen. Figur lb visar nätströmriktaren och figur lc maskinströmriktaren vid motordriften enligt figur la. Figur 2 visar ett exempel pä utformningen av väljarkretsen för inkoppling av pulstalsmodulationen och för omkoppling mellan olika pulstal. Figurerna 3a, 3b och 3c visar kommuterings- tidpunkter och mellanledsström vid 12-, 6- och 3-pulsdrift av nätströmriktaren. Figur 4 visar hur 2-pulsdrift av nät- strömriktaren kan ästadkommas. Figur 5 visar funktionen hos en alternativ utföringsform av uppfinningen, där hänsyn tas till maskinens kommuteringsförmäga, och även till tyristor- ventilernas äterhämtningstid, vid bestämning av pulstalet under drift med reducerat pulstal. Figur 6 visar i form av ett flödesschema hur väljarkretsen kan utformas för att ästadkomma funktionen enligt figur 5. Figur 7 och figur 8 äskädliggör hur enligt en föredragen utföringsform av upp- finningen kommuteringstidpunkterna bestäms och strömmen mäts w (II pà sä sätt att dess medelvärde hälls konstant bàde före och efter och under omkopplingen av pulstalet. Figur 9 visar principen för generering av styrpulser för nätströmriktaren i figur 1. Figur 10 visar mera i detalj hur strömmätningen är anordnad vid omriktaren enligt figur 1.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL Med "naturligt pulstal" hos en nätkommuterad strömriktare avses i denna ansökan det antal kommuteringar per växelspän- ningsperiod som strömriktaren medger. En tvävägs enfasbrygga har sälunda det naturliga pulstalet 2 och en tvävägs trefas- brygga det naturliga pulstalet 6. En 12-pulsströmriktare med tvä likströmsmässigt seriekopplade trefasbryggor, vilka är anslutna till sinsemellan 30° förskjutna trefassystem, har det naturliga pulstalet 12.

Ett exempel pà en 12-puls synkronmotordrift enligt uppfin- ningen visas i blockschemaform i fig la. Den innefattar en 6-fas synkronmaskin l, vars sex växelströmsuttag är anslutna till en maskinströmriktare 2, som bestär av de tvä lik- strömsmässigt seriekopplade tvävägs 6-puls trefasbryggorna 2A och 2B. Denna strömriktare är i sin tur ansluten till ett likströmsmellanled som bestàr av skenorna PL och NL samt en mellanledsreaktor 5. Mellanledet matas med likström Id frän en nätströmriktare 3, vilken bestär av de tvä likströmsmäs- sigt seriekopplade trefasbryggorna 3A och 3B. De sistnämnda är anslutna till ett trefasigt kraftnät ACN via en strömrik- tartransformator 4 med en deltakopplad primärlindning 40 och tvä sekundärlindningar 41A och 4lB, av vilka den förra är stjärnkopplad och den senare deltakopplad. Mellanledsreak- torn 5 utförs företrädesvis med relativt hög induktans för att reducera interharmoniska störningar, dels i maskinens vridmoment, och dels i nätströmmen.

Fig lb visar schematiskt nätströmriktaren 3 med de bäda tyristorbryggorna 3A och 3B. Bryggorna är likströmsmässigt seriekopplade och nätkommuterade. Bryggan 3A är ansluten till den stjärnkopplade sekundärlindningen 41A hos trans- UI* 'líš (_11 ”E L) (_) J formatorn 4, och bryggan 38 är ansluten till den deltakopp- lade sekundärlindningen 41B. Varje brygga är en sexpulsig tvàvägsbrygga. Genom den valda transformatorkopplingen erhälles en fasförskjutning pä 30° mellan bryggornas växel- spänningar, och strömriktaren fär som helhet pulstalet 12.

I bryggan 3A är numreringen av bryggans sex tyristorventiler TY1 - TY6 angiven. Motsvarande ventilnumrering användes i det följande även för de övriga bryggorna 3B, 2A och 2B i mellanledsomriktaren.

Fig lc visar schematiskt maskinströmriktaren 2 med de bäda trefasbryggorna 2A och 2B. Bryggorna är likströmsmässigt seriekopplade och nätkommuterade. Synkronmaskinen 1 är sex- fasig och har tvä sinsemellan 30° förskjutna trefasiga lind- ningssystem 104 Och 105. De tre lindningarna i systemet 104 är anslutna till växelspänningsanslutningarna hos bryggan 2A, och de tre lindningarna i systemet 105 är anslutna till växelspänningsanslutningarna hos bryggan 2B. Även denna strömriktare fär som helhet pulstalet 12.

Ventilerna i de bàda strömriktarna 2 och 3 utgörs av tyris- torventiler, bestyckade med konventionella tyristorer (dvs tyristorer som inte kan släckas med hjälp av en styrsignal).

Kommuteringsspänningarna för strömriktarna utgörs för ström- riktaren 2 i första hand av synkronmaskinens inducerade växelspänning och för strömriktaren 3 av växelspänningen i nätet ACN.

Synkronmaskinen 1 har en fältlindning 101, och fältströmmen erhålles frän en styrbar likriktare 102. Maskinen har vidare en tachometergenerator 103, t ex av pulsgivartyp, vilken avger en signal mm som motsvarar maskinens vinkelhastighet.

Maskinens klämspänning Um och ström Im avkänns, den senare med hjälp av en strömtransformator ITM, och tillförs en kor- rektionsenhet 6. I denna filtreras mätsignalerna och genere- ras en signal Umç som till amplitud och fasläge motsvarar maskinens inducerade luftgapsspänning. Enheten 6 kan vara utförd pä det sätt som beskrivs i den svenska patentskriften f (~_ LH _.å CJ f 7" 5 med publiceringsnummer 415 425. En överordnad styrenhet 9 beräknar ett värde pä maskinströmriktarens tändvinkel ß som är optimerat till ràdande driftförhállanden. vinkeln ß är avstàndet i elektriska grader frän päbörjandet av en kommu- tering (genom tändning av den päkommuterande tyristorn) till den närmast efterföljande nollgenomgängen hos kommuterings- spänningen. Den önskade tändvinkeln ßtillförs maskinström- riktarens styrpulsdon 8A och 8B. Dessa bestämmer med ledning av signalerna Um$, ßoch mm tidpunkterna för tändning av de päkommuterande tyristorerna och avger tändpulser, SP2A och SP2B, till dessa tyristorer med ett sädant fasläge i förhäl- lande till maskinens luftgapsspänning att tändvinkeln fär det önskade värdet ß.

I varje ögonblick flyter ström i tvä av de tre faslindning- arna i vart och ett av de bäda lindningssystemen 104 och 105. Vilka faslindningar som är strömförande bestäms i varje ögonblick av vilka tyristorventiler som tänts och är ledande. Detta kan ses som att styrpulserna till maskin- strömriktarens 12 ventiler bildar ett mönster som ändrar sig vid varje kommutering men som är konstant dessemellan.

En ändringsdetektor 7 tillförs styrpulserna SP2A och SP2B och avkänner ändringar i det nämnda styrpulsmönstret. Varje ändring är en indikation pà att en kommutering just skall päbörjas, och vid varje ändring avges en detekteringssignal SPC. Denna signal aktiverar pulstalsmodulationen enligt upp- finningen pá det sätt som skall beskrivas i det följande. Ãndringsdetektorn kan t ex vara utförd med ett 12-bitars minne som lagrar ett digitalt tal som anger styrpulsmönst- ret. Kontinuerligt och med täta mellanrum jämförs det av styrpulserna SP2A, SP2B givna styrpulsmönstret med det inlagrade, varefter det förra mönstret lagras i minnet. Jäm- förelsen kan göras som en enkel subtraktion, och om resulta- tet skiljer sig frän noll avges en signal SPC.

Nätströmriktaren 3 reglerar strömmen i huvudkretsen. Växel- strömmen IN till bryggan 3A avkänns med hjälp av en ström- transformator ITN. I en likriktare 170 bildas ett mätvärde K u 'w l I'd, vilket är proportionellt mot strömmen Id och vilket jämförs naden AI tillförs en strömregulator 12 med PI-karakteristik. med en strömreferens Iref i en summator 132. Skill- Regulatorns utsignal tillförs för linearisering av regler- kretsen en funktionsgenerator 121, vars utsignal är en arcuscosinusfunktion av insignalen och motsvarar nätström- riktarens styrvinkel u. Denna signal tillförs via en summa- tor 122 summatorerna l23A och 123B, vilkas utsignaler uA och ag utgör styrvinklarna för de bäda bryggorna 3A och 3B hos strömriktaren 3. De sistnämnda signalerna tillförs bryggor- nas styrpulsdon 10A och l0B. styrpulsdonen den avkända nätspänningen UN. Styrpulsdonen Som faslägesreferens tillförs avger styrpulser SP3A och SP3B till de bäda bryggornas ven- tiler med sädana faslägen i förhällande til nätspänningen att de önskade värdena ud och GB pä bryggornas styrvinklar erhålles.

Figur 10 visar mera i detalj hur kretsarna för strömmat- ningen är utformade vid motordriften enligt figur la. Ström- transformatorerna ITNa, ITNb och ITNc är anordnade i var sin fastilledare pà omriktarens växelströmssida. Med hjälp av den trefasiga likriktarbryggan 170 alstras en mätlikström i'd vars momentanvärde är proportionellt mot momentanvärdet hos omriktarens verkliga likström id. Över ett motständ IR alstrar mätströmmen en mätspänning u'd som ocksa är propor- tionell mot omriktarströmmen id. Mätspänningen styr en spän- ningsstyrd oscillator VCO. Denna genererar ett pulstäg i form av en fyrkantsignal, vars frekvens är proportionell mot spänningen pà VCO-kretsens ingäng. Fyrkantsignalen tillförs ingängen hos en upp-räknare CR som har datautgängar DO - D15.

D15 blir FFFF, varefter räknaren nollställs.

Räknaren räknar pulser tills värdet pä utgángarna DO - Med intervall som överensstämmer med kommuteringsintervallen avläses räknarregistret. Förändringen av räknarinnehället under ett intervall är dä proportionell mot strömmen Id.

Genom att vid avläsningen även avläsa mätintervallets längd kan en mätsignal I'd bildas, som är proportionell mot omrik- tarströmmens medelvärde Id under mätintervallet.

Styrpulser genereras enligt den princip som visas i figur 9.

Som faslägesreferens används nollgenomgängen hos en av fas- spänningarna pà omriktarens nätsida. Denna nollgenomgäng ZC detekteras av en komparator och markeras pä en tidsaxel, TZC. Denna händelse ett-ställer även en minneskrets, ZC- flag.

När styrprogrammet, vilket här förutsätts vara implementerat i en mikroprocessor, upptäcker att kretsen ZC-flag är ett- ställd (blocket “ZC-flag=l“) genomkörs en nätsynkronise- ringsrutin. Denna använder TZC för att beräkna tidpunkten Tz för päkommutering av tyristorerna Tyl och Ty6 (dvs för k=0, se tabellen nedan) vid styrvinkeln a==0. Denna uppdatering av Tz görs i blocket “UP(Tz)“. Den fas-till-fas-spänning som dä blivit päkommuterad representeras av att spänningsvektorn k har värdet noll. Spänningsvektorn k motsvarar ett styr- pulsmönster enligt tabellen: Styrpulsmönster Spänningsvektor Tyl Ty2 Ty3 Ty4 Ty5 Ty6 k l 0 0 O O 1 O 1 1 0 0 0 0 l O 1 1 0 0 0 2 O 0 1 1 O O 3 0 0 O 1 1 0 4 0 O 0 O 1 1 5 Under nätsynkroniseringsrutinen beräknas (blocket “Tcyc1e=Tz(n)-Tz(n-l)“) även nätets periodtid Tcycle ur skill- naden mellan det senaste värdet pà Tz, nämligen TZ(n), och det näst senaste värdet Tz(n-1).

I samband med varje kommutering används periodtiden för att konvertera styrvinkeln a till en fördröjningstid Ta (blocket “Ta=a-Tgycle/360'". Varje gäng styrpulsdonet körs inkremen- teras storheten k med 1 i blocket "k=k+l". Inkrementeringen görs till dess att k=6, varefter k nollställes (blocken “k=6" och "k=O"). Varje gäng styrpulsdonet körs uppdateras Ü) 5 i J t: 10 därmed ocksa spänningsvektorn. För varje kommutering som görs flyttas referenstidpunkten TZ + k-Tcycle/6 framàt med en tid som motsvarar 60'.

Sàledes beräknas en tidpunkt Ttrig för nästföljande kommu- tering (blocket "Ttrig=Tz+Ta+k-Tcycle/6“). Vidare översätts spänningsvektorn k till ett styrpulsmönster (blocket “k - CPP“). Detta styrpulsmönster skrivs ut till en minnes- krets (blocket “P(NCPP)".

Omedelbart därefter aktiveras en tidskrets med tiden Ttrig (blocket ”P(T;rig)"). När denna tid löpt ur flyttas styrpuls- mönstret till en ny minneskrets som är förbunden med tyris- torernas styringàngar.

Denna tid, dvs Ttrig, kan användas för att bestämma starttid- punkten för beräkningen av nästföljande kommutering osv. Vid styrning av en serieströmriktare (tva seriekopplade 6-puls- strömriktare) används tva styrvinklar ohmster och aslav. Vid 12-pulsdrift är värdena hos dessa bada styrvinklar identiskt lika.

Vid vissa pulstal, t ex PN < 6, inkrementeras k med ett tal som är större än ett.

En varvtalsreferens chef erhålles frän en referensvärdesgi- vare 130, t ex en potentiometer, eller frän ett överordnat styr- eller reglersystem. Varvtalsreferensen jämförs i en summator 131 med den frán tachometergeneratorn 103 erhàllna varvtalssignalen mm och skillnaden tillförs en varvtalsregu- lator 13 med PI-karakteristik. Denna regulators utsignal utgör den ovan nämnda strömreferensen Iref.

Den avkända nätspänningen UN likriktas i en mätlikriktare 171, vars utsignal UN' motsvarar nätspänningens amplitud. I en multiplikator 172 multipliceras den avkända strömmen I'¿ med en storhet Zi som motsvarar nätets ACN inre impedans inklusive impedansen hos transformatorn 4. Produkten AUN adderas i en summator 173 till signalen UN', och den resul- (_71 l \{ U a \/ terande signalen U¿i@ utgör ett matt pa nätets tomgangsspän- ning. Signalen tillförs en väljarkrets 17, vars funktion beskrivs nedan.

I en beräkningskrets 18 beräknas fortlöpande den högsta kom- muterbara strömmen Icmax. Denna beror av maskinens beräknade luftgapsspänning Uhç och maskinens uppmätta frekvens mm. Den beror vidare av maskinströmriktarens tändvinkel ß. Denna vinkel sätts vid de laga varvtal, dä kommuteringsförmagan kan bli otillräcklig, normalt till ett med hänsyn till motorns effektfaktor valt konstant maximivärde, t ex 52°, detta för att fa högsta möjliga kommuteringsförmaga. Övriga parametrar som bestämmer kommuteringsförmagan, nämligen kom- muteringsresistansen per fas RC och kommuteringsinduktansen per fas LC behandlas vid beräkningen som konstanter och bestäms ur faktiska data hos huvudkretsen - maskin, ström- riktare, kablage.

En kommutering av strömmen fran t ex tyristorn TY4 till tyristorn TY6 i en brygga i maskinströmriktaren inleds genom att tyristorn TY6 tänds. Kommuteringsspänningen, dvs skill- naden mellan de till dessa tyristorer anslutna fasspänning- arna, driver en ökande kommuteringsström ik genom kommute- ringskretsen, som bestar av de bada tyristorerna och de till dem anslutna faslindningarna hos maskinen. Genom den avkom- muterande tyristorn TY4 flyter den resulterande strömmen id - ik och genom den pakommuterande tyristorn TY6 flyter strömmen ik. När ik stigit till värdet id slocknar tyristorn TY6 och kommuteringen är avslutad.

Vid de aktuella laga frekvenserna kan resistansen i kommute- ringskretsen inte försummas utan hänsyn maste vid beräk- ningen tas bade till denna resistans och till kommuterings- induktansen.

Kommuteringsförloppet tar en viss tid som motsvarar den s k överlappningsvinkeln p. Denna vinkel far inte bli större än ett visst största värde bestämt av tändvinkeln ß för att en kommutering skall lyckas. Detta villkor är "lf 'iflíš (Yï '_\ [JE CT- 12 u<ß-Y där vid 6-pulsdrift vid 12-pulsdrift (Ümtq B- n/6 + wmtq Orsaken till de skilda värdena vid de bada pulstalen är att vid 12-pulsdrift kommuteringshacken i spänningen induktivt kopplas över mellan de bada trefassystemen.

Tyristorventilernas àterhämtningstid är typiskt ca 400 ps, och vid de aktuella làga maskinfrekvenserna kan i första hand termen wmtq försummas. Vid ett antaget värde hos tänd- vinkeln ß = 52° fäs dä de värden som överlappningsvinkeln p inte fär överskrida: 52° 30° vid 6-pulsdrift vid 12-pulsdrift De samband som gäller beträffande en synkronmaskins kommute- ringsförmàga vid lag frekvens finns angivna i t ex Bühler, Band I, sid 155-159. Beräkningen av strömmen Icmax (Ik i Bühler) görs lämpligen med hjälp av sambandet 3.32b pà sid 158 i Bühler, Band I, och utföres företrädesvis med en pá lämpligt sätt programmerad mikroprocessor.

Väljarkretsen 17 är uppbyggd pä det sätt som visas i figur 2. En beräkningskrets 1701 beräknar gränsströmmarna för dis- kontinuerlig drift vid olika pulstal: I012 vid 12-pulsdrift och I05 vid 6-pulsdrift. Dessa gränsströmmar är pà känt sätt beroende av huvudkretsens konstanta data, i första hand av induktansen hos glättningsinduktorn 5, av nätströmriktarens pulstal och av nätets ACN tomgángsspänning Udiw. I jämförel- sekretsar 1702, 1703, 1704 jämförs strömreferensen Iref med Icmax, I012 och IQ5. Kretsen 1702 avger en utsignal om Icmax 5 Iref , kretsen 1703 en utsignal om Iref ¿ I012 och kretsen 1704 en utsignal om Iref < I06.

Utsignalerna frän kretsarna 1702, 1703, 1704 tillförs en ELLER-krets 1705 samt tvà OCH-kretsar 1706 och 1707.

I3 Utsignalerna frän dessa kretsar tillförs i sin tur en minneskrets 1801 via av aktiveringssignalen SPC aktiverade kopplingsorgan 1708, 1709, 1800.

ELLER-kretsen 1705 avger en utsignal om Icmax > Iref och/- eller om Iref < I012. Vid närvaro av aktiveringssignalen SPC vidarebefordras kretsens 1705 utsignal till minneskretsen 1801, där den orsakar lagring av ett värde motsvarande 12 hos pulstalet PN. OCH-kretsen 1706 avger en utsignal om Icmax 5 Iref och samtidigt Iref ¿ I012 och Iref < I05. Vid närvaro av aktiveringssignalen SPC vidarebefordras kretsens 1706 utsignal till minneskretsen 1801, där den orsakar inlagring av ett värde motsvarande 6 hos pulstalet PN. OCH-kretsen 1707 avger en utsignal om ICmax_5 Iref och samtidigt Iref 2 I06. Vid närvaro av aktiveringssignalen SPC vidarebefordras kretsens 1707 utsignal till minneskretsen 1801, där den orsakar inlagring av ett värde motsvarande 3 hos pulstalet PN.

Utsignalen PN frán väljarkretsen 17 utgör säledes kontinuer- ligt ett mätt pä det önskade pulstal som nätströmriktaren skall arbeta med vid nästa kommuteringsförlopp för att den aktuella strömmen med säkerhet skall kunna kommuteras. Den uppdateras av signalen SPC vid början av varje kommutering.

Signalen PN tillförs en krets 16, inkoppling av en signal motsvarande l5° 123a och 123B. som, om PN < 12, orsakar till summatorerna Om PN = 12 är aA= ag = a.Nätströmriktaren 3 arbetar dä med sina báda bryggor fasförskjutna 30° sinsemellan, med en i varje brygga och med en kommutering Om kommutering var 60° var 30° i strömriktaren som helhet, dvs i 12-pulsdrift. däremot PN < 12 blir GLA: 0c+15° och 0:3: (JL-l5°. Därmed senarelägges kommuteringarna hos bryggan 3A med l5° och tidigarelägges kommuteringarna hos bryggan 3B med l5°. I varje brygga inträffar en kommutering var 60° som vid 12- pulsdrift, men kommuteringarna kommer att inträffa samtidigt i de bäda bryggorna. För strömriktaren som helhet blir intervallen mellan kommuteringarna 60°, dvs strömriktaren 5Ü5 'Ib 5 (Fï 'É fi! i.) | L; K) arbetar i 6-pulsdrift.

Värdet PN = 3 aktiverar en Au-oscillator 15. Denna är syn- kroniserad till nätströmriktarens styrpulsdon 10A och l0B.

Omedelbart innan varje ny kommuteringstidpunkt skall bestäm- mas ändrar oscillatorn sin utsignal frän +30° till -30° och nagon tid efter kommuteringen ändras utsignalen tillbaka till +30°. Vidare tänds endast vartannat tyristorpar medan tändningarna av de mellanliggande tyristorparen överhoppas.

Det blir därför 120° mellan pá varandra följande kommute- ringar i nätströmriktaren, dvs den arbetar i 3-pulsdrift.

När pulstalet sänks ändras exekveringshastigheten för ström- regleringskretsen. Ett lägre pulstal innebär sálunda t ex längre intervall mellan uppgraderingarna av strömsvaret.

Signalen PN tillförs därför även varvtalsregulatorn 13 och strömregulatorn 12, för anpassning av regulatorernas karak- teristik (tidskonstant och förstärkning) till det aktuella pulstalet.

Figur 3a visar överst kommuteringstidpunkterna vid normal 12-pulsdrift under en period av nätväxelspänningen UN för de bada bryggorna 3A och 3B i nätströmriktaren 3 Kommute- ringstidpunkterna är förskjutna 30° mellan bryggorna 3A och 3B. De sifferkombinationer som anges i anslutning till kom- muteringstidpunkterna betecknar det tyristorpar som skall leda ström under nästföljande 60°-intervall.

Därunder visas mellanledsströmmen i¿. Pä mellanledsströmmen är ett rippel överlagrat. Detta har grundfrekvensen 12 ggr nätfrekvensen. Dess topp-till-topp-värde är lol; och är i huvudsak bestämt av nätets ACN tomgängsspänning Udiw, av mellanledsinduktorns 5 induktans och av pulstalet hos nät- strömriktaren. Mellanledsströmmens medelvärde antas i figu- ren ligga vid gränsströmmen I012 till diskontinuerlig drift, dvs strömmens minimivärde när nätt och jämnt ned till noll vid varje kommutering. För mellanledsströmmar understigande värdet I012 blir mellanledsströmmen och därmed strömmen V5 595 'TÛÖ genom maskinströmriktarens tyristorer noll 12 ggr per nät- växelspänningsperiod, och nägra kommuteringsproblem uppstär därför inte.

Figur 3b visar samma storheter vid 6-pulsdrift. Genom att kommuteringarna i bryggan 3A senarelagts med l5° och i bryg- gan 3B tidigarelagts med l5° kommer de att bli synkrona i de báda bryggorna. Nätströmriktaren arbetar därför i 6-puls- drift, och ripplet fär hälften sä hög frekvens som vid 12- pulsdrift och högre topp-till-topp-värde fog. Även här antas medelvärdet hos mellanledsströmmen ligga vid gränsströmmen - I05 - mellan kontinuerlig och diskontinuerlig drift. För mellanledsströmmar understigande värdet I05 blir mellanleds- strömmen och därmed strömmen genom maskinströmriktarens tyristorer noll 6 ggr per nätväxelspänningsperiod, och nägra problem med maskinströmriktarens kommutering uppstär därför inte.

Figur 3c visar samma storheter vid 3-pulsdrift. Under de bàda diagrammen, som visar kommuteringstidpunkterna för bryggorna, visas hur storheten Au varieras med tiden av oscillatorn 15. Nätströmriktaren arbetar i 3-pulsdrift, och ripplet fär en fjärdedel sä hög frekvens som vid 12-puls- drift och ett högt topp-till-topp-värde log. Även i denna figur antas medelvärdet hos mellanledsströmmen ligga vid gränsströmmen - I03 - mellan kontinuerlig och diskontinuer- lig drift. För mellanledsströmmar understigande värdet I03 blir mellanledsströmmen och därmed strömmen genom maskin- strömriktarens tyristorer noll 3 ggr per nätväxelspännings- period, och nägra problem med maskinströmriktarens kommute- ring uppstär därför inte.

Vid den ovan beskrivna utföringsformen av en synkronmotor- drift enligt uppfinningen arbetar som framgär av det ovan- stàende bada strömriktarna i normal 12-pulsdrift om strömmen understiger den vid det aktuella motorvarvtalet maximalt kommuterbara strömmen Icmax. Maskinströmriktaren kommuteras dä av maskinens inducerade spänning. Likasä arbetar ström- riktarna i normal 12-pulsdrift om strömmen understiger F _1“\ '_51 'i f'\ " b L' p) L' k) gränsströmmen vid 12-pulsdrift I012. I detta fall erhälles nollgenomgängar hos strömmen pä grund av det av nätströmrik- taren genererade ripplet, och vid dessa nollgenomgängar slocknar samtliga ledande tyristorventiler i maskinströmrik- taren.

Vid högre varvtal kommuteras maskinströmriktaren av maski- nens luftgapsspänning. Vid avtagande motorvarvtal avtar emellertid denna spänning, och kommuteringsförmägen minskar, vilket äterspeglas i ett avtagande värde pä storheten Icmax.

Om detta understiger motorströmmen kopplas nätströmriktaren om till ett sä pass mycket lägre pulstal att strömmen, pä grund av det med avtagande pulstal kraftigt ökande ripplet, blir diskontinuerlig, varigenom kommuteringar i maskinström- riktaren kan göras. Som framgär av figur 3 kan pä detta sätt höga strömmar hanteras även vid lägsta varvtal hos maskinen utan risk för kommuteringsfel i maskinströmriktaren.

Vid den ovan beskrivna synkronmotordriften är nätströmrikta- rens lägsta möjliga pulstal 3. Om sä önskas kan ännu högre strömmar och/eller ännu lägre maskinvarvtal hanteras genom att systemet förses med möjlighet till ytterligare sänkning av pulstalet. Sälunda kan exempelvis pulstalet 2 erhällas pä samma sätt som pulstalet 3, dvs med hjälp av en oscillerande styrvinkel. Genom att öka amplituden hos denna oscillation frän 30° till 60° och genom att endast tända vart tredje tyristorpar erhälles 2-pulsig drift av nätströmriktaren och en gränsström I02 som är väsentligt högre än gränsströmmen vid 3-pulsdrift. Figur 4 äskädliggör detta och visar samma storheter som figur 3c.

Det är ocksä möjligt att syntetisera även lägre pulstal än 2 och att pä det sättet kunna hantera ännu högre strömmar vid làg maskinhastighet. Den största puls som kan realiseras utan att byta spänningsbägar är 2l0° läng, vilket ger puls- talet l 5/7. Detta kan uppnäs genom att tecknet pä den av kretsen 15 ovan aktiverade styrvinkeloffseten pä l5° alter- nerar mellan strömpulserna samt att storheten Au ökas ytter- ligare, nämligen till 75°.

H ry: rf; (_, .I Även andra pulstal än de ovan nämnda kan realiseras,t ex genom införande av extra kommuteringar och/eller genom över- hoppande av kommuteringar pä andra sätt än de ovan beskrivna.

Vid det ovan beskrivna systemet enligt uppfinningen har för- utsatts att, dä vid lägt varvtal och hög ström maskinens kommuteringsförmäga är otillräcklig och övergäng till ett lägre pulstal har gjorts, kommuteringarna verkställs enbart med hjälp av ripplet i mellanledsströmmen. Ingen hänsyn har tagits till att maskinen alltid, sä länge den roterar, har en viss kommuteringsförmäga, även vid lägsta varvtal. Maski- nens kommuteringsförmäga representeras av värdet pä signalen Icmax. Denna anger med vilket belopp kommuteringsströmmen ik(t) ökar pä den tid som överlappningsvinkeln p represente- rar, t ex vid 12-pulsdrift och 1 Hz maskinfrekvens represen- terar vinkeln p = 30° tiden 83 ms. Enligt en utföringsform av uppfinningen tas hänsyn till maskinens kommuteringsför- mäga varigenom en onödigt stor sänkning av nätströmriktarens pulstal undvikes. Figur 5 äskädliggör funktionen. Figuren visar som funktioner av tiden och för en mellanledsström Id: momentanvärdena av mellanledsströmmen vid 12-pulsdrift id(l2) 6-pulsdrift id(6) 3-pulsdrift id(3) kommuteringsströmmen ik(t) under ett antaget kommute- ringsförlopp i maskinströmriktaren.

Kommuteringsströmmen ik(t) växer upp till ett värde Icmax som utgör maskinens kommuteringsförmäga. Figuren är gjord under antagandet att en sänkning av pulstalet till 6 är otillräck- lig och att en sänkning till pulstalet 3 nätt och jämnt räc- ker till för att den aktuella strömmen skall kunna kommute- ras. Minimivärdet hos strömmen id(3) understiger medelvärdet Id med beloppet AId. Om ingen hänsyn tas till tyristorernas äterhämtningstid är villkoret för kommutering Id S Icmax + \ß där AId beror av nätets tomgängsspänning och av aktuellt pulstal.

Lämpligen tas hänsyn till tyristorernas äterhämtningstid tq, och detta görs genom att AId minskas med ett belopp AI(tq) sä stort (se figuren) att ett nollströmsintervall med läng- den tq erhålles. Kommuteringsvillkoret blir dä Id S Içmax + Ald - AI(tq) där även AI(tq) beror av nätets tomgängsspänning och av aktuellt pulstal.

Väljarenheten 17 utgörs i detta fall företrädesvis av en processor anordnad att utföra de nödvändiga beräkningarna och att undersöka om kommuteringsvillkoret är uppfyllt. Pro- cessorn kan därvid vara programmerad att arbeta enligt flö- desschemat i figur 6. Processorn tillförs de i figur 2 visade signalerna, där Iref representerar mellanledsströmmen Id, och aktiveras vid början av, eller omedelbart före, varje kommutering i maskinströmriktaren av signalen SPC.

Processorn arbetar med en parameter "i" som exempelvis kan l, 2, svarar ett möjligt värde pä ett antaget värde PN' hos nät- anta värdena 0, varvid mot varje värde pä "i" strömriktarens pulstal, och där PN' beror av variabeln "i" enligt en förinlagrad tabell, t ex PN'=PN'(i) 12 LAJNO-*CDI-h Efter start sätts i=0. PN'= PN'(i) hämtas ur tabellen. Stor- heterna AId och AI(tq) beräknas. Därefter görs jämförelsen mellan Iref och Ik, där Ik = Icmax + Aïd - AI(tq). Om Iref > Ik kan aktuell ström inte kommuteras vid pulstalet 12, och variabeln "i" ökas med 1, varefter en ny beräkning och jämförelse görs, denna gäng med PN'=6. Förloppet upprepas med successivt lägre pulstal till dess att kommuteringsvill- n r~ - k I | z' Cf|“ Jc-3 H koret Iref S Ik är uppfyllt. Dä sättes utsignalen PN = PN' och beräkningen är avslutad.

I de ovan beskrivna fallen aktiveras pulstalsmodulationen i samband med att en kommutering hos maskinströmriktaren beordras. Alternativt kan aktiveringen göras först när kom- muteringsströmmen hunnit växa upp ett stycke. Överlappnings- vinkeln u är känd eller kan beräknas av beräkningskretsen 18. Det kan vara lämpligt att aktivera pulstalsmodulationen, dvs att vid behov reducera nätströmriktarens pulstal sä längt att maskinströmriktarens kommutering säkerställs, en tid som motsvarar överlappningsvinkeln efter kommuteringens pábörjande, eller nägot tidigare. Det vid behov reducerade pulstalet kan appliceras under en tid som beror av motor- frekvens och aktuellt pulstal. Exempelvis kan det vara till- räckligt att arbeta med det reducerade pulstalet under ca 10 ms vid PN=6 och under ca 20 ms vid PN=3.

Pulstalsmodulationen är, enligt vad som påpekats ovan, inte aktiverad hela tiden vid drift i lägvarvsomràdet, där maski- nens kommuteringsförmäga är reducerad. Beroende pä utfö- ringsform kan man, som päpekats ovan, aktivera pulstalsmodu- lationen i samband med att kommuteringen i maskinströmrik- taren päbörjas, eller alternativt nagot fördröjt. Överlappningsvinkelns maximala värde är känt och motsvarar som tidigare päpekats en tid (83 ms vid 1 Hz) som är avse- värt större än tiden för en “strömbubbla“ tva kommuteringar) hos nätströmriktaren (vid t ex 3-puls- drift och 50 Hz nätfrekvens är denna tid 6,6 ms). För att säkerställa kommuteringen är det lämpligt att man läter nägra pulstalsmodulerade strömbubblor ligga pä, t ex 3 styc- ken. Med pulstalet PN = När kommuteringen i maskinströmriktaren har (dvs tiden mellan 3 motsvarar detta 20 ms vid 50 Hz nätfrekvens. startats väntar man säledes 83 - 20 = 63 ms innan pulstals- moduleringen aktiveras.

Aktiveringen - övergång till 3-pulsdrift - antas ske vid tidpunkten t=t0 i fig 7. Före denna tidpunkt arbetar nät- Q 29 strömriktaren i stationär 12-pulsdrift och mellanledsström- men är id(12). Vid t=t1 görs den första kommuteringen i 3- pulsdrift, och tidpunkten är sä vald att det första topp- värdet hos mellanledsströmmen id(3) i 3-pulsdrift fär samma värde som vid stationär 3-pulsdrift. Päföljande kommute- ringar i 3-pulsdrift görs vid t4 och t5. Vid t8 görs en sàdan kommutering att ätergäng till 12-pulsdrift sker, och denna tidpunkt är sä vald att mellanledsströmmen direkt övergär till det förlopp - id(12) - den har vid stationär 12- pulsdrift. Vid t9 görs sedan den första ordinarie kommu- teringen i l2-pulsdrift. Under intervallen t0-t4 och t5-t9 sker alltsa övergäng fràn 12-pulsdrift till 3-pulsdrift och vice versa, och nätströmriktaren kan sägas arbeta i transi- ent 3-pulsdrift. Under intervallet t4-t5 arbetar strömrikta- ren i stationär 3-pulsdrift.

Som exempel visas i figur 7 ocksä hur en övergång till puls- talet PN=6 kan göras i samband med maskinstrómriktarens kom- mutering. Aktiveringen av pulstalsmoduleringen antas ske vid t=tO. Vid t2 görs en sädan kommutering att övergång till 6- pulsdrift sker, och under intervallet t3-t6 arbetar ström- riktaren i stationär 6-pulsdrift. Genom en kommutering vid t7 görs en ätergäng till 12-pulsdrift. Kommuteringstidpunk- terna t2 och t7 är sä valda att övergäng görs direkt till stationär 6-pulsdrift vid t2 och till stationär 12-pulsdrift vid t7.

Enligt uppfinningen görs företrädesvis aktiveringen respek- tive deaktiveringen av pulstalsmodulationen pä sädant sätt att mellanledsströmmens medelvärde inte alls - eller endast obetydligt - pâverkas. Strömmätningen synkroniseras därför lämpligen med nätströmriktarens kommuteringar. Vid stationär drift mäts strömmen som ett medelvärde mellan varje par av tvä pä varandra följande kommuteringar hos nätströmriktaren.

Vid 50 Hz nätfrekvens blir mättiden 1 säledes 1.7 ms vid 12- pulsdrift, 3,3 ms vid 6-pulsdrift osv. Vid aktivering och deaktivering av pulstalsmodulationen gäller att strömmedel- värdet bör hällas konstant eller i det närmaste konstant.

Den ökade rippelströmmen som sänkningen av pulstalet orsakar 21 503 105 mäste därför ha ett medelvärde som överensstämmer med medel- värdet av strömriktarens naturliga rippelström. Vid läg utstyrning, dvs vid en styrvinkel a = 90', gäller med mycket god approximation att detta medelvärde vid 6-pulsdrift och vid 12-pulsdrift är 2/3 av rippelströmmens toppvärde. Vid lägre pulstal försämras denna approximation i viss grad.

När systemet pä tidigare beskrivet sätt har bestämt vilket pulstal som skall användas är det därmed känt vilka styrin- grepp som mäste göras under den stationära driften med det lägre pulstalet. För att med oförändrat strömmedelvärde övergä till ett ändrat pulstal krävs att nätströmriktarens kommutering anpassas sä att vid rätt tidpunkt kommutering görs till den spänningsbäge som gäller vid stationär drift vid det nya pulstalet. Som visas i figur 7 görs övergängarna mellan 12-pulsdrift och 3-pulsdrift genom kommuteringar vid de tidpunkter tl respektive t8 dä kurvorna id(12) och id(3) skär varandra. Pä motsvarande sätt görs övergängarna mellan 12-pulsdrift och 6-pulsdrift vid de tidpunkter t2 och t7 dä kurvorna id(12) och id(5) skär varandra.

För att strömripplets medelvärde skall hamna rätt medelvär- desmässigt krävs att den i figur 8 visade streckade spän- ningstidytan AW tilförs. Vid deaktivering av pulstalsmodula- tionen skall mellanledsspänningen minskas med motsvarande spänningstidyta.

Spänningstidytan AW motsvarar säledes en ökning av mellan- ledsströmmens toppvärde frän íd(13) till ïd(5). Denna ström- ökning Ald = ïd(s) - ïd(12) ästadkommes av spänningstidytan AW och säledes gäller Alä = AW/L Som pävisas i Török, Hibner:"Time Optimal Control of Conver- ter-fed D.C. Drives“, IEE 2nd International Conference on Electrical Variable-Speed Drives, London 25-27 Sept. 1979, pp 131-135, är gränslikströmmen vid 6-puls Tog = 1/8 - 2Û - 105 ~ 1/L = “M6 ' l/L -\ (7 f; f 1 C35 in-3 22 där Û är toppvärdet av nätströmriktarens anslutningspänning, fas till fas till respektive nätströmriktare 3A och 3B i figur la. Den stationära ledtiden vid 6-puls, 106. är 1/6 av 1/f. nätets periodtid T Pä motsvarande sätt gäller iom 1/16 - zü . :G12 1/L = won 1/1. där 1012 är den stationära ledtiden vid 12-pulsdrift, dvs l/12 av nätets periodtid. \mm och wng är de värden pä spänningstidytan AW som gäller vid 6-pulsdrift respektive vid 12-pulsdrift.

Genom den nyssnämnda artikeln är det ocksä känt att man, vid en tidigareläggning av kommuteringen med 30' vid 6-puls- drift, erhäller en extra spänningstidyta med storleken 4¶m5 vilket ger en strömökning som ökar nästa strömpulstoppvärde med 4í05.

Pä motsvarande sätt ger vid 12-pulsdrift en tidigareläggning av 15' en ökning av nästa strömpulstoppvärde med 4i12. 8 AId ïgg _ A1/'I05 8 í012 . AT/'Eglg Den tidigareläggning som mäste göras blir säledes A1 = AId/ïglz . 1012/8 För varje värde pà pulstalet PN är strömändringen AId känd, CY ïdug) = Id + l/3 ï012 och img) = Id + l/3 ïgg och tidigareläggningen respektive senareläggningen Atkan bestämmas.

Vid mycket laga pulstal, företrädesvis PN<3 kan lämpligen en korrektion för sinusbägens avvikelse frän den räta linjen 23" 505 106 införas pà det sätt som beskrivs i den ovan nämnda artikeln av Török, Hibner.

Om strömmen mäts som ett medelvärde över intervallet*n25 i figur 8, och om tidigareläggningen bestäms enligt ovan, erhälles ett mätvärde med försumbar avvikelse relativt de mätvärden som erhälles under det föregäende intervallet 109 respektive det efterföljande intervallet qm. Detta innebär att strömregulatorn (och därmed inte heller varvtalsregula- torn) inte märker den gjorda förändringen av pulstalet.

Som framgàr av det ovanstäende utnyttjas vid ett system enligt uppfinningen ett naturligt strömrippel, vid ett redu- cerat pulstal hos nätströmriktaren, för att distordera strömmen genom maskinströmriktaren sä att maskinens kommute- ringsström kommer att överstiga momentanvärdet hos den dis- torderade strömmen, under intervall när det nämnda momentan- värdet är lägst, och där längden av dessa intervall översti- ger tyristorernas äterhämtningstid. Enbart med en modifie- ring av styrsystemet ästadkommes alltsä enligt uppfinningen en kraftig ökning av kommuteringsförmägan vid läga maskin- varvtal, och därmed av möjligheten att arbeta med höga strömmar vid stilleständ eller läga varvtal.

Strömreglersystemet häller mellanledsströmmens medelvärde vid det önskade värdet oberoende av ändringar i pulstalet. och detta även under pägäende kommuteringsförlopp i maskin- strömriktaren. I motsats till vad som är fallet vid mellan- ledstaktning erhälles vid systemet enligt uppfinningen ingen förlust av strömtidyta vid varje maskinkommutering. Strömme- delvärdet under varje intervall mellan tvà kommuteringar i nätströmriktaren kan hällas konstant med hög noggrannhet.

Sädana lägfrekventa störningar i luftgapsmomentet, vilka orsakas av att endast tva faser av tre periodvis leder ström, finns naturligtvis kvar och kan excitera de inled- ningsvis nämnda skadliga mekaniska egensvängningarna. Men momentregleringen uppfattar inte störningen eftersom ström- mätningen inte gör det, och genom en lämplig synkronisering kan varvtalsmätningen liksom varvtalsregleringen göras . \ . o] _ '_ K ) l~- 29 okänsliga för den pätvingade störningen, dvs pulstalsmodula- tionen av strömmen. En nödvändig förutsättning för elimine- ring av de lägfrekventa momentstörningar, som maskinström- riktarens kommutering orsakar, har därmed skapats.

En motordrift av den typ som denna ansökan avser genererar, pà grund av att endast tvà faser av tre leder ström samti- digt, störningar i luftgapsmomentet, vilkas frekvens fk är lika med maskinströmriktarens kommuteringsfrekvens. Vid en 12-pulsig maskinströmriktare genereras störningar med frek- 12 -fm, inducerade spänningen. Om denna frekvens sammanfaller eller vensen fk där fm är frekvensen hos den i maskinen kommer nära en mekanisk egensvängningsfrekvens hos drivsys- temet, uppstär störningar i maskinens axelmoment som van- ligtvis är skadliga.

Med systemet enligt uppfinningen kan en sädan situation und- vikas genom att, när motordriftens varvtal hamnar nära en resonansfrekvens (t ex 0,8-fr < fm < 1,2-fr) starta en oscillering av maskinströmriktarens kommuteringstidpunkter.

Dessa är normalt vid konstant varvtal och tändvinkel ekvi- distanta med intervall pà 30'. Med systemet enligt uppfin- ningen, dvs med pulstalsmodulation av mellanledsströmmen, är tidpunkten för maskinströmriktarens kommutering bestämd av när den modulerade strömmen fär sitt minimivärde. Denna tid- punkt kan ändras, och därmed den motsvarande styrvinkeln, utan att kommuteringen av strömmen äventyras.

Man kan därför t ex variera kommuteringstidpunkterna sä att intervallen mellan dessa alternerar mellan 24' och 36', vilket skulle motsvara styrvinklar pä 138' och 150' till maskinströmriktaren. Pä detta sätt kan man undvika att exi- tera mekaniska egensvängningar i drivsystemet även om driv- systemets stationära kommuteringsfrekvens nära sammanfaller med drivsystemets egenfrekvens.

Det vid reducerat pulstal ökade ripplet i motorströmmen har hög frekvens, t ex 300 Hz vid 6-pulsdrift och 150 Hz vid 3- pulsdrift. Det mekaniska systemet fungerar för dessa frek-

Claims (15)

'~J ßÛw-'If f venser som ett högre ordningens lägpassfilter och dämpar effektivt ut dessa höga frekvenser. Till det drivna objektet överförda momentpulsationer blir därför omärkliga och helt oskadliga. En ytterligare viktig fördel med systemet enligt uppfin- ningen är att det möjliggör en mjuk och i princip omärklig där och ä andra övergång mellan ä ena sidan det lägre varvtalsomräde, maskinströmriktaren behöver kommuteringshjälp, sidan det högre varvtalsomràde där maskinen har full kommu- teringsförmàga. De ovan beskrivna utföringsformerna utgör endast exempel, och en synkronmotordrift enligt uppfinningen kan utformas pä ett stort antal alternativa sätt. Exempelvis är det sälunda möjligt och kan vara praktiskt lämpligt att utföra säväl nätströmriktaren som maskinströmriktaren med andra naturliga I första hand kommer därvid i fraga att utföra endera strömriktaren eller bada pulstal än det ovan beskrivna (12). strömriktarna med det naturliga pulstalet 6. Om maskinström- riktaren utföres för det naturliga pulstalet 6 fär givetvis synkronmaskinen utföras med en enkel trefaslindning i stäl- let för den ovan beskrivna tolvpulslindningen. Enligt ett av de manga möjliga alternativen kan synkronmaskinen vara 12- pulsig med tvä trefasiga lindningssystem pä det ovan i sam- band med figur 1 beskrivna sättet, varvid varje lindnings- system har en separat mellanledsomriktare, var och en med en t ex 6-pulsig maskinströmriktare, ett separat likströmsmel- lanled och en t ex 6-pulsig nätströmriktare. En synkronmo- tordrift enligt uppfinningen kan vidare kompletteras med i och för sig kända organ för styrning av strömmen pa sädant sätt att sädana momentpulsationer, som beror av variationer i det omslutna flödet, reduceras eller elimineras. PATENTKRAV vilken innefattar 3) med likströmsut- Lastkommuterad synkronmotordrift, en nätkommuterad nätströmriktare (

1. 3 .J 5 _,'\"J.* v! i* .' I u' kJ t.) (b. J tag, med växelströmsuttag för anslutning till ett växel- spänningsnät (ACN) , och med ett naturligt pulstal, - en lastkommuterad maskinströmriktare (2) med växel- strömsuttag för anslutning till en synkronmaskin (1), och med likströmsuttag, vilka via ett strömstyvt likströms- mellanled (PL, NL, 5) är förbundna med nätströmriktarens likströmsuttag, kännetecknad av att motordriften innefattar styrorgan anordnade att, för säkerställande av kommuteringen, vid kommutering av maskinströmriktaren (2) koppla om nätströmriktaren (3) för drift med ett lägre pulstal än nätströmriktarens naturliga pulstal.

2. . Synkronmotordrift enligt patentkravet l k ä n n e t e c k - nad av att den innefattar styrorgan anordnade att, vid en kommutering i maskinströmriktaren (2) , i beroende av aktuella driftstorheter (Um, ah) hos maskinen (l) bestämma om maskinens kommuteringsförmäga är tillräcklig för kommu- tering av aktuell maskinström (Im) och att, om sä inte är fallet, verkställa omkopplingen av nätströmriktaren (3) till drift med ett lägre pulstal.

3. . Synkronmotordrift enligt patentkravet 2 k ä n n e t e c k - nad av att styrorganen är anordnade att i samband med varje kommutering i maskinströmriktaren utföra nämnda bestämning och eventuella omkoppling.

4. Synkronmotordrift enligt patentkravet 2 eller 3 kän- netecknad av att styrorganen är anordnade att som ett mätt pä kommuteringsförmägan beräkna den maximala ström (Igmax) som maskinen kan kommutera, att jämföra denna ström med aktuell ström (Icg) och att i beroende av denna jämfö- relse verkställa omkopplingen till ett lägre pulstal.

5. Synkronmotordrift enligt nägot av patentkraven 2-4 k ä n n e t e c kn a d a v a t t styrorganen är anordnade att tillföras maskinens aktuella varvtal (mm) och spänning (Umç) och att i beroende av dessa storheter bestämma maskinens kommuterings förmäga . rä (n CD (_11 ..._3- CT O*

6. Synkronmotordrift enligt nägot av patentkraven 1-5 kännetecknad av att: den innefattar styrorgan anord- nade att möjliggöra drift av nätströmriktaren (3) med nagot av ett flertal skilda pulstal som är lägre än det naturliga pulstalet, samt att vid reduktion av pulstalet i samband med kommutering av maskinströmriktaren (2) bestämma det högsta av nämnda pulstal, vid vilket kommutering av aktuell ström är säkerställd, och att omkoppla nätströmriktaren för drift med detta pulstal.

7. Synkronmotordrift enligt patentkravet 6 känneteck- nad av att styrorganen är anordnade att, för bestämning av det högsta av nämnda pulstal vid vilket kommutering av aktuell ström är säkerställd, beräkna storleken av rippel- komponenten (t ex 2012, log, ïgg) i mellanledsströmmen för vart och ett av ett flertal skilda pulstal samt att jämföra rippelkomponenterna med aktuell ström (Id) .

8. Synkronmotordrift enligt patentkravet 7 känne- t ecknad av at t styrorganen är anordnade att jämföra summan av en rippelkomponent (AIA) och den beräknade maxi- mala ström som maskinen kan kommutera (Içmax) med aktuell ström (Id) .

9. Synkronmotordrift enligt nägot av föregående patent- krav, vid vilken nätströmriktaren (3) har det naturliga pulstalet 12 och innefattar tvä 6-pulsbryggor (3A, 3B) anordnade att vid 12-pulsdrift arbeta sinsemellan fasför- skjutna 30°, k ännetecknad av att den innefattar styrorgan anordnade att för omkoppling av strömriktaren till 6-pulsdrift ändra fasförskjutningen mellan bryggorna sä att kommuteringarna inträffar samtidigt i de bada bryggorna .

10. Synkronmotordrift enligt nägot av föregående patentkrav och med en i 6-pulsdrift arbetande nätströmriktare (3) kännetecknad av att den innefattar styrorgan anordnade att för ästadkommande av 3- Ü? få' i! I 511 Q :vÖ 26 pulsdrift hos nätströmriktaren överhoppa varannan kommutering, att vid påbörjandet av var och en av de återstående kommuteringarna reducera strömriktarens styrvinkel med 60° och att efter kommuteringens påbörjande återställa styrvinkeln till sitt ursprungliga värde.

11. ll. Synkronmotordrift enligt något av föregående patentkrav kånnetecknad av att styrorganen år anordnade att verkställa omkopplingen av pulstalet på ett sådant sätt att strömmens medelvärde blir i huvudsak oförändrat.

12. Synkronmotordrift enligt något av föregående patentkrav k ä n n e t e c k n a d a v a t t styrorganen år anordnade att, vid övergång från drift med ett första pulstal (t ex 12) till drift med ett andra pulstal (t ex 6) hos nätströmriktaren (3), bestämma tidpunkten (tl) för den kommutering, med vilken övergången till det andra pulstalet sker, på sådant sätt att övergång sker direkt till stationär drift med det andra pulstalet.

13. Synkronmotordrift enligt något av föregående patent- krav, vilken innefattar organ anordnade att i stationär drift bilda ett mätvärde (I'd) på strömmen (Id) genom bestämning av strömmens medelvärde mellan två på varandra följande kommuteringar i nätströmriktaren (3)1<ån11e- t e c k n a d a v a t t styrorganen år anordnade att, vid övergång hos nåtströmriktaren mellan drift med ett första pulstal (t ex 12) och ett andra pulstal (t ex 6), bilda måtvärdet på strömmen genom bestämning av strömmens medel- värde under intervallet (1126) från den sista kommuteringen (t0) under stationär drift med det första pulstalet till den första kommuteringen (t3) under stationär drift med det andra pulstalet.

14. Synkronmotordrift enligt något av föregående patent- krav k å n n e t e c k n a d a v a t t styrorganen år anordnade att verkställa omkopplingen av nåtströmriktaren till drift med ett lägre pulstal en viss förutbestämd tid efter F* 587» “EC-få \4 pàbörjandet av en kommutering i maskinströmriktaren.

15. Synkronmotordrift enligt patentkravet 14 1<ànr1e- te<:kr1ad av atzt styrorganen ar anordnade att bibehàlla nàtströmriktaren vid drift med det lägre pulstalet under ett intervall med förutbestämd längd och att därefter verkställa omkoppling av nàtströmriktaren till drift med det naturliga pulstalet.