DD233469A1

DD233469A1 - Schaltungsanordnung zur drehzahlregelung umrichtergespeister asynchronmotore

Info

Publication number: DD233469A1
Application number: DD27206884A
Authority: DD
Inventors: Klaus Riemekasten
Original assignee: Tech Hochschule Otto V Guerick
Priority date: 1984-12-29
Filing date: 1984-12-29
Publication date: 1986-02-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung umrichtergespeister Asynchronmotore. Ziel ist die Senkung des Realisierungsaufwandes bei vergroessertem Anwendungsbereich. Hierzu soll die Anzahl der zur Realisierung erforderlichen Baugruppen verringert und eine bessere Ausnutzung des Leistungsbereiches der Motore bei erhoehter Beschleunigung erreicht werden. Erfindungsgemaess weist die Schaltungsanordnung eine Einrichtung zur Flusserfassung, einen Multiplizierer, einen Summierverstaerker, einen Regelverstaerker sowie einen Betragsbildner auf, die gemaess Figur mit einem Asynchronmotor mit Tachogenerator, einem Regler und einem Frequenzumrichter verbunden sind. Figur

Description

arlegung des Wesens der Erfindung

ä besteht die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung umrichtergespeister Asynchronmaschinen zu itwickeln, die nur eine geringe Anzahl einfacher Baugruppen aufweist, eine verbesserte Ausnutzung der Leistungsbereiche der Synchronmaschine in der Nähe des Kippmomentes sowie eine Erhöhung der erreichbaren Beschleunigung der synchronmotore gestattet.

findungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung umrichtergespeister synchronmotore, einen Regler, einen Frequenzumrichter, einen Synchronmotor sowie einen mit dem Asynchronmotor skoppelten Tachogenerator, dessen Ausgang mit einem Eingang des Reglers verbunden ist, aufweisend, weiterhin eine mit rem Eingang am Drehstrommotor liegende Einrichtung zur Flußerfassung, einen an sich bekannten Multiplizierer, einen Denfalls bekannten Summierverstärker, einen bekannten Regelverstärker sowie einen Betragsbildner bekannter Bauart besitzt, iese Elemente sind so angeordnet, daß der Ausgang des Reglers (13) einerseits mit dem Eingang des Betragsbildners (16), der jinerseits zum Summierverstärker (18) in Reihe liegt, in Verbindung steht und der den Stromsollwert (8) führende Ausgang des snannten Summierverstärkers (18) am Frequenzumrichter (1) anliegt, und andererseits der Ausgang des Reglers (13) zu einem ingang des Multiplizierers (17) führt, dessen anderer Eingang an einem Ausgang der Einrichtung zur Flußerfassung (24) liegt, sr eine der Längskomponente des magnetischen Flusses des Drehstrommotors (10) entsprechende Spannung (21) führt, wobei ne der Querkomponente des magnetischen Flusses entsprechende Spannung (22) angeschlossen ist, dessen anderer Eingang lit dem Ausgang des Multiplizierers (17) verbunden ist und dessen Ausgang den Frequenzsollwert (9) führt und am requenzumrichter (1) liegt.

/ie aus der Beschreibung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ersichtlich, führt der Verzicht auf die Konstanthaltung es magnetischen Flusses innerhalb der drehzahlgeregelten Asynchronmaschine zu einer sehr einfachen ealisierungsmöglichkeit: Die beanspruchte Schaltungsanordnung weist gegenüber den bekannten Lösungen nur eine geringe ahl unkomplizierter Baugruppen auf, wodurch eine wesentliche Einschränkung des technischen Aufwandes zur rehzahlregelung von Asynchronmotoren eintritt.

in weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit der verbesserten Ausschöpfung des Leistungsbereiches der Motore, da der ennlinienbereich in der Nähe des Kippmomentes weiter ausgenutzt werden kann. Hieraus ergibt sich eine Vergrößerung des nwendungsbereiches, weil eine Überdimensionierung der Antriebe nunmehr unterbleiben kann.

chließlich ist durch die Zulassung kurzzeitiger Flußveränderungen im Asynchronmotor die Möglichkeit gegeben, stärkere eschleunigungen der Motore zu realisieren, wodurch ebenfalls eine Erweiterung des Anwendungsbereiches der chaltungsanordnung in dynamischer Hinsicht eintritt.

Liisführungsbeispiel

η nachstehenden Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung mrichtergespeister Asynchronmotore näher erläutert. Dabei zeigt die zugehörige Zeichnung das Prinzipschaltbild der rfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

ler zu regelnde Antrieb besteht aus einem Frequenzumrichter 1, der aus einem Netz konstanter Spannung und Frequenz mit hasen 2; 3; 4 gespeist wird. Der Umrichter 1 erzeugt ein Drehstromsystem mit Phasen 5; 6; 7 und einer Stromgröße, die einem itromsollwert 8 sowie einer Frequenz, die einem Frequenzsollwert 9 folgt. Dieses Drehstromsystem speist einen Irehstrommotor 10 mit Kurzschlußläufer, dessen Drehzahl durch den Tachogenerator 11 erfaßt wird. Die Ausgangsspannung 12 lieses Tachogenerators wird einem Regler 13 zum Soll-Ist-Vergleich mit einem Drehzahl-Sollwert 14 zugeführt, oisgangsspannung 15 des Reglers 13 wird sowohl einem Betragsbildner 16 als auch einem Multiplizierer 17 zugeführt. Dem letragsbildner 16folgt ein Summierverstärker 18, dem eine Spannung 19 zugeführt wird, die der Einstellung eines .eerlaufstromes des Drehstrommotors 10 dient. Die Ausgangsspannung des Summierverstärkers 18 hängt entsprechend der !chaltungsanordnung von der Soll-Istwert-Differenz der Drehzahl ab und bildet den Stromsollwert 8.

)er Multiplizierer 17 bildet ein Produkt 20 der Ausgangsspannung 15 und einer der Längskomponente des magnetischen Flusses intsprechenden Spannung 21. Das Produkt 20 und eine der Querkomponente des magnetischen Flusses entsprechende jpannung 22 werden einem Regelverstärker 23 zugeführt, der als Regler arbeitet und den Frequenz-Sollwert 9 des ^:requenzumrichters 1 bildet. Die der Längskomponente des magnetischen Flusses entsprechende Spannung 21 und die der luerkomponente des magnetischen Flusses entsprechende Spannung 22 werden mit Hilfe einer Einrichtung zur Flußerfassung Vermittelt, wie ζ. B. in dem o.a. Lehrbuch von Bühler, Bd. 2, S. 226 angegeben.

Claims

- 1 - /ZU Ö8

Patentanspruch:

Schaltanordnung zur Drehzahlregelung umrichtergespeister Asynchronmotore, einen Regler, einen Frequenzumrichter, einen Asynchronmotor sowie einen Tachogenerator, dessen Ausgang mit einem Eingang des Reglers (13) verbunden ist, aufweisend, gekennzeichnet dadurch, daß die Schaltungsanordnung weiterhin eine mit ihrem Eingang am Drehstrommotor (10) liegende Einrichtung zur Flußerfassung (24), einen an sich bekannten Multiplizierer (17), einen ebenfalls bekannten Summierverstärker (18), einen bekannten Regelverstärker (23) sowie einen Betragsbildner (16) bekannter Bauart aufweist und daß der Ausgang des Reglers (13) einerseits mit dem Eingang des Betragsbildners (16), der seinerseits zum Summierverstärker (18)" in Reihe liegt, in Verbindung steht und der den Stromsollwert (8) führende Ausgang des genannten Summierverstärkers (18) am Frequenzumrichter (1) anliegt, und andererseits der Ausgang des Reglers (13) zu einem Eingang des Multiplizierers (17) führt, dessen anderer Eingang an einem Ausgang der Einrichtung zur Flußerfassung (24) liegt, der eine der Längskomponente des magnetischen Flusses des Drehstrommotors (10) entsprechende Spannung (21) führt, wobei eine der Querkomponente des magnetischen Flusses entsprechende Spannung (22) an einem Eingang des Regelverstärkers (23) angeschlossen ist, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Multiplizierers (17) verbunden ist und dessen Ausgang den Frequenzsollwert (9) führt und am Frequenzumrichter (1) liegt.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung umrichtergespeister Asynchronmotore mit Kurzschlußläufer.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind eine Vielzahl von Lösungen zur Drehzahlregelung von Asynchronmaschinen mit Kurzschlußläufer, die von Umrichtern gespeist werden, bekannt. Hierbei wird entweder durch eine indirekte Flußführung oder eine Flußregelung der Ständer- oder Läuferfluß der Maschine auf einem konstanten Wertgehalten. Entsprechende Lösungsvorschläge sind enthalten in Bühler,H.: „Einführung in die Theorie geregelter Drehstromantriebe", Birkhäuser Verlag Basel und Stuttgart, 1977. Die Gruppe der Lösungen mit indirekter Flußführung erfordert die Kenntnis des Zusammenhanges zwischen Ständerspannung oder Ständerstrom und der Läufer- und Ständerfrequenz bei konstanter Flußverkettung. Zur Realisierung dieser Lösungen ist ein zusätzlicher Funktionsgenerator notwendig, wobei eine Berücksichtigung allerwirkenden Einflußgrößen nicht möglich ist — es entsteht also ein erhöhter Aufwand bei dennoch eingeschränktem Anwendungsgebiet.

Die Lösungen zur Flußregelung erfordern zwei Regeleinrichtungen, je eine für den Fluß und die Drehzahl. Auch bei diesen Lösungen ist also ein erhöhter technischer Aufwand nötig (s.a. Gabriel, R.: „Feldorientierte Regelung einer Asynchronmaschine mit einem Mikrorechner", Dissertation TU Braunschweig 1982).

Weiterer technischer Aufwand entsteht bei der Ermittlung der Stellgrößen der Regeleinrichtung, Ständerstrom oder Ständerspannung sowie Ständerfrequenz, die weitere Rechenelemente benötigt (Blaschke,F.: „Das Verfahren der feldorientierten Regelung derdrehfeldorientierten Regelung der Drehfeldmaschine", Dissertation TU Braunschweig 1974). Durch die Flußkonstanten in der Asynchronmaschine wird erreicht, daß der Sättigungsgrad in der Maschine unverändert bleibt, die Verluste im Eisen der Maschine unbeeinflußt von Flußänderungen bleiben und sich eine Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie im stationären Betrieb einstellt, die kein Kippmoment besitzt. Allerdings läßt die Einhaltung eines konstanten Flusses nur eine begrenzte Beschleunigung der Maschine zu, so daß diese Lösung nur ein begrenztes Einsatzgebiet hat. Der Sättigungsgrad einer Asynchronmaschine ist jedoch nicht notwendig ein Festwert, so daß eine gewisse Veränderung des Flusses zugelassen werden kann. Diese Möglichkeit wird in der DE-OS 2208853 am H 02 P 5/34 genutzt, um eine einfachere Regeleinrichtung zu erhalten. Um zu vermeiden, daß sich ein Arbeitspunkt auf der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie unterhalb der Kippdrehzahl einstellt, wird in der genannten DE-OS der Schlupf begrenzt. Da der Kippschlupf jedoch nicht konstant, sondern von verschiedenen Einflußgrößen abhängig ist, ermöglicht die Begrenzung des Schlupfes nicht, den gesamten Momentbereich bis zum Kippmoment auszunutzen. Die Folge ist ein verringerter Anwendungsbereich dieser Regelungslösung aufgrund des unzureichend ausgenutzten Leistungsbereiches der Asynchronmaschine.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung umrichtergespeister Asynchronmaschinen zu schaffen, bei der dertechnische Aufwand gegenüber den bekannten Lösungen verringert und deren Anwendungsbereich erweitert ist.