DD234777A3 - Schaltungsanordnung zur drehzahlregelung eines fremderregten gleichstromnebenschlussmotors - Google Patents

Schaltungsanordnung zur drehzahlregelung eines fremderregten gleichstromnebenschlussmotors Download PDF

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DD234777A3
DD234777A3 DD26472984A DD26472984A DD234777A3 DD 234777 A3 DD234777 A3 DD 234777A3 DD 26472984 A DD26472984 A DD 26472984A DD 26472984 A DD26472984 A DD 26472984A DD 234777 A3 DD234777 A3 DD 234777A3
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emf
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loop
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DD26472984A
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Erhard Voeckel
Rainer Kolb
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Elektroprojekt Anlagenbau Veb
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Abstract

Schaltungsanordnung zur Drehzahlregelung eines fremderregten Gleichstromnebenschlussmotors zur Erreichung eines gleichmaessigen regeldynamischen Verhaltens im gesamten Feldschwaechbereich unter Verwendung eines in Abhaengigkeit von der Drehzahl oder einer der Drehzahl proportionalen Groesse steuerbaren Verstaerkers. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf die Drehzahlregelung eines fremderregten Gleichstromnebenschlußmotors und betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erreichung eines gleichmäßigen regeidynamischen Verhaltens bei der Drehzahlregelung des Gleichstromnebenschlußmotors mit einem Drehzahlregeikreis mit unterlagerter Ankerstromregelung und einem EMK-Regelkreis mit unterlagertem Feldstromregelkreis und ist insbesondere für eine Anwendung bei Gleichstromantrieben, wie sie vorzugsweise bei Be- und Verarbeitungs- sowie Werkzeug- und Textilmaschinen benötigt werden, vorgesehen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Bekannte hochwertige Antriebsregelungen werden unter Verwendung mehrschleifiger Regelkreise ausgeführt. Bei einer Regelung der Ankerspannung wird dem Drehzahlregelkreis eine Ankerstromregelung mit Stromadaption unterlagert. Reicht der damit erzielbare Drehzahlstellbereich nicht aus und ist eine Momentenreduzierung zulässig, so wird mittels einer EMK-Regelung mit unterlagertem Feldstromregelkreis durch Feldschwächung des Motors der Drehzahlstellbereich erweitert. Drehzahl- und EMK-Regelkreis werden durch entsprechende Reglereinsteilung regelungsdynamisch entkoppelt. Netzspannungs- und Belastungsänderungen werden durch den schnelleren Drehzahlregelkreis über die Ankerspannung des Motors ausgeregelt. Wird der Antrieb im Feldschwächbereich gefahren, so wird durch eine gesteuerte Drehzahladaption in Abhängigkeit des magnetischen Flusses oder einer ihr proportionalen Größe für eine konstante Kreisverstärkung und damit für die Regelgüte im Drehzahlregelkreis auch bei Betrieb im Feldschwächbereich gesorgt. Nachteilig hierbei ist, daß bei einem Betrieb des Antriebes im Feidschwächbereich bei zunehmender Drehzahlerhöhung im EMK-Regelkreis eine Kreisverstärkungserhöhung auftritt, die durch die nichtlineare Magnetisierungskennlinie noch weiter vergrößert wird. Unter Berücksichtigung der Stabilität des EMK-Regelkreises wird dadurch der EMK-Regelkreis entsprechend dynamisch langsam am Anfang des Feldschwächbereiches arbeiten. Dieser Mangel wurde bisher bei Feldschwächbereichen kleiner 2:1 geduldet oder mußte mit einer größeren Regelreserve bezüglich der Dimensionierung des Regelgliedes in der Ankerspannung bezahlt werden. Bei größeren Feldschwächbereichen von 3:1 bis zu 5:1 und unter Beachtung der Magnetisierungskennlinie treten jedoch Kreisverstärkungsänderungen im EMK-Regelkreis von 10 bis 20 auf, die nicht mehr zulässig sind, um eine hochwertige Antriebsregelung zu gewährleisten.
Ziel der Erfindung
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik insbesondere im Hinblick auf eine Verbesserung des regeldynamischen Verhaltens bei der Drehzahlregelung eines fremderregten Gleichstromnebenschlußmotors.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung zur Erreichung einer gleichmäßigen Regeldynamik im gesamten Feidschwächbereich zu schaffen.
Merkmale der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in der Weise gelöst, daß im EMK-Regelkreis ein Verstärker, dessen Verstärkung in Abhängigkeit der Drehzahl oder einer der Drehzahl proportionalen Größe, wie beispielsweise des magnetischen Flusses oder des Erregerstromes, steuerbar ist, vorgesehen ist.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung wird an Hand des Blockschaltbildes in einem Ausführungsbeispiel bei der Drehzahlregelung eines fremderregten Gleichstromnebenschlußmotors mit zusätzlicher Feldschwächung näher erläutert.
Dem Drehzahlregelkreis, der mit einer gesteuerten Drehzahladaption ausgeführt ist, ist ein Ankerstromregelkreis unterlagert. Dem EMK-Regelkreis ist ein Feldstromregelkreis unterlagert. Wird durch Verstellen des Drehzahlsollwertpotentiometers 1 die Grunddrehzahl des Motors erreicht, so hat auch der EMK-Istwert e die Größe des EMK-Festsollwertes EN' erreicht, und es beginnt selbständig die Schwächung des Motorfeldes. Damit wird die Drehzahl des Motors weiter erhöht. Gleichzeitig mit der Feidschwächung wird proportional mit der Drehzahl n die Kreisverstärkung des EMK-Regelkreises erhöht. Eine zusätzliche Verstärkungserhöhung tritt durch die nichtiineare Magnetisierungskennlinie des Motors auf. Zur Sicherung einer konstanten Kreisverstärkung des EMK-Regelkreises wird erfindungsgemäß ein Verstärker 2 mit steuerbarem Verstärkungsfaktor dem EMK-Regler nachgeschaltet, so daß in Abhängigkeit von der Drehzahl n die Verstärkungserhöhung kompensiert wird, wobei die Funktion des Verstärkers insbesondere von einem Mikrorechner übernommen werden kann. Die Verstärkungsänderung kann auch von einem der Drehzahl n proportionalen Größe, z. B. dem magnetischen Fluß, bzw. unter Berücksichtigung der Magnetisierungskennlinie des Motors, dem Erregerstrom, gesteuert werden.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß im gesamten Feidschwächbereich eine gleichmäßige Regeldynamik erreicht wird, daß eine erhebliche Verbesserung der Gebrauchswerteigenschaften bei der Erfüllung der technologischen Forderungen, die an die Antriebstechnik gestellt werden, erreicht wird, daß eine Überdimensionierung des Leistungsteils, die aus der erforderlichen Regeireserve herrührt, vermeidbar ist und daß eine Aufwandsreduzierüng durch die bessere Auslastung des Leistungsteils gewährleistet ist.

Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Schaltungsanordnung zur Erreichung einer gleichmäßigen Regeldynamik im gesamten Feldschwächbereich bei der Drehzahlregelung eines fremderregten Gleichstromnebenschlußmotors mit einem Drehzahlregelkreis mit überlagerter Ankerstromregelung einschließlich einer gesteuerten Drehzahladaption und einem zusätzlichen EMK-Regelkreis mit unterlagertem Feldstromregelkreis, gekennzeichnet dadurch, daß im EMK-Regelkreis ein Verstärker (2), dessen Verstärkung in Abhängigkeit der Drehzahl (n) oder einer der Drehzahl proportionalen Größe, wie beispielsweise des magnetischen Flusses oder des Erregerstromes, steuerbar ist, vorgesehen ist.
    Hierzu 1 Seite Zeichnung
    Anwendungsgebiet der Erfindung
    Die Erfindung bezieht sich auf die Drehzahlregelung eines fremderregten Gleichstromnebenschlußmotors und betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erreichung eines gleichmäßigen regeidynamischen Verhaltens bei der Drehzahlregelung des Gleichstromnebenschlußmotors mit einem Drehzahlregeikreis mit überlagerter Ankerstromregelung und einem EMK-Regelkreis mit unterlagertem Feldstromregelkreis und ist insbesondere für eine Anwendung bei Gleichstromantrieben, wie sie vorzugsweise bei Be- und Verarbeitungs- sowie Werkzeug- und Textilmaschinen benötigt werden, vorgesehen.
    Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
    Bekannte hochwertige Antriebsregelungen werden unter Verwendung mehrschleifiger Regelkreise ausgeführt. Bei einer Regelung der Ankerspannung wird dem Drehzahlregelkreis eine Ankerstromregelung mit Stromadaption unterlagert. Reicht der damit erzielbare Drehzahlstellbereich nicht aus und ist eine Momentenreduzierung zulässig, so wird mittels einer EMK-Regelung mit unterlagertem Feldstromregelkreis durch Feldschwächung des Motors der Drehzahlstellbereich erweitert. Drehzahl- und EMK-Regelkreis werden durch entsprechende Reglereinstellung regelungsdynamisch entkoppelt. Netzspannungs- und Belastungsänderungen werden durch den schnelleren Drehzahlregelkreis über die Ankerspannung des Motors ausgeregelt. Wird der Antrieb im Feldschwächbereich gefahren, so wird durch eine gesteuerte Drehzahladaption in Abhängigkeit des magnetischen Flusses oder einer ihr proportionalen Größe für eine konstante Kreisverstärkung und damit für die Regelgüte im Drehzahlregelkreis auch bei Betrieb im Feldschwächbereich gesorgt. Nachteilig hierbei ist, daß bei einem Betrieb des Antriebes im Feldschwächbereich bei zunehmender Drehzahlerhöhung im EMK-Regelkreis eine Kreisverstärkungserhöhung auftritt, die durch die nichtlineare Magnetisierungskennlinie noch weiter vergrößert wird. Unter Berücksichtigung der Stabilität des EMK-Regelkreises wird dadurch der EMK-Regelkreis entsprechend dynamisch langsam am Anfang des Feldschwächbereiches arbeiten. Dieser Mangel wurde bisher bei Feldschwächbereichen kleiner 2:1 geduldet oder mußte mit einer größeren Regelreserve bezüglich der Dimensionierung des Regelgliedes in der Ankerspannung bezahlt werden. Bei größeren Feldschwächbereichen von 3:1 bis zu 5:1 und unter Beachtung der Magnetisierungskennlinie treten jedoch Kreisverstärkungsänderungen im EMK-Regelkreis von 10 bis 20 auf, die nicht mehr zulässig sind, um eine hochwertige Antriebsregelung zu gewährleisten.
    Ziel der Erfindung
    Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik insbesondere im Hinblick auf eine Verbesserung des regeldynamischen Verhaltens bei der Drehzahlregelung eines fremderregten Gleichstromnebenschlußmotors.
    Darlegung des Wesens der Erfindung
    Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Schaltungsanordnung zur Erreichung einer gleichmäßigen Regeldynamik im gesamten Feldschwächbereich zu schaffen.
    Merkmale der Erfindung
    Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in der Weise gelöst, daß im EMK-Regelkreis ein Verstärker, dessen Verstärkung in Abhängigkeit der Drehzahl oder einer der Drehzahl proportionalen Größe, wie beispielsweise des magnetischen Flusses oder des Erregerstromes, steuerbar ist, vorgesehen ist.
    Ausführungsbeispiel
    Die Erfindung wird an Hand des Blockschaltbildes in einem Ausführungsbeispiel bei der Drehzahlregelung eines fremderregten Gleichstromnebenschlußmotors mit zusätzlicher Feldschwächung näher erläutert. Dem Drehzahlregelkreis, der mit einer gesteuerten Drehzahladaption ausgeführt ist, ist ein Ankerstromregelkreis unterlagert. Dem EMK-Regelkreis ist ein Feldstromregelkreis unterlagert. Wird durch Verstellen des Drehzahlsollwertpotentiometers 1 die Grunddrehzahl des Motors erreicht, so hat auch der EMK-Istwert e die Größe des EMK-Festsollwertes En' erreicht, und es beginnt selbständig die Schwächung des Motorfeldes. Damit wird die Drehzahl des Motors weiter erhöht. Gleichzeitig mit der Feldschwächung wird proportional mit der Drehzahl η die Kreisverstärkung des EMK-Regelkreises erhöht. Eine zusätzliche Verstärkungserhöhung tritt durch die nichtlineare Magnetisierungskennlinie des Motors auf. Zur Sicherung einer konstanten Kreisverstärkung des EMK-Regelkreises wird erfindungsgemäß ein Verstärker 2 mit steuerbarem Verstärkungsfaktor dem EMK-Regler nachgeschaltet, so daß in Abhängigkeit von der Drehzahl η die Verstärkungserhöhung kompensiert wird, wobei die Funktion des Verstärkers insbesondere von einem Mikrorechner übernommen werden kann. Die Verstärkungsänderung kann auch von einem der Drehzahl η proportionalen Größe, z. B. dem magnetischen Fluß, bzw. unter Berücksichtigung der Magnetisierungskennlinie des Motors, dem Erregerstrom, gesteuert werden.
    Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß im gesamten Feldschwächbereich eine gleichmäßige Regeldynamik erreicht wird, daß eine erhebliche Verbesserung der Gebrauchswerteigenschaften bei der Erfüllung der technologischen Forderungen, die an die Antriebstechnik gestellt werden, erreicht wird, daß eine Überdimensionierung des Leistungsteils, die aus der erforderlichen Regelreserve herrührt, vermeidbar ist und daß eine Aufwandsreduzierüng durch die bessere Auslastung des Leistungsteils gewährleistet ist.
DD26472984A 1984-06-29 1984-06-29 Schaltungsanordnung zur drehzahlregelung eines fremderregten gleichstromnebenschlussmotors DD234777A3 (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4136475A1 (de) * 1991-11-06 1993-05-13 Licentia Gmbh Verfahren und anordnung zur verbesserung einer ueberlagerten regelung einer ankerstromregelung einer gleichstrommaschine mit stromrichterspeisung in go-schaltung im bereich kleiner drehmomente und bei ankerstrom- und drehmomentreversierung
DE19711463A1 (de) * 1997-03-20 1998-09-24 Alsthom Cge Alcatel Anordnung zur Regelung einer Gleichstrommaschine
EP1080696A3 (de) * 1999-09-02 2003-05-02 Sirona Dental Systems GmbH Drehzahlregelung an einem Elektrokleinstmotor für zahnärtztliche Zwecke

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4136475A1 (de) * 1991-11-06 1993-05-13 Licentia Gmbh Verfahren und anordnung zur verbesserung einer ueberlagerten regelung einer ankerstromregelung einer gleichstrommaschine mit stromrichterspeisung in go-schaltung im bereich kleiner drehmomente und bei ankerstrom- und drehmomentreversierung
DE19711463A1 (de) * 1997-03-20 1998-09-24 Alsthom Cge Alcatel Anordnung zur Regelung einer Gleichstrommaschine
EP1080696A3 (de) * 1999-09-02 2003-05-02 Sirona Dental Systems GmbH Drehzahlregelung an einem Elektrokleinstmotor für zahnärtztliche Zwecke

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