DE2019263C3 - Einrichtung zum phasenrichtigen Glaetten der Komponentenspannungen eines oberwellenbehafteten Spannungsvektors - Google Patents
Einrichtung zum phasenrichtigen Glaetten der Komponentenspannungen eines oberwellenbehafteten SpannungsvektorsInfo
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- DE2019263C3 DE2019263C3 DE19702019263 DE2019263A DE2019263C3 DE 2019263 C3 DE2019263 C3 DE 2019263C3 DE 19702019263 DE19702019263 DE 19702019263 DE 2019263 A DE2019263 A DE 2019263A DE 2019263 C3 DE2019263 C3 DE 2019263C3
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
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Description
3 4
Tangens des Differenzwinkels proportionalen Größe wobei es wesentlich is·., daß die Oberwellen der Aus-
cinem Quotientenbildner zugeführt ist. gangssignale der Hallsonden 3 ohne Phasenverfäl-
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, weiche im schung der Grundwelle eliminiert werden,
folgenden an Hand der Figuren näher veranschaulicht Zur Erläuterung der prinzipiellen Wirkungsweise
wird, sind in den Unteransprüchen gekennzeich- 5 der Erfindung sei zunächst auf das Vektorschaubild
net. 3°mäß F i g. 2 Bezug genommen, das einen vorgegebe-
Fig. 1 zeigt ein Anwendungsbeispiel für die erfin- nen ebenen VektorE, beispielsweise einen Drehvektor,
dungsgcmäße Glättungseinrichtung bei der feldorien- mit dem Phasenwinkel t in einem rechtwinkligen,
tierten Regelung bzw. Steuerung einer Asynchron- feststehenden Koordinatensystem mit den Achsen τ
maschine, wie sie bereits an anderer Stelle vorge- io und / zeigt, dessen in Richtung der Koordinatenschlagen
worden ist. Das Wese., einer derartigen feld- achsen fallenden Vektorkomponenten mit E1 und El
orientierten Regelung besteht danr· laß der Ständer- bezeichnet sind. Die Vektorkomponenten sollen nun
strom der Asynchronmaschine vorge^ocn wird mittels neben einer Grundschwingung noch eine Oberschwineiner
jeweils in Richtung und ei»<cr senkrecht zur gung enthalten, was vektoriell so dargestellt werden
Richtung der momentanen 1 suferdrehfeldachse 15 kann, daß sich der vorgegebene Drehvektor E zuliegenden
Komponente. ">rzu ist es erforderlich, sammensetzt aus einem mit EK bezeichneten Grunddie
momentane Lage de:, lJiaferdiehfeldes in irgend- wellenvektor und einem jeweils um dessen Spitze
einer Weise melitechr. ·. '\ zu erfassen und vorteilhaft, kreisenden Oberwellenvektor E11. Wird mit tg der
die in den Meßgrößen enthaltenen Oberwellenschwin- Phasenwinkel des Grundvs^ors Ex bezeichnet, dann
gungen zu unterdrücken, ohne dabei die Grundwelle 20 wird der Differenzwinkel zwischen dem Phasenwinkel t
bezüglich ihrer Phasenlage zu verfälschen. des Vektors E und dem Phasenwinkel t■„ des Vek-
Gemäß Fig. 1 wird eine Asynchronmaschine an tors Ex sich periodisch zwischen den Werten +ömax
ihren Ständerphasenklemmen R, S und T über ein und — omux bewegen, so daß dessen zeitlicher Mittelgeeignetes Stellglied, welches die Phasenströme IR, Is v.ert Null ist. Umgekehrt läßt sich sagen, daß jeder
und I7 einzustellen gestattet, aus einem Drehstromnetz 25 Vektor Λ mit dem Phasenwinkel λ, dessen Pnasengespeist.
Als derartiges Drehstromstelig'lied kommt Winkeldifferenz ε — ■* zu dem Phasenwinkel ε des vorbeispielsweise
ein Drehtransformator, ein Magnet- gegebenen Vektors E im Mittel verschwindet, stets in
verstärker oder ein Umrichter in Frage. Von zwei Richtung des Grundwllenvcktors Ev zeigen muß,
um 90° elektrisch gegeneinander am Ankerumfang wobei diese Aussage unabhängig von Betrag und
der Asynchronmaschine 1 versetzten Hallsonden wird 30 Winkelgeschwindigkeit des vorgegebenen Vektors E
das Luftspaltfeld von zwei um 90° phasenverscho- als auch von Betrag und Winkelgeschwindigkeit
benen Spannungen, welche den in die beiden senk- des Vektors E0, d. h. der Ordnungszahl der berecht
aufeinanderstellenden Achsen r und / fallenden treffenden Oberwelle gilt und auch bei gleichzeitigem
Komponenten des Drehfeldvektors proportional sind, Auftreten mehrerer Oberwellen zutrifft,
abgebildet und mittels Korrekturgliedern 4 daraus die 35 F i g. 3 zeigte in blockschahbildlichei Darstellung entsprechenden Komponentenspannungen des mit die auf dieser Erkenntnis aufbauende erfindungsdem läufer verketteten Drehfeldvektors gewonnen. gemäße Glättungseinrichtung. Sie enthält einen ober-Die am Ausgang der Korrekturglieder 4 auftretender, wellenfreie, mit sin \ und cos χ bezeichnete Ausgangsnoch mit hauptsächlich durch die Läufernutung v^r- spannungen liefernden Zweiphasengenerator 14 von ursachten Oberwellen behafteten V^ktorkomponen- 40 an sich bekannter Bauart. Der Phasenwinkel χ der tenspannungen v/erden den Eingangskiemmen 8 und 9 von dem Zweiphasengenerator ausgegebenen Vektordes bezüglich seines Innenaufbaues später noch aus- größe ist dabei proportional dem Zeitintegral der führlich beschriebenen erfindungsgemäßen Glättungs- seiner Eingangsklemme 28 zugeführten Eingangsgliedes G zugeführt, welche diese phase.irichtig in größe \, welche ihrerseits das Ausgangssignal eines zwei oberwellenfreie, ständerbezogene Vektorkompo- 45 PI-Reglers 15 darstellt. Das Ausgangssignal des PI-nentenspannungen umformt, die einen stets in Rieh- Reglers 15 bestimmt somit die Winkelgeschwindigkeit tung der momentanen Drehfeldachse zeigenden Ein- der von dem Zweiphasengenerator ausgegebenen heitsvektor ip = e1'* beschreiben. Die mit cos?* und Vektorgrößi: bzw. die Frequenz seiner diese darstel- smip bezeichneten Ausgangsspannungen des Glät- lcnden Ausgangsspannungen. Die an den Kbmmen 10 tungsgliedes G sind einem mit 6 bezeichneten Κοίτη- so und 11 auftretenden sinus- bzw. kosinusförmigen ponentenwandler (KW) zugeführt, der mit zwei auf Spannungen beschreiben einen Einheitsvektor (Bejlje I 2"feH'"Kf"''<"'·1"" KoZ«~«-„„ c: xo L. * i\ _:* .1 01— :_t...i . c: _ v-i.»—:~"cr,
abgebildet und mittels Korrekturgliedern 4 daraus die 35 F i g. 3 zeigte in blockschahbildlichei Darstellung entsprechenden Komponentenspannungen des mit die auf dieser Erkenntnis aufbauende erfindungsdem läufer verketteten Drehfeldvektors gewonnen. gemäße Glättungseinrichtung. Sie enthält einen ober-Die am Ausgang der Korrekturglieder 4 auftretender, wellenfreie, mit sin \ und cos χ bezeichnete Ausgangsnoch mit hauptsächlich durch die Läufernutung v^r- spannungen liefernden Zweiphasengenerator 14 von ursachten Oberwellen behafteten V^ktorkomponen- 40 an sich bekannter Bauart. Der Phasenwinkel χ der tenspannungen v/erden den Eingangskiemmen 8 und 9 von dem Zweiphasengenerator ausgegebenen Vektordes bezüglich seines Innenaufbaues später noch aus- größe ist dabei proportional dem Zeitintegral der führlich beschriebenen erfindungsgemäßen Glättungs- seiner Eingangsklemme 28 zugeführten Eingangsgliedes G zugeführt, welche diese phase.irichtig in größe \, welche ihrerseits das Ausgangssignal eines zwei oberwellenfreie, ständerbezogene Vektorkompo- 45 PI-Reglers 15 darstellt. Das Ausgangssignal des PI-nentenspannungen umformt, die einen stets in Rieh- Reglers 15 bestimmt somit die Winkelgeschwindigkeit tung der momentanen Drehfeldachse zeigenden Ein- der von dem Zweiphasengenerator ausgegebenen heitsvektor ip = e1'* beschreiben. Die mit cos?* und Vektorgrößi: bzw. die Frequenz seiner diese darstel- smip bezeichneten Ausgangsspannungen des Glät- lcnden Ausgangsspannungen. Die an den Kbmmen 10 tungsgliedes G sind einem mit 6 bezeichneten Κοίτη- so und 11 auftretenden sinus- bzw. kosinusförmigen ponentenwandler (KW) zugeführt, der mit zwei auf Spannungen beschreiben einen Einheitsvektor (Bejlje I 2"feH'"Kf"''<"'·1"" KoZ«~«-„„ c: xo L. * i\ _:* .1 01— :_t...i . c: _ v-i.»—:~"cr,
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und w zwei entsprechende ständerbezogene Vektor- Multiplizierglied 16, welches in seinem Aufbau dem
komponenten für den Ständerstrom bildet. Der Korn- zuvor erwähnten Komponentenwandler 6 gleicht,
ponentenwandler 6 besteht aus vier Multiplikatoren 55 werden uie Komponentenspannungen dieses Einheitsund
zwei Addierverstärkern und liefert an seiner vtktors sowie die Komponentenspannungen E1 und E,
Ausgangsklemme 12 eine Spannung der Größe b des zu glättenden Vektors E = \E\e>' so zugeführt,
<';ii'« cosgo — w άηφ und an seiner Ausgangsklemme 13 an den Ausgangsklemmen 17 bzw. 18 des Muliiplieine
Spannung der Größe b sing? Yw cost/, welche ziergliedes 16 zwei dem Betrag \E\ des Eingi<igsvek
über ein Zwischenglied 7, beispielsweise zur Um- fio tors E und dem Sinus bzw. dem Kosinus des Diffewandlung
vcn zweiachsigen in dreiachsige Kompo- renzwinkelsf — <* proportionale Spannungen entstehen,
nenten auf die Stelleingänge des Stellgliedes 2 wirken. Wird die Ausgangsklemme !8 mit dem Divisorcing;i<ng
Durch diese feldorientierte Vektorkomponentensteue- und die Ausgangsklemme 17 mit dem Dividendenrung
mit den feldachsenbezogenen Größen b und w eingang eines Quotientenbildners 19 verbunden, so
werden die par '!el und die senkrecht zur momen- 65 entsteht an des3en Ausgang eine nur noch dem
tanen Läuferdrehfe'dachse liegende Komponente des Tangens des Differenzwinkels t -ix proportionale
Siänderstromvektors, d. h. Wirkstrom und Feldbetrag Spannung, wobei die zwischen der Klemme 18 und
unabhängig und entkoppelt voneinander beeinflußt, dem Divisoreingang geschaltete Diode 20 für einen
eindeutigen Zusammenhang zwischen der Hingangs- In Fig. 4 ist eine: gerätetechnische Realisierung
und der Ausgangsspannung des Quoticnlcnbildncrs 19 der Gläitungscinrichtung gemäß Fig. 3 darge. teilt,
in einem Bereich des Diffcrcnzwinkcls t-ei zwischen wobei für gleichwirkcnde Elemente deren Bczugs-—η und +λ sorgt, indem die Ausgangsgröße des /wichen übernommen sind. An die Klemmen 8 und 9
Quoticntenbildners 19 bei positiven Werten der an 5 sind die Komponentenspannungen Ex- |£| cost und
der Klemme 19 auftretenden Spannung eine dem E.~\E\ sin# angeschlossen und beaufschlagen die
Tangens des Diffcrenzwinkcls /—α proportionale einen Eingänge der Multiplikatoren 30 und 32 und sind
Spannung, im übrigen jedoch einen durch die geräte- mit der Ausgangsklcmme Ht des Zweiphascngcneratechnische Ausbildung des Quolicntcrtbüdncrs 19 be- tors 14 verbunden, während die beiden anderen Einstimmten maximalen Ausgangswcri aufweist, dessen io gange der Multiplikatoren 31 und 33 mit der Klemme
Vorzeichen übereinstimmt mil dem der Sinusfunntion Il in Verbindung stehen. Die Ausgänge der Multiplides Differenzwinkels t *. kabiren 30 und 33 sind additiv über je einen Wider-Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Hin stand der (irößc R einem AddicrverstärkeT 34 zugerichtung ist folgende: Der PI-Regler 15 wird in üblicher führt, während die Ausgänge der Multiplikatoren 32
Weise durch Veränderung seiner Ausgangsgröße ■» 15 und 31 subtraktiv einem weiteren Addierverstärker
und damit des Phasenwinkels des Zweiphasengenera- 35 zugeführt sind. Die beiden Addierverstärker 34
tors 14 auf die Herbeiführung eines stationären Zu und 35 sind jeweils mit einem Widerstand der Größe R
Standes hinarbeiten, der dann erreicht ist. wenn die gegengekoppclt. und die Summe der mit ihren mit
Eingangsgröße des PI-Reglers im Mittel verschwindet. und <
bezeichneten Eingängen verbundenen Lcit-Die Eingangsgröße des PI-Reglers 15 wird dann 10 werte ist jeweils gleich. Der Quoticntenbildncr 19 ist
periodisch um den WpH Null zwischen den Werten als cm über einen Multiplikator 36 gcgengckoppeltcr
Itgdmax schwanken; für die Ausgangsgröße des Verstärker ausgebildet, der in seinem unbcschaltetcn
PI-Reglers 15 ergibt sich eine entsprechende Schwan- Zustand eine sehr gro3e Lccrlaufvcrstärkung aufweist
kung, die jedoch praktisch beliebig stark abgedämpft und eingangs&citig mit der Klemme 17 verbunden ist.
werden kann, wenn dessen Proportionalvcrstärkung 35 Sein mit — bezeichneter Eingang stell» daher den
genügend klein und dessen Nachstellzcit genügend Dividendeneingang dar, während der andere, mit der
groß gewählt wird. Die Dämpfung dieser, von den Kathode der Diode 20 verbundene Eingang des
Oberwellen hervorgerufenen, Schwankungen ist da- Multiplikators 36 den Divisoreingang darstellt. Das
durch gegeben, daß zwischen der Eingangsgröße des Ausgangssignal des Quotientcnbildncrs 19 bcauf-Zweiphasengenerators 14 und dem von den beiden 30 schlagt den in Form eines mit einem ÄC-GIicd
Ausgangsspannungen des Zweiphasengencrators 14 gcgengekoppelten Verstärkers ausgebildeten PI-Regrepräsentierten Phasenwinkelwcrt * ein integraler Zu- Ier 15, dessen Ausgangssignal auf den Frequenzstellsammenhang besteht. Aut diese Weise wird der durch eingang IX, des Zweiphasengenerators 14 geführt ist.
die Ausgangsspanmmgen an den Klemmen 10 und 11 Die Diode 20 dient — wie schon zuvor ausge
beschriebene Vektor bezüglich seiner Phasenlage nur 35 führt — dazu, jeweils nur die positiven Werte der
mehr ganz geringfügig um die Lage des Grundweifen- an der Klemme 18 auftretenden Spannung auf den
vektors EK pendeln, so daß der durch die Spannun- Multiplikator 36 wirksam werden zu lassen, welche
gen an den Klemmen 10 und 11 beschriebene Ein- über den PI-Verstärker 21 und einen Integrator 22.
heitsvektor praktisch in Richtung de* Grundwellen- dessen Ausgang über einen Umkehrverstärker 37 auf
vektors E, zeigen wird. Bei diesem abgeglichenen Zu- 40 den Eingang des PI-Verstärkers 21 gegengekoppclt
stand repräsentiert aber die an der Klemme 18 auf- ist, geführt wird. Der Integrator 22 und der PI-Vertretetide Spannung |£) cos {t - λ) stets die Projektion stärker 21 sind hier ebenfalls als kapazitiv bzw.
des Eingangsvektors E auf den Grundwellenvektor E.,
ohmisch-kapazitiv gegengekoppelte Verstärker ausderen Größe periodisch um den Betrag des Grund- gebildet. Das an der Klemme 23 erscheinende Auswellenvektors Et schwankt Mit einem Verzögerung^ 45 gangssignal des Integrators 22 beaufschlagt die einen
glied zweiter Ordnung, bestehend aus einem Integra- Eingänge zweier weiterer Multiplikatoren 24 und 25,
tor 22. dessen Ausgangssignal auf den Eingang eines deren anderen Eingänge mit den Klemmen 10 und 11
ihm vorgeordnetep Pl-Verstärkers 21 gegengekoppelt des Zweiphasengenerators 14 verbunden ;nd. Zur
ist, kann die im abgeglichenen Zustand des PI-Reglers Einsparung von Verstärkerelementen kann die aus
15 um den Betrag des Gnindwellenvektors schwan- 50 dem Addierverstärker 35 bestehende Mischsfelle mit
kende Spannung an der Klemme 18 genügend stark dem Quoüenlenbildncr 19 in der Weise zusammengegläi .et werden, so daß am Ausgang 23 des Integra- gefußt werden, daß die Ausgangsspannungen der
tors 22 eine Spannung zur Verfügung steht, welche Multiplikatoren 31 und 32 — anstatt, wie dargestellt,
genau dem Betrag des Grundwellenvektors Ee ent- in einem besonderen Verstärker — im Eingangskreis
spricht. Es äst zweckmäßig, wenn die Kennwerte des 55 des Verstärkers des Quotientenbildners voneinander
PI-Verstärkers 21 und des Integrators 22 mit den subtrahiert werden. Man wird diese Abwandlung in
Kennwerten der entsprechenden Elemente 15 und J4 &n Fällen bevorzugen, wo kein besonderer Wert auf
übereinstimmen, so daß die entsprechenden Signal- eine leichte Zugänglichkeit zu der \E\ sin (f·—λ) gelegt
flußabschnitte gleiches Übelgangsverhalten aufweisen. wird.
plikatoren 24 und 25 verbunden, an deren anderen die sich ergibt, wenn die mit 38 und 39 bezeichneten
scheinen an den Ausgangsklemmen 26 und 27 des 15 führenden Signalflußpfad ein weiterer Signalweg
den redilwinkcligsn Komponenten des Grundwellen- parallel geschaltet, welcher über zwei entgegengesetzt
vektors Et entsprechen, der damit phasen- und auch in Reihe angeordnete Zcncrdiodcn 40 führt. Die
ampliiudcnrichtig dargestellt ist. Durchbruchsspannungen dieser Zcnerdioden sind
Λ
pg
Ausgang des Integrators 43 eine Spannung, welche Da diese Synchronisierspannung üblicherweise aus
proportional sin * ist, und am Ausgang des Integrators 45 der Netzspannung abgeleitet wird, ist auch hier eine
44 eine Größe, weiche proportional cos« ist. Die an phasenreine Unterdrückung der Oberwellen wichtig,
den Ausgangsklemmen 10 und 11 auftretenden Span- um denselben Zündzeitpunkt während jeder Halbnungen sind also jeweils proportional dem Kosinus welle zu gewährleisten.
7 8 *
dabei so bemessen, daß sie bei einer Ausgangsspan- des Zeitintegrals der an der Eingangsklemme 28 an- l%
nung des Quotientenbildners, welche einer Winkel- gelegten Spannung. Damit die Ampütuden des an den i|
η .... .... . Klemmen 10 und 11 erscheinenden Sinus-Kosinus- M,
differenz ε-« von etwa -y entspricht, durchlassig ^ stets konstant ^ ist der integrator 44 mit Ji
werden und dann durch eine entsprechende Ver- 5 einer entdämpfenden Rückkopplung in Form des ||
größerung der Ausgangsgröße eines Addierverstärkers Rückkopplungswiclerstandes 47 versehen, welche das i
41 ,-ad damit der dem Zweiphasengeneralor züge- aus den beiden hintereinander im Kreis geschalteten
!führten Stellgröße die Phascnwinkeinachführung des jlntegratorcn 43 und 44 pestehende schwsrigungsfähige
^Zweiphasengenerators auf die mittlere Lage des Ein- Gebilde zu aufklingenden Schwingungen anregt- Sogangsvektors E mit weit !größerer Geschwindigkeit 10 bald diese jedoch die Schwellwerte zweier mit enterlauben, als wenn nur der PI-Regler 15 allein wirk- gegengesetzter Polarität vorgespannter Dioden 48
sam wäre. Diese bei größeren Winkeldifferenzen und 49 erreichen, welche an zwei Potenliometerabprogressive Beaufschlagung des Frequenzstelleingan- griffen eines symmetrisch gespeisten Potentiometers
ges des Zweiphasengenerators 14 gewährleistet, daß 50 angeschlossen sind, dessen Mitte mit dem Ausder Vektor des Zweiphasengenerators auch bei größe- 15 gang des Integrators 44 verbunden ist, wird eine die
ren erforderlichen Frequenzveränderungen nicht die Spannungsamplitude auf die Vorspannung dieser
Fühlung mit dem Eingangsvektor E verliert und ein Dioden begrenzende Gegenkopplung wirksam, so daß
Kippen dadurch verhindert wird. Die beschriebene damit eine Amplitudenstabilisierung der Ausgangs-Variante empfiehlt sich dabei für das Anwendungs- spannungen an den Klemmen 10 und 11 erreicht ist.
beispiel nach F i g. 1, wo betriebsmäßig nennenswerte ao Vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der Erfin-Frequenzänderungen auftreten können. dung bestehen nicht nur bei der zuvor erwähnten
Steht eine der Winkelgeschwindigkeit des Eingangs- Vektorkomponentensteuerung von Drehfeldmascln
vektors bzw. der Frequenz seiner Komponentenspan- nen. Sie kann vielmehr allgemein überall dort eingc
nungen zumindest annähernd entsprechende Größe setzt werden, wo die Aufgabe besteht, bei einem brzur Verfugung — beim Anwendungsbeispiel gemäß 15 liebig oberwellenbehafteten Mehrphasenspannunps-Fig. 1 wäre dies etwa die Rotordrehzahl der Asyn- system dessen Grundwelle phasen- und/oder ampli
chronmaschine 1 —, dann kann durch eine Stör- tudcnrichtig zu gewinnen. Jedes Mehrphascnsysii, ■
rößenaufsehaltung eine weitere Beschleunigung der beschreibt nämlich einen Vektor und kann deshai
> Phasenwinkelnachführung erreicht werden, indem auch durch die Komponenten eines Zweiphasci
diese Größe an der Klemme 42 zugeführt wird und so 30 systems dargestellt werden, womit dann die Eingangden Frequenzstelleingang 28 des Zweiphasengenera- größen für das erfindungsgemäße Grundwellenfilu
tors zusätzlich beaufschlagt. zur Verfügung stehen. Von besonderer Bedeutung iv
F i e. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen mit dabei, daß dieses Grundwellenfiltcr bei jeder Gruüil
statischen Mitteln arbeitenden Zweiphasengenerator. Wellenfrequenz, die Frequenz Null eingeschlossen
Er besteht pus zwei hintereinandergeschalteten Inte- a bestimmungsgemäß zu arbeiten vermag,
gratoren 43 und 44, denen jeweils ein Multiplikator So kann die erfindungsgemäße Glättungseinrichtung
45 bzw. 46 vorgeordnet ist. Das Ausgangssignal des auch bei der Synchronisierung von Neuen eingesetzt
Multiplikators 44 ist auf den dem Integrator 43 vor- werden, um ein ober wellcnfrcies phasentreues Xbbilil
geordneten Multiplikator 45 rückgekoppelt. Wird an des Istwertes der Netzspannung bzw. des Netzspan -der die anderen beiden Eingänge der Multiplikatoren 40 nungspannungsvektors zu erhalten. Mit dem gleichen
44 und 45 beaufschlagenden Eingangsklemme 28 ein Vorteil kann die Erfindung auch verwendet werden
. „ ^ -a
<** .„„,,„, „ «rcrheint am zur GIättun8 de=" Synchronisierspannung von Steuer
309616/395
Claims (9)
1. Einrichtung zum phasenrichtigen Glätten der Glättung der Synchronisierspannung von Steuer-Komponentenspannungen
eines obarwellenbehaf- Sätzen für phasenanschnittgesteuerte Stromrichter,
teten Spannungsvektors für die Meß- und Rege- 5
lungstechnik, insbesondere eines Drehvektors,
gekennzeichnet durch einen oberwellen-
gekennzeichnet durch einen oberwellen-
freie Ausgangsspannungen liefernden Zweiphasen-
generator (14), deren Frequenz, vom Ausgangssignal eines PI-Reglers (15) bestimmt ist, der ein- io
gangsseitig mit einer von der Differenz zwischen
gangsseitig mit einer von der Differenz zwischen
dem Phasenwinkel (ε) des oberwellenbehafteten Bei der Signalverarbeitung periodischer Signale in
Spannungsvektors (E) und d<?m Phasenwinkel (α) der Meß- und Regelungstechnik ist es oft erforderlich,
des von dem Zweiphasengenerator (14) gebildeten diesen überlagerte höherfrequente Schwingungsanteile,
oberwellenfreien Spannungsvektors (A) abhän- 15 sogenannte Oberwellen, zu unterdrücken. Führt man
gigen Größe beaufschlagt ist. eine Glättung mittels üblicher Verzögerungsglieder
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- d"rch, welche von den periodischen Signalen unmitkennzeichnet,
daß der Zweiphasengenerator (14) telbar beaufschlagt werden, so muß man d^bei in
aus zwei hinter/nandergeschalteten Integratoren Kauf nehmen, daß diese Glieder grundsätzlich auch
(43, 44) besteht, denen jeweils ein Multiplikator 20 die Phasenlage und die Amplitude der Grundwelle
(45, 46) vorgeordnet ist. verfälschend beeinflussen. Für eine Vektormessung
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ge- bzw. eine Vektorregelung beispielsweise, bei welcher
kennzeichnet durch vier Multiolikatoren (30 bis ein Vektor mittels zweier ihn beschreibender Kompo-33),
die von den Komponentenspannungen und nentenspannungen, welchen noch unerwünschte Obervon
den oberwellenfreien Ausgangsspannungen 35 wellen überlagert sind, möglichst genau erfaßt werden
des Zweiphasengenerators (14) beaufschlagt sind soll, verbietet sich sorr it dieses Verfahren.
und deren Ausgangsspannungen zwei Addierver- Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Einrich-
stärkern (34, 35) so zugeführt sind, daß an deren tung zum phasenrichtigen Glätten der Komponenten-Ausgängen
d.m Sinus und dem Kosinus des spannungen eines oberwellenbehafteten Spannungs-Differenzwinkels
(f—*) proportionale Größen 30 vektors, insbesondere eines Drehvektors,
entstehen, welche zur Bildung ei .er dem Tangens Diese phasenrichtige Glättung wird verwirklicht
des Differenzwinkels proportion ilen Größe einem durch einen oberwellenfreie Ausgangsspannungen
Quotientenbildner (19) zugeführt sind (F i g. 4). liefernden Zweiphasengenerator, deren Frequenz vom
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- Ausgangssignal eines PI-Reglers bestimmt ist, der
kennzeichnet, daß der Divisoreingang des Quotien- 35 eingangsseitig mit einer von der Differenz zwischen
tenbildners (19) lediglich von positiven Werten der dem Phasenwinkel des oberwellenbehafteten Spanihm
zugeordneten Addierverstärkerausgangsspan- nungsvektors und dem Phasenwinkel des von dem
nung beaufschlagt ist. Zweiphasengenerator gebildeten oberwellenfreien
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, Spannungsvektors abhängigen Größe beaufschlagt ist.
dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzstell- *o Grundgedanke der Erfindung ist es also, den
eingang (28) des Zweiphasengenerators (14) zu- Phasenwinkel eines oberwellenfreien Vektorkomposätziich
über zwei entgegengesetzt in Reihe ge- nentenspannungen liefernden Zweiphasengenerators schaltete
Zenerdioden (40) von der Ausgangs- so zu beeinflussen, daß dessen Unterschied zum
spannung des Quotientenbildners beaufschlagt ist. Phasenwinkel des oberwellenbehafteten Vektors im
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, 45 Mittel verschwindet, wodurch die von den überdadurch
gekennzeichnet, daß der Frequenzstell- lagerten Oberwellen verursachten Schwankungen von
eingang (28) des Zweiphasengenerators im Sinne zeitlichen Veränderungen der Grundwelle selbst
einer Störgrößenaufschaltung zusätzlich durch eine separiert und für sich geglättet werden können.
von der Winkelgeschwindigkeit des Oberwellen- Der Zweiphasengenerator kann unter Vermeidung
behafteten Spannungsvektors (E) abhängigen 50 rotierender Teile gemäß einer Weiterbildung der ErGröße
beaufschlagt ist. findung aus zwei hintereinandergeschalteten Integra-
7. Einrichtung nach einem Λρύ Ansprüche 3 toren bestehen, denen jeweils ein Multiplikator vorbis
6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs- geordnet ist.
signal des dem Divisoreingang des Quotienten- Die Bildung einer von dem zuvorgenannten Diffe-
bildners (19) zugeordneten Addierverstärkers über 55 renzwinkel abhängigen Größe könnte an sich mit
einen Tiefpaß, vorzugsweise zweiter Ordnung, auf bekannten analog oder digital arbeitenden Bausteinen
die Eingänge zweier Multiplikatoren (24, 25) ge- wie Funktionsdrehmelder oder Phasenwinkelmeßführt
ist, an deren anderen Eingängen die ober- geräten erfolgen. Eine besonders einfache Möglichwellenfrejen
Ausgangsspannungen des Zwei- keit zur Bildung der von dem Differenzwinkel abphasengenerators
(14) liegen. 60 hängigen Größe eröffnet sich nach einer weiteren
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 Ausgestaltung der Erfindung mit vier Multiplikatoren,
bis 7, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur die von den Komponentenspannungen und von den
feldorientierten Steuerung oder. Regelung des oberwellenfreien Ausgangsspannungen des Zwei-Drehmomentes
von insbesondere ümrichterge- phasengenerators beaufschlagt sind und deren Ausspeisten
Asynchronmaschinen. 63 gangsspannungen zwei Addierverstärkern so zuge-
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 führt sind, daß an deren Eingängen dem Sinus und
bis 7, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur dem Kosinus des Differenzwinkels proportionale
Synchronisierung von Netzen. Größen entstehen, welche zur Bildung einer dem
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| DE3303454A1 (de) * | 1983-02-02 | 1984-08-02 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren und vorrichtung zur rauscharmen frequenzmessung bei einer mehrphasigen elektrischen leistungsuebertragung |
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| JPS5322249B2 (de) | 1978-07-07 |
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|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |