DK147745B - Fremgangsmaade til styring eller regulering af asynkronmotorer og kredsloeb til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

147745

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til styring eller regulering af navnlig vekselretterfødede asyrikronmotorer, hvis statorstrøm under bestemmelse af luftspaltefluxen bringes i afhaaigighed af to elektriske størrelser. En sådan fremgangsmåde er kendt fra DE-fremlæggelsesskrift 1 236 636. De to elektriske størrelser består af luftspaltefluxen og af asyrikronmotorens omdrejningstal, som hver underkastes en regulering ved hjælp af hver sin særlige regulator. De to regulatorers udgangssignaler kombineres til et fælles indstillingssignal, med hvilket statorstrømmen så ændres. På denne måde kan man dog ikke opnå en særskilt indstillelighed af henholdsvis feltstyrken og drejningsmomentet. Opfindelsen har derfor til formål at opnå en af omdrejningstallet uafhøaigig, individuel indstilleligjied af feltstørrelse og moment ved motordrift eller af blind- og nytteeffekt ved generatordrift, hvilket ikke er muligt ved den kendte fremgangsmåde.

- 2 - 147746

Ifølge opfindelsen løses denne opgave ved, at man til indstilling af blind- og nyttestrøm hver for sig under anvendelse af to statororienterede feltkomposanter transformerer to feltakseorienterede størrelser, som beskriver en indstillingsvektor, til to den samme indstillingsvektor beskrivende, statororienterede vektorkomposanter, der anvendes som styrestørrelser eller som reguleringsreferenceværdier for statorstrømmen. Med en sådan feltakserefereret, dvs. feltorienteret fastlæggelse af statorstrømvektoren bliver en asyrikronmotors felt og momentdannende strøm særskilt til^ngelige, og motoren kan drives som en strømreguleret jævnstrømsmotor (jfr. Siemens-Zeitschrift, 1971, Heft 10, side 757 - 760).

Ved feltorienteret fastlæggelse af statorstrømindstillingsvéktoren, dvs. ved fastlæggelse af denne i et med feltaksen roterende koordinatsystem, er de størrelser, som beskriver den, rene jævnstørrelser og kan fx. realiseres ved hjælp af to på potentiometre indstillige jævnspændinger. Iøvrigfc kan man som de to størrelser til bestemmelse af indstillingsvektoren anvende vilkårlige fysiske størrelser, fx. ønskede værdier af nytte- og blindstrøm eller udgangssignalet fra en omdrejningstalregulator og en blindstrømregulator. I samtlige tilfæLde fastlægger den ene størrelse den momentdannende del af statorstrømmen og den anden størrelse statorstrømmens feltdannende del.

Som vektorkomposanter egner sig principielt to størrelser, ved hvilke en vektor kan beskrives, hvorhos dennes rumlige gengivelse kan ske i et karte-sisk eller skævvinklet koordinatsystem eller i et polarkoordinatsystem. Ofte er imidlertid referenceværdistørrelsen selv sammensat af på hinanden vinkelrette komposanter, således som det er tilfældet ved nytte- og blindeffektreguleringen, hvorfor det ifølge en yderligere ejendommelighed ved opfindelsen er fordelagtigt, hvis både de statororienterede feltkomposanter og de med de feltakseorienterede størrelser dannede, statororienterede vektorkomposanter parvis danner rette vinkler med hinanden.

I stedet for en forarbejdning af statorrefererede indstillingsvektor-komposanter som referenceværdier i komplicerede vekselstrømsregulatorer til passende påvirkning af statorstrømmen muliggøres anvendelsen af dynamisk bedre og enklere opbyggede jævnstrømsregulatorer, hvis de feltakseorienterede størrelser er bragt i afhængighed af differensen mellem nominalværdierne og de faktiske værdier af de feltakseorienterede statorstrømkomposanter, hvorhos disse faktiske værdier dannes af på hinanden vinkelrette, statororienterede feltkomposanter og 147746 - 3 - på hinanden vinkelrette, statororienterede statorstrøm-komposanter.

Opfindelsen angår endvidere et kredsløb til styring eller regulering af navnlig vekselretterfødede asyrikronmotorer ved den omhandlede fremgangsmåde, ved hvilket statorstrømmen styres ved hjælp af et styreapparat, som er påvirket af en indretning til måling af luftspaltefluxen i asyrikronmotoren og af yderligere driftsstørrelser i asyhkronmotoren. Kredsløbet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved en komposantomformer bestående af to additionsforstærkere og fire multiplikatorer, til hvilke der fra en vektoranalysator er tilført parvis normerede, statororienterede feltkomposantspændinger samt feltakseorienterede indstil-lingsvektorkomposantspændinger, hvorhos udgangene fra hvert par er forbundet med hver sin forstærkerindgang, og vektoranalysatoren består af to hver ved hjælp af en multiplikator modkoblede forstærkere, til hvis indgange er tilført speaidin-ger, som er proportionale med de statororienterede feltkomposanter og frembragt af to 90* forsat på ankeromkredsen anbragte Hall-sonder, hvilke forstærkeres kvadrerede udgangsspændinger adderes og sammenlignes med en konstant størrelse ved indgangen til en regulator, fortrinsvis en integralregulator, hvis udring er tilsluttet til den ene indgang til hver af de to multiplikatorer, hvorhos kompo-santomformerens udgangsstørrelser er tilført enten som indstillingsstørrelser til et strømindstillingsorgan eller som referenceværdier til indretninger til regulering af statorstrømmen.

Hvis et sådant kredsløb skal anvendes ved asyrikronmotorer, som af en mellemkredsvekselretter fødes med påtrykt jævnstrøm, kan komposantomformerens udgang være forbundet med en yderligere vektoranalysator, hvis reguleringsudgang er forbundet med referenceværdiindgangen til en regulator for mellemkredsjævn-strømmen, og hvis forstærkerudgangsspændinger er tilsluttet direkte og/eller over en yderligere regulator til en vinkelomkobler for vekselretterens styregitre, hvorhos virikelomkobleren indeholder seks med deres indgange til vektor-analysatorens udgange forbundne additionsforstærkere til frembringelse af seks indbyrdes 60’ faseforskudte vekselspændinger, som over hver sit tærskelværdiled og hver sin portkreds er tilført til vekselretterens styregitter. Ved denne udformning omdanner vektoranalysatoren de statororienterede reguleringsreferenceværdier til tilsvarende styreværdier for størrelse og fase af statorstrømmen. Indstillingsvektoren behøver således ikke at indføres som orthogonale vektorkom-posanter, men kan indføres efter størrelse og fase.

Vinkelomkoblerens indgang kan yderligere være påvirket af udgangsspaai- 147745 - 4 - dingen fra en fasekorrekturregulator for statorstrømvektorens vinkelstilling. Herved konstateres enhver afvigelse af statorstrømvektoren fra den af de seks diskrete virikelværdier, som er foreskrevet for statorstrømmen, og afvigelsen korrigeres. Derved kan der ske kompensering af fx. ved kommatering forårsagede forsinkelser.

Til faserigtig glatning af feltkomposantspændingerne kan der endvidere være anbragt en overbølgefri tofasegenerator, hvis frekvens er "bestemt af udgangen fra en ΡΙ-regnlator, hvis indgang er påvirket af en af differensen mellem den ene vektors fasevirikel og den af tofasegeneratoren dannede vektors fasevinkel afhængig størrelse.

Opfindelsen er nærmere forklaret i det følgende under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et vektordiagram, fig. 2-4 "blokdiagrammer af kredsløb ifølge opfindelsen, fig. 5 et blokdiagram af en vektoranalysator, fig. 6 et diagram af en komposantomformer, fig. 7 et diagram af et transformationskredsløb, fig. 8 et diagram af et andet transformationskredsløb, fig. 9+10 diagrammer til forklaring af den fasedrejende virkning af forsinkelsesled, fig. 11 et diagram af et kredsløb til konstatering af drejefelt- aksens vinkelhastighed, fig. 12 et blokdiagram af et yderligere kredsløb ifølge opfin delsen, fig. 13 et diagram af en vekselretter i en omretter med jævn strømsmellemkreds , fig. 14 et vektordiagram af tændrækkefølgen for vekselretterens hovedventiler, fig. 15 et diagram af en enkelthed ved det i fig. 12 viste kredsløb, fig. 16 et diagram af de ved kredsløbet ifølge fig. 15 frem kommende impulsfølger, fig. 17 et diagram af en fasekorrekturregalator i kredsløbet ifølge fig. 12, fig. 18 en modificeret udførelse af det i fig. 2 viste kredsløb, 147745 - 5 - fig. 19 et vektordiagram, fig. 20 et ‘blokdiagram af et udglatningskredsløb, fig. 21 et mere detaljeret diagram af udglatningskredsløbet ifølge fig. 20, og fig. 22 et diagram af en tofasegenerator.

I vektordiagrammet i fig. 1 er de ved en trefaset asyrikronmaskine i tre rumligt 120* forsatte akser optrædende komposanter af den med vinkelhastigheden dg/dt = g i forhold til statoren roterende statorstrømvektor I betegnet med %»

Ig og Lp. Denne statorstrømvektor kunne også beskrives i et orthogonalt, ligeledes i forhold til statoren orienteret koordinatsystem med akserne r og j, hvis oprindelse ligger i maskinens omdrejningsakse. Statorstrømvektoren I's komposanter er i dette i forhold til statoren orienterede koordinatsystem betegnet med Ir og Ij. Den med r betegnede akse af det orthogonale koordinatsystem skal falde sammen med retningen af fasen R's viklingsakse. Statorstrømvektoren I kan imidlertid også beskrives i et orthogonalt koordinatsystem hvis oprindelse ligeledes ligger i maskinens omdrejningsakse, men hvis med f betegnede akse altid må tænkes liggende i retning af den momentane drejefeltakse og derfor drejer sig vinklen φ med drejefeltaksens vinkelhastighed d<j>/dt = ψ i forhold til det stator-faste koordinatsystem. De statorstrømvektoren I beskrivende komposanter ville i dette koordinatsystem være størrelserne 1^ og 1^., hvorhos 1^ altid ligger parallelt og 1^. altid vinkelret på den momentane drejefeltakse f. Ror hver stationær driftstilstand af asyrikronmaskinen er komposanterne 1^ og 1^ konstante størrelser, hvorhos 1¾ svarer til maskinens blindstrøm, dvs. den feltdannende del af statorstrømmen, og 1^ til ny tt es trommen, dvs. den momentdannende del af stator-strømmen. Statorstrømvektoren I kunne i det i forhold til feltaksen orienterede koordinatsystem også beskrives ved hjælp af polære koordinater, dvs. ved sin størrelse og sin virikelstilling i forhold til aksen f, der svarer til differencen mellem vinklerne β og φ. I fig. 1 er endvidere indtegnet i forhold til statoren orienterede orthogonale feltkomposanter Ψ_ og Ψ-j, samt en i retning af feltaksen f liggende enhedsvektor Ψ = e™ med sine i det i forhold til statoren orienterede koordinatsystem r, j optrædende komposanter οοβφ og 3ίηφ.

Det generelle blokdiagram i fig. 2 viser grundtraåskene ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen. En asyrikronmaskine 1 fødes ved sine statorfaseklemmer R, S, T over et hensigtsmæssigt indstillingsorgan, som tillader indstilling af 147745 - 6 - fasestrømmene IR, Ig og Lp, fra et drejestrømnet. Et sådant strømindstillings-organ kan fx. være en drejetransformator, en magnetforstærker eller en veksel-retter. Af to 90* indbyrdes elektrisk forsatte Hall-sonder 5 på- asynkronmaskinen 1' s ankeromkreds eller andre magnetfeltfølsomme giverelementer afbildes luft-spaltefeltet i to 90* faseforskudte spændinger, og deraf udledes ved hjælp af korrekturled 4 de tilsvarende komposantspændinger ΨΓ og af den med rotoren forbundne drejefeltvektor. En med 5 betegnet vektoranalysator (VA) danner af disse komposanter ΨΓ og Ψ-j to i forhold til statoren orienterede komposanter, der beskriver enhedsvektoren Ψ = e^, og som tilføres til en med 6 betegnet komr-posantomformer (KW). Komposantomformeren 6 omformer to i forhold til rotordreje-feltaksen orienterede indgangsstørrelser b og w til to tilsvarende i forhold til statoren orienterede vektorkomposantstørrelser for statorstrømmen, som over et mellemled 7, fx. til omformning af toaksede til treaksede komposanter, indvirker på indstillingsorganet 2’s indstillingsindgange. Det væsentlige er, at man ved denne feltorienterede vektorkomposantstyring med de i forhold til feltaksen orienterede størrelser b og w kan påvirke den parallelt med og den vinkelret på den momentane rotordrejefeltakse liggende komposant af statorstrømvektoren, dvs. nyttestrøm og feltstørrelse, uafhaaigigt af hinanden.

Eig. 5 viser et udførelseseksempel for en vektorkomposantregulering i orthogonale koordinatsystemer. For ens virkende elementer er her ligesom i de følgende figurer bibeholdt de tilsvarende henvisningsbetegielser fra de foregående figurer. Asynkronmaskinen 1 fødes her af en vekselretter, fx. en direkte vekselretter, som har tre med UR, Dg og UT betegnede spændingsindstillingsindgange, som hver indvirker på fasestrømmene Ig, Ig og IT. I statorstrømtillednin-gerne er der anbragt strømtransformatorer, hvis sekundærviklinger er forbundet med en transformationskobling 8 til omformning af de tre nævnte fasestrømme til vinkelret på hinanden stående komposanter Ir og 1^, der som faktiske værdier tilføres til strømregulatorerne 9· Udgangsspændingerne fra disse regulatorer omformes i en transformationskobling 10 til tilsvarende trefasede komposantspæn-dinger og indvirker på vekselretteren 2's indstillingsindgange. Udgangsstørrelserne Ir og Ij fra transformationskoblingen 8 subtraheres over to proportionalled 4a fra udgangsspændingerne fra den luftspaltefeltet konstaterende giver i to med 4b betegnede summeringssteder, hvorhos de to proportionalled 4a’s proportionalitetsfaktor K hovedsagelig er proportional med forholdet mellem rotorspred-ningsinduktiviteten og asynkronmaskinen 1 ’s hovedinduktivitet. Derved fremkommer 147745 - 7 - der ved vektoranalysatorens indgangsklemmer 11 og 12 to orthogonale komposanter ΨΓ og T-j af rotordr e j efelt et og ved dens udgangsklemmer 13 og 14 de tilsvarende normerede komposantspæadinger, dvs. komposanteme οοδφ og βΐηφ af en altid i den momentane rotordrejefeltakses retning visende enhedsvektor Ψ = e*^. Komposantom-formeren 6 danner af de i forhold til feltaksen orienterede indgangsstørrelser b og w, som tilføres til dens klemmer 17 og 18, samt af de til klemmerne 15 og 16 tilførte, i forhold til statoren orienterede feltkomposantstørrelser οοθφ og εϊηφ tilsvarende i forhold til statoren orienterede statorstrømkomposantnominal-vserdier I* og I* for strømregulatoren 9·

Med den hidtil beskrevne anordning i fig. 3 er en indbyrdes uafhængig moment- og/eller feltregulering af asynkronmaskinen 1 mulig. Til forandring af de tilsvarende nominelle værdier behøver man kun at saidre de med b og w betegnede indgangsstørrelser til komposantomformeren 6. Hvis indgangsstørrelsen w til komposantomformeren, som antydet med punkterede linier, er udgangsstørrelsen fra en omdrejningstalregulator 110, til hvilken tilføres en med det nominelle omdrejningstal n* og en med asyrikronmaskinen 1's faktiske omdrejningstal n proportional indgangsspænding, bliver anordningen i fig. 3 til en omdrejningstalregulering med underlejret momentregulering.

Udførelseseksemplet ifølge fig. 3 udgør det enkleste tilfælde af feltorienteret regulering, hvor indstilingskomposanterne b, w ikke simpelthen forudgives via styring, men afvigelsen mellem den forudgivende værdi og den af sta-torstrømmen opnåede værdi overvåges stadig med henblik på en regulering ved hjælp af særlige regulatorer 9· Denne regulering eller overvågning sker i et statororienteret koordinatsystem, hvorfor strømregulatorerne må være udformet som vekselstrømsregulatorer, dvs. til forarbejdning af vékselstrømsstørrelser. Vekselstrømsregulatorer er ganske vist principielt realiserbare, men er væsentligt mere kompliceret opbygget i sammenligning med jævnstrømsregulatorer, dvs. regulatorer, som kun er bestemt til forarbejdning af jævnstrømsstørrelser. Por at man nu ved den feltorienterede regulering skal kunne anvende jævnstrømsregulatorer, benyttes udformningen ifølge fig. 4· Denne udførelsesform indeholder som en videre udformning af det ovennævnte grundprincip i opfindelsen en yderligere koordinatomformer 21, med hvilken statororienterede statorstrømkomposan-ter transformeres til et feltakseorienteret koordinatsystem, så at overvågningen af statorstrømmen med hensyn til overholdelse af indstillingsstørrelsene, dvs. reguleringen, kan ske i feltkoordinatsystemet, således at de hertil fornødne - 8 - U774.5 regulatorer 22 kan være udformet som jævnstrømsregulatorer. I dette tilfalde er indstillingsstørrelserne b og w afledt af differensen mellem de feltorienteret indførte regulatornominalværdier og de i feltkoordinatsystemet ved hjælp af kom-posantomformeren 21 transformerede faktiske værdier. Jævnstrømsregulatorernes udgangssignaler omdannes herpå ved hjælp af komposantomformeren 6 til i forhold til statoren orienterede strømkomposantindstillingsværdier ir og ij.

Medens der ved anordningen ifølge fig. 3 af de i forhold til feltaksen orienterede størrelser h, w frembragtes i forhold til statoraksen orienterede, dvs. ved stationært maskinomdrejningstal sinusformet forløbende nominalværdier I* og I*, viser fig. 4 et udførelseséksempel, ved hvilket der dannes i forhold til feltaksen orienterede faktiske værdier som derefter i strømregulatorer 22 sammenlignes med direkte dertil tilførbare nominalværdier I* og Ιξ. Da det ved i forhold til feltaksen orienterede nominale og faktiske værdier af statorstrøm-vektoren ved hvert stationært maskinomdrejningstal altid drejer sig om jævnstrømsstørrelser, bliver det her muligt at anvende jævnstrømsregulatorer, som i dynamisk henseende og også med hensyn til deres nøjagtigbed har vist sig vekselstrømsregulatorerne overlegne. De i forhold til feltaksen orienterede størrelser b, v fremkommer ved anordningen ifølge fig. 4 som resultat af en regaleringssammenligning mellem i forhold til feltaksen orienterede nominalværdier I£ og I| og i forhold til feltaksen orienterede faktiske værdier 1^ og I^, som ved hjsaLp af en -anden komposantomf ormer 21 på nedenfor nærmere omtalte måde dannes af ortho-gonale, i forhold til statoren orienterede komposanter af statorstrømvektoren samt af de orthogonale komposanter af den i rotor dr ejef eltaksens retning visende enhedsvektor ¥ = e^. Udsugene fra jævnstrømsregulatoren 22, som til opnåelse af en stor nøjagtighed hensigtsmæssigt udføres som IP-regulator, danner de to i forhold til feltaksen orienterede komposanter af en indstillingsvektor, der tilføres til indgangene til komposantomf ormeren 6, som på den allerede beskrevne måde frembringer de tilsvarende i forhold til statoren orienterede indstillings-befalinger. Også her er, som antydet med punkterede linier, en overlejring af en omdrejningstalregulator 110 mulig, hvis udgangsstørrelse danner nominalværdien I* af en af strømregulatorerne 22. Hvis komposanterne af styrevektoren indvirker på spændings indst illings indgange %, Hg og Dj til vékselretteren 2, optræder der som følge af virkningen af eventuelle forsinkelsesled, navnlig som følge af virkningen af asynkronmaskinens spredningsfelttidskonstant, en fasedrejning mellem styrevéktoren og statorstrømvektoren. ih forandring af styrevektoren ville 147745 - 9 - derfor ikke straks følges af statorstrømvektoren i den tilsigtede retning. Udgående fra en stationær tilstand måtte ved indstilling af kun én nominalværdi begge regulatorer 22 arbejde til nåregulering af denne reguleringsafvigelse, hvorved der forbigående indtræder en vis dynamisk sammenkobling og dermed en formindskelse af den i og for sig mulige reguleringshastighed. For også at imødegå denne sammenkobling, adderes der til den af regulatoren 22's udgangsspændinger dannede styrevektor en derpå vinkelret stående vektor på en sådan måde, at sumvektoren har et forspring i feltets drejningsregning i forhold til den oprindelige styrevektor. Størrelsen af denne yderligere tilføjede vektor, som bevirker en drejning og forlængelse af styrevektoren, skal være proportional med produktet af drejef eltaksens vinkelhastighed, størrelsen af statorstrømmen og af asynkronmaskinens spredningsfelttidskontant. Den førnævnte drejning af styrevektoren bevirkes ved den i fig. 4 viste anordning ved hjælp af to multiplikatorer 23 og 24, hvis indgangsklemmer 25 og 26 modtager de faktiske værdikomposantspaai-dinger 1^ og I^, og til hvis andre indgange tilføres en til feltets virikelha-stighed φ svarende størrelse, som stammer fra et til véktoranalysatoren 5's udgangsklemmer tilsluttet måleled 27. Udgangsstørrelserne fra multiplikatorerne 23 og 24 adderes i summerin^steder 52 og 53, hvor de er behæftet med den der registrerede virkningsretning og med vægten T. T svarer her til spredningsfelttidskonstanten. Det er principielt ligegyldigt, på hvilket sted mellem regulatorudgangen og de til indstillingsleddet 2 hørende indgange den kompenserende dreje-strækning af styrevektoren finder sted, dvs. på hvilket sted summeringsstederne 52 og 53 anbringes. De kan fx., som antydet med punkterede linier, også anbringes mellem komposantomformeren 6's klemmer 19 og 20 og transformationskoblingen 10's indgange, hvorhos de tilsvarende i forhold til statoren orienterede faktiske komposantværdier Ir og Ij af statorstrømmen naturligvis tjener som indgangsstørrelser for multiplikatorerne. På analog måde kan man på dette sted også imødegå en dynamisk sammenkobling af de i forhold til feltaksen orienterede indstillingsstørrelser på grund af asynkronmaskinens hovedfelttidskonstant. Da der i så fald må ske en drejestrækning modsat feltets omdrejningsretning, tilføres de tilsvarende komposantspændinger af feltvektoren med negativt fortegn til indgangsklemmerne 25' og 26'. Det skal endnu bemærkes, at dette princip for den dynamiske frakobling ved drejestrækning af styrevektoren naturligvis også kan anvendes ved enhver anden forsinkelse, som virker mellem den statorstrømmen påvirkende indstillingsindgang og statorstrømmen selv. Svarende til størrelsen af 147745 - 10 - tidskonstanten, hvis fasedrejende virkning skal kondenseres, ændres blot vægtene, dvs. de faktorer, ved hvilke udgangsstørrelserne fra multiplikatorerne summeres.

Pig. 5 viser et eksempel på udførelsen af den i fig. 1 til 3 med 5 betegnede vektoranalysator. To orthogonale komposantspændinger ΨΓ og ^ af dreje-feltvektoren tilføres til indgangsklemmerne 11 og 12 i de hver ved hjælp af multiplikatorer 28 og 29 modkoblede forstærkere 30 og 31. Udgangsspændingerne fra forstærkerne 30 og 31 kvadreres i to yderligere multiplikatorer 32 og 33 og sam- 2 menlignes i indgangen til en summeringsforstærker med en negativ spænding -U . Udgangsspændingen fra summeringsforstærkeren 34- indvirker på indgangen til en integrator 35, hvis ved hjælp af et begrænsningsanslag 36» fx· i form af i og for sig kendte begrasiserdioder, ensidigt til nul begrænsede udgangsspænding indvirker på de to andre indgange til multiplikatorerne 28 og 29· Betegner man in-tegratoren 35's udgangsspænding med A, optræder der på grund af den modkoblende virkning af multiplikatorerne 28 og 29 ved forstærkeren 30's udgang en spænding -ΨΓ/Α og ved udgangen fra forstærkeren 31 en spænding -f^/A. Integratoren aaidrer derefter ikke mere sin udgangsspænding A, når dens indgangsspænding er nul, dvs. der gedder ligningen

Ved vektoranalysatorens udgangskLemme 37 optræder der derfor en spænding, som er proportional med størrelsen af den af komposantspændingerne ΨΓ og Ψ-j dannede vektor. Hvis udgangsspændinger fra forstærkerne 30 og 31, som vist i fig. 5, tilføres til to modkoblede inverteringsforstærkere, hvis modkoblingsmod-stande forholder sig til deres indgangsmodstande som 1;N, optræder ved klemmerne 13 og 14 komposanterne eos<f> og βίηφ af en enhedsvektor, som altid viser i feltvektorens retning.

I fig. 6 er vist et udførelseseksempel for de med 6 og 21 betegnede komposantomformere. Det består af to additionsforstærkere 38 og 39, til hvilke tilføres udgangsspændingerne fra fire multiplikatorer. Samtlige modstande, som er forbundet med de med - og + betegnede indgange til forstærkerne 38 og 39, har samme størrelse. Med de til indgan^klemmerne 15 og 16 tilførte, i forhold til statoren orienterede normerede feltkomposantspændinger kan den i fig. 6 viste kobling enten af de til de yderligere indgangsklemmer 17 og 18 tilførte, i for- - 11 - T47745 hold til feltaksen orienterede størrelser b og w, som svarer til de i forhold til feltaksen orienterede statorkomposanter ly og 1^, danne de tilsvarende i forhold til statoren orienterede statorstrømkomposanter ir og ij eller, ligesom ved komposantomformeren 21 ifølge fig. 4, af normerede, i forhold til statoren orienterede feltkomposanter eos<j> og βϊηφ og i forhold til statoren orienterede statorstrømkomposanter Ir og Ij danne de tilsvarende i forhold til feltaksen orienterede statorstrømkomposanter ly og I-D· Dette kan demonstreres ved, at de af fig. 1 udledelige ligninger (1) = Ir/coS(j> + Iy*tg<J> (2) Ij = Ir*tg<}» + 1^./cos ψ opløses efter Ip og Ij eller efter Iw og 1¾.

Pig. 7 viser opbygningen af transformationskoblingen 10 til omformning af to orthogonale vektorkomposantspaaidinger til tilsvarende, dvs. den samme vektor beskrivende komposantspsaidinger i et trefaset system. Transformationskoblingen består af tre forstærkere, til hvilke tilføres de to med Ur og Uj betegnede komposantspændinger, ligesom ved diagrammet i fig. 1 akal den til komposanten Ur hørende akse falde sammen med den til komposanten 1¾ i trefasesystemet hørende akse. Omformningen sker ved hjælp af i og for sig kendte transformationsregler, i hvilket øjemed modstandene i additionsforstærkerne 44 - 46 har de i fig. 7 angivne modstandsforhold.

Pig. 8 viser den tilsvarende kobling til transformation af et trefaset komposantsystea %, Ug og UT til et tofaset, orthogonalt komposantsystem ved hjælp af to additionsforstærkere 47 og 48. En sådan transformationskobling kan anvendes ved anordningerne ifølge fig. 3 og 4 og er dér betegnet med 8.

Pig. 9 og 10 tjener til nærmere forklaring af den fasedrejende virkning af forsinkelsesled og kompensationen heraf. Et med 49 betegnet forsinkelsesled af første orden ligger fx. i statorkredsen på et vilkårligt sted mellem indstillingsindgangene for statorstrømmen og statorstrømmen selv og er vist som tilbagekoblet integrator med integreringstiden T. Forsirikelsestidskonstanten af dette led 49 svarer til tiden T og ville fx. være repræsentativ for asynkronmaskinens spredningsfelttidskonstant. Det kunne dog også dreje sig om et andet forsinkelsesled, som fx. ofte er nødvendigt til glatning af statorstrømmens faktiske værdi.

14774$ - 12 - I første ra&ke skal kun betragtes den æd fuldt optrukne linier omrammede del af forsirikelsesleddet 49 i statorkoordinatsystemet. Mellem den vektorielle indgangsstørrelse E og den vektorielle udgangsstørrelse A, der hver er fremstillet symbolsk ved to signalveje for de disse vektorer beskrivende vektor-komposanter består nu følgende vektorligning (3) 3-A = lj| Løsningen af denne vektorligning giver som resultat, at der ved en ændring af indgangsvektoren E med en differensvektor AE sker ændring af den oprindelige udgangsvektor A med en differensvektor ΔΑ, som ligger nøjagtig i retning af vektoren AE, og hvis størrelse tiltager med forsinkelsestidskonstanten T på størrelsen af differensvektoren AE. Udgpngsvektoren følger derved faserigtigt enhver forskydning af indgangsvektoren E.

Hvis derimod forsinkelsesleddet 49 betragtes i et i forhold til feltaksen orienteret koordinatsystem, hvorhos vinkelhastigheden af drejefeltet andrager Φ, fremkommer der mellem indgangsstørrelsen ΕΨ og ΑΨ følgende differentialligning ® dAf (4) ΕΨ - ΑΨ - jijiTAf = T ~få I blokdiagrammet i fig 9 giver dette sig tilkende ved, at der yderligere optræder et fiktivt modkoblingsled 50, hvorved ud^ngen ΑΨ ikke mere følger indgangen ΕΨ faserigtigt, og endvidere forårsages der også en størrelsesfejl. Denne indflydelse kan kompenseres ved, at der anbringes et korrekturled 51 med modsat virkning af modkoblingsleddet 50's. Dette korrekturled 51 må altså bevirke en drejningsstra&ning af indgangsvektoren i afhæigighed af udgangsvektoren, vinkel-hastigheden af drejefeltaksen Φ og den effektive tidskonstant T. Da virkningerne af leddene 50 og 51 ophæver hinanden, består der mellem indgangsvektoren ΕΨ og udgangsvektoren ΑΨ en til ligning (5) svarende relation. Hvis altså en komposant af vektoren ΕΨ fx. El forskydes vinkelret på feltet, sker der også en forskydning af udjspngsvektoren A i samme retning.

Pig. 10 viser de nærmere enkeltheder ved opbygningen af denne kompensationskobling. Det i fig. 9 med 49 betegnede forsinkelsesled er i fig. 10 anbragt i signalvejen til højre for linien I-I og består af en RC-kobling med kondensatorer C1 og modstande 2R1, så at dens tidskontant bliver T = R1 *G1. I hver af de 147745 - 13 - til indgangene E^ og 1¾ til forsinkelsesleddet hørende signalveje er anbragt en additionsforstærker 52 henholdsvis 53, hvis indgangsspændinger er betegnet med Ef og E2. E1 og E2 betyder her komposantspændinger af en vektor, hvorhos kompo-santretningeme er indbyrdes vinkelrette, og komposantretningen af E1 er drejet 90* i feltets drejningsretning i forhold til retningen af komposanten E2. Tilsvarende galder for retningerne af ud^ngskomposanteme og A2. Udgangsstørrelsen A2 er forbundet med en indgang til en multiplikator 55, hvis udgang tilføres subtraktivt til additionsforstærkeren 52, medens udgangsstørrelsen Α·| tilføres til multiplikatoren 54*s indgangsklemme 26 og indvirker additivt på additionsforstærkeren 53's indgang. Da de med udgangene fra multiplikatorerne 54 og 55 forbundne indgangsmodstande i forstærkerne 52 og 53 forholder sig til disses modkoblingsmodstande som 1:T, opnås der ved tilførsel af en med drejefeltaksens vinkelhastighed proportional speaiding til klemmen 28 en drejestrækning af den af komposanterne El og E2 bestemte indgangsvektor Εψ, der afhænger af udgangsvektoren, vinkelhastigheden af drejefeltaksen φ og forsinkelsesleddets tidskonstant. Det skal endnu bemærkes, at den ved korrektur leddet 51 bevirkede kompensation principielt kan overtages på et virkårligt sted langs signalvejen, når blot dette sted ligger i signalvejsretningen foran forsihkelsesleddet, og at det ligeledes ikke spiller nogen rolle, om denne kompensation sker i et i forhold til feltaksen orienteret eller i et i forhold til statoren orienteret koordinatsystem, således som dette allerede er blevet antydet ved beskrivelsen af anordningen ifølge fig. 4.

Eig. 11 viser et udførelseseksempel for en kobling til konstatering af drejefeltaksens vinkelhastighed, hvilken kobling ved anordningen ifølge fig. 4 er betegnet med 27. Til koblingens indgangsklemmer 57 og 58 er tilsluttet de to normerede, orthogonale feltkomposantspsaidinger. Disse klemmer er forbundet med to differentieringsled 59 og 60 samt med efter disse anbragte multiplikatorer 61 og 62, hvis udgangsspændinger subtraheres i en additionsforstærker 63. På grund af differentiationsvirkningen fremkommer der ved udgangen fra differentierings- leddet 59 spændingen -5>sin<j> og ved udgangen fra differentieringsleddet 60 spæn-• · dingen Φοοβφ, så at der dermed ved udgangsklemmen 56 fremkommer en spænding φ, som svarer til vinkelhastigheden af rotordrejefeltet.

Medens indstillings- eller styrevektoren ved anordningerne ifølge fig.

3 og 4 blev indført i indstillingsleddet i form af orthogonale vektorkomposan-ter, viser fig. 12 et eksempel, ved hvilket indstillingsvektoren ikke indføres 147745 - Η - ved hjælp af orthogonale komposanter, men efter størrelse og faseteliggenhed. Indstillingen af vektoren selv sker her ligesom før i fastlagte retninger parallelt med og vinkelret på den momentane drejefeltakse. De nominelle værdier af statorstrømvektorens vektorkomposanter indføres orienteret i forhold til feltaksen som orthogonale nominalværdier I* og 1^ i en komposantomformer 6 og afgives fra denne, som allerede forklaret i forbindelse med fig. 3, ved hjælp af udgangsspændingerne fra en vektoranalysator 5 som tilsvarende i forhold til stato-ren orienterede nominelle vektorkomposantværdier I* og I*. Naturligvis kunne der også her, som vist i fig. 4, overlejres en omdrejningstalregulator til omdrejningstalregulering, hvis udgangsstørrelse giver den nominelle vektorkomposant-værdi I*. Indstillingsleddet 2a og 2b består her af en mellemkredsvekselretter, i . hvis mellemkreds der fremtvinges en ved hjælp af en strømregulator 64 indpræget jævnstrøm Ig^. I dette øjemed indvirker strømregulatorens udgang på ensretteren 2a's strømindstillingsindgang på den måde, at der i jærastrømsmellemkred-sen til stadighed løber en strøm Ig-j, som er nøjagtig lige så stor som den til regulatoren 64 ved nominalværdiindgangen tilførte størrelse /1*/· Denne størrelse udtages fra udgangsklemmen 37 i en vektoranalysator 5', som har samme indre opbygning som den i fig. 5 viste kobling. Indgangsklemmeme 11 og 12 af denne vektoranalysator 5' er forbundet med komposantomformeren 6’s udgangsklemmer 19 og 20, ved hvilke de i forhold til statoren orienterede nominalværdier I* og I| af konposanterne af styrevektoren for statorstrømmen fremkommer. Størrelsen af denne styrevektor fremkommer således ved udgangsklemmen 37, medens der på lignende måde som ved vektoranalysatoren 5 til udgangsklemmerne 13 og 14 er tilsluttet normerede i forhold til statoren orienterede styrekomposantspændinger cos 3* og sine*, hvorhos vinklen 3* skal betyde nominalvinkelstillingen af sta-torstrømvektoren i forhold til statoraksen R. Vinklen 3 ville svare til den faktiske beliggenhed af statorstrømvektoren. Af komposantspændingeme cos3* og sin3* udarbejdes i en vinkelonkobler 65 en information om seks diskrete vinkel-stillinger per omdrejning af denne styrevektor, og disse informationer omformes til tilsvarende indstillingskommandoer til tænding af vekselretteren 2b's ventiler. Ved de med 68 - 75 betegnede udgangsklemmer i virikelomkobleren 65 fremkommer der tændingsimpulser, der styrer vekselretteren 2b*s ventiler således, at statorstrømvektoren følger seks diskrete virikelstillinger af den med komposant-spændingerne cos3* og sin3* beskrevne siyrevektor.

Foruden denne styring af statorvektorens fasebeliggenhed kan der være 147745 - 15 - anbragt en fasekorrekturregulator 74, som konstaterer enhver afvigelse af sta-torstrømvektoren fra de forskellige foreskrevne seks diskrete vinkelværdier, og som bevirker en tilsvarende fremdrejning af de fra virikelomkobleren 65 afgivne styreimpulser. Dermed kan ved kommatering betingede forsinkelser ved vekselret-terstyringen og eventuelle andre forsinkelser kompenseres.

Pig. 13-16 viser enkeltheder til styring af vekselretteren i en omretter med jævnstrømsmellemkreds. Denne vekselretter består ifølge fig. 13 af seks styrede hovedventiler S-j til Sg i drejestrømbrokobling, som hver ved positive tændimpulser i deres styrestrækninger g1 - gg kan styre til ledende tilstand, samt at seks over koramuteringskondensatorer med hovedventilerne parallelkoblede, styrede kommateringsventiler Sy - med tilhørende styrestrskninger grj - g·] 2· Ved tænding af en kommaterin^ventil slukkes den dermed parallelt anbragte hovedventil. De hertil nødvendige kommuteringsspeøidinger tilvejebringes af kommateringskondensatorerne, som sammen med de tilhørende statorfaseviklinger i asynkronmaskinen 1 danner svingningskredse. På ethvert tidspunkt er en af ventilerne S1 - og samtidig en af ventilerne S4 - Sg i ledende tilstand, så at den indprægede jævnstrøm til enhver tid gennemløber to faseviklinger.

Pig. 14 viser tændrækkefølgen af de enkelte hovedventiler. Der er her vist seks diskrete stillinger af den resulterende statorstrømvektor, som fremkommer ved tænding af de ved de enkelte vektorpile anførte ventiler. Por at sta-torstrømvektoren skal bevæge sig i urvisernes omløbsretning i spring på 60‘, måtte altså fx. først ventilerne S·) og Sg holdes i ledende tilstand, derefter ventilerne S2 og S^, derefter ventilerne S2 og S4 osv. Hvis der forefindes en kontinuerligt roterende styrevektor, skal hovedventilerne af symmetrigrunde tændes på den i fig. 14 angivne måde i de med I - TI betegnede virikelområder.

Pig. 15 viser den indre opbygning af den i fig. 12 med 65 betegnede virikelomkobler, som har til opgave af komposantspændinger cos3* og sinp* af den kontinuerligt roterende styrevektor at frembringe de ovenfor omtalte tændimpul-ser for hoved- og kommuteringsventilerne i vekselretteren indenfor virikelområ-derne I-VI. De til indgangsklemmerne 66 og 67 tilførte komposantspændinger cos3* og sin3* adderes i seks forstærkere 83 - 88 med forskellig vægt på en sådan måde, at der ved forstærkerudgangene optræder seks sinusspændinger, som er indbyr-des forsat I dette øjemed har koblingsmodstandene i de enkelte forstærkere de i fig. 15 angivne modstandsforhold. Bag hver af udgangene fra forstærkerne 83 -88 er indskudt en. grænseværdimelder, fx. i form af en i og for sig bekendt 147745 - 16 -

Schmitt-trigger, som ved et fra nul forskelligt indgangssignal E afgiver et konstant positivt udgangssignal A. Ved udgangene fra disse granseværdimeldere op- π står der derfor impulsfalger, som er indbyrdes forsat 3, og hvis varighed hver svarer til en halvperiode af de indvirkende vekselspeaidinger, dvs. en halv omdrejning af styrevektoren. Disse impulsf ølger er nærmere vist i fig. 16. Der er endvidere vist seks og-porte 89 til 94, som hver er påvirket af to graaisevasrdi-meldere, og som derfor ved deres udgang afgiver et signal, når udgangsspaaidin-gerne fra de to derpå indvirkende granseværdimeldere har en fra nul forskellig værdi. Som det let vil kunne ses af fig. 16, fremkommer der på denne måde ved vinkelomkobleren 65's udgangsklemmer 68-75 seks impulsfølger, som er indbyrdes ir 2ir forsat y og som har en varighed på -JT og som i den i fig. 15 angivne forbindelse med styregitrene g·] - g] 2 muliggør en tænding af hoved- og kommuteringsværdi-erne S-j - efter det i fig. 14 angivne skema.

Pig. 17 viser opbygningen af den i fig. 12 med 74 betegnede fasekorrek-turregulator, som ved sine udgangsklemmer 81 og 82 skal bevirke en hjælpepåvirkning til fremdrejning af styrevektoren. De normerede komposantspændinger cosø* og sinø* af den kontinuerligt roterende styrevektor indvirker på ind^ngsklem-merne 75 og 76, som er forbundet med indgangsklemmer 66' og 67' til en yderligere vinkelomkobler 95» der er udformet på samme måde som en del af vinkelomkobleren 65, og som derfor også har lignende ud^ngsklemmebetegnelser. De ved ud-gangsklemme me 75' og 70' samt ved indgangsklemmerne 69' og 72* optrædende im-pulsspsaidinger subtraheres i hver sin additionsforstærker 96 og 97. Forløbet af statorfasestrømmene Ir og Ig skulle nu svare til forløbet af de ved udgangene fra forstærkerne 96 og 97 optrædende spsaidinger Ig og Ig, dvs. faseviriklen mel- ‘K’ * lem Ir og Ir henholdsvis mellem Ig og Ig skulle blive nul. Med komposantspaaidin-* * gerne Ir og Ig af styrevektoren og komposantspsaadingeme Ir og Ig af stator-strømvektoren dannes ved hjælp af to multiplikatorer 98 og 99 samt en additionsforstærker 100 det ydre (vektorielle) produkt af disse to vektorer. Sker der nu ved hjælp af en efterfølgende kvotientdanner 101 en normering med størrelsen af statorstrømvektoren /1*/» der, som vist i fig. 12, kan afgives fra udgangen fra véktoranalysatoren 5'» fremkommer der ved udgangen fra kvotientdanneren 101 en størrelse, som er proportional med sinus til vinklen mellem den indførte styrevektor og statorstrømvektoren. Denne størrelse indvirker på indgangen til en in-tegrator 102, som er forbundet med indgangene til to multiplikatorer 105 og 104.

Hvis indgangsklemmen 75 forbindes direkte med den anden indgang til mltiplika- 147746 - 17 - toren 104 og indgangsklemmen 76 forbindes æd den anden indgang til multiplikatoren 103 over en inverteringsforstærker 107, og tager man i betragtning at udgangsstørrelserne ved klemmerne 82 og 81 i fasekorrektur regulatoren 74, som vist i fig. 12, indvirker additivt på virikelonikobleren 65's indgange 66 og 67, drejes den ved indgangen til virikelomkobleren 65 virksomme styrevéktor ved hjælp af in-tegratorens udgangsspænding fremad i feltet drejningsretning, indtil integrato-ren 102's indgangsstørrelse, dvs. vinkeldifferensen mellem styrevektoren og den faktiske værdi af statorstrømvektoren, er blevet nul.

Pig. 17 viser endnu en mulighed til direkte konstatering af fasevinklen mellem styrevektoren cg statorstrømvektoren. Denne mulighed består i, at et fx. ifølge tysk fremlæggelsesskrift 1 179 634 kendt fasevinkelmåleapparat påvirkes ved sin indgang med udgangsspændingen fra forstærkeren 96 samt fra sekundærvik-lingen i den fasestrømmen konstaterende strømtransformator, og den i fig. 17 med 108 betegnede koblingsbro bringes i de med punkterede linier antydede, lodrette stilling. I anordningen ifølge fig. 17 bliver så udgangsklemmerne 69* og 72' tilligemed de foran disse anbragte elementer unødvendige sammen med elementerne 97, 98, 99, 100 og 101. Den principielle virkemåde ældres ikke herved. Den eneste forskel er, at indgangen til integratoren 102 nu påvirkes med en størrelse, som er direkte proportional med fasevinklen mellem styrevektoren og statorstrømvektoren.

Til tilpasning af intergralregulatoren 102’s reguleringshastighed efter den foreliggende vinkelhastighed kan der i dens indgangskreds være anbragt en multiplikator 105, til hvis indgangsklemme tilføres en med rotorfeltets vinkelhastighed proportional størrelse.

I tilfælde, hvor der på luftspaltefeltets komposantspændinger er overlejret svingningsdele med højere frekvens, såkaldte overbølger, fx. på grund af noterne i rotoren, bør der sørges for en eliminering af disse overbølger. Hvis man udfører en glatning ved hjælp af kendte RC- eller KL-forsirikelsesled, må man · tillige tage med i købet, at disse led principielt også forvrænger grundbølgens fasebeliggenhed og amplitude. Ved en vektorregulering, hvor en vektor skal fastslås så nøjagtigt som muligt ved hjælp af to vektoren beskrivende komposantspæn-dinger, er denne metode således udelukket.

Derimod kan man ifølge en videre udformning af opfindelsen løse den opgave at foretage faserigtig gLatning af feltkomposantspæidingerne, hvis der er anbragt en overbølgefri tofasegenerator, hvis frekvens er bestemt af udgangen 147745 - 18 - fra en Pi-regulator, hvis indgang er påvirket af en størrelse, der afhænger af en af differensen mellem vektorens fasevinkel og fasevinklen af den af tofase-generatoren dannede vektor. Grundtanken består således i at påvirke fasevinklen af en tofasegenerator, der afgiver en overbølgefri vektorkomposantspaaiding, på en sådan måde, at dennes forskel til fasevinklen af den overbølgebehæftede vektor i gennemsnit forsvinder, hvorved de af de overlejrede overbølger forårsagede variationer kan adskilles fra tidsmasssige forandringer af selve grundbølgen og glattes for sig selv.

Tofasegeneratoren kan under undgåelse af roterende dele ifølge en videre udformning af opfindelsen bestå af to bag hinanden koblede integratorer, foran hver af hvilke er indskudt en multiplikator.

Dannelsen af en af den førnævnte differensvirikel afhængig størrelse kunne i og for sig ske med kendte analogt eller digitalt arbejdende komponenter som fx. furiktionsdrejemeldere eller fasevinkelmåleapparater. En særlig enkel mulighed til dannelse af den af differensvinklen afhængige størrelse opnås ifølge en videre udformning af opfindelsen med fire multiplikatorer, som er påvirket af vektorkomposantspændingerne og af udgangsspændingerne fra to fasegeneratorer, og hvis udgangsspændinger tilføres til to additionsforstærkere på en sådan måde, at der ved disses indgange opstår størrelser, som er proportionale med differens-vinklens sinus og cosinus, og som til dannelse af en med differensviriklens tangens proportional størrelse tilføres til en kvotientdanner.

Eig. 18 viser anvendelsen af glatningsindretningen ifølge opfindelsen, fx. ved en anordning ifølge fig. 2, fra hvilken henvisningsbetegnelserne for overensstemmende dele er overtaget.

De ved korrekturleddet 4’s udgang optrædende, endnu med de hovedsagelig af rotorens noter forårsagede overbølger behæftede komposantspændinger af den med rotoren roterende drejefeltvektor tilføres til indgangsklemmerne 108 og 109 af det nedenfor nærmere beskrevne gLatningsled G ifølge opfindelsen, som omformer disse spændinger faserigtigt til to overbølgefri, statororienterede vektor-komposantspøaidinger, som beskriver en stadig i retning af den momentane dreje-feltakse visende enhedsvektor Ψ = e^. De med cos<j> og sin<j) betegnede udgangsspændinger fra glatningsleddet G tilføres til en med 6 betegnet komposantomfor-mer (KW), som med to i forhold til rotordrejefeltaksen orienterede indgangsstørrelser b og w danner to tilsvarende i forhold til statoren orienterede vektor-komposanter for statorstrømmen. Komposantomformeren 6 består, som allerede for- 147745 - 19 - klaret i forbindelse med fig. 6, af fire multiplikatorer og to additionsforstærkere og afgiver ved sin udgangsklemme 112 en spænding med størrelsen bcos<f> -wsin<|> og ved sin udgangsklemme 113 en spænding med størrelsen bsin$ + wcos<|>, som over et mellemled 7, fx· til omformning af toaksede komposanter til treaksede komposanter, føres til indstillingsleddet 2's indstillingsind^nge.

Til forklaring af opfindelsens principielle virkemåde henvises først til vektordiagrammet i fig. 19, som viser en forindstillet plan vektor E, fx. en drejevektor, med fasevinklen ε i et retvinklet faststående koordinatsystem med akserne r og j, hvis i retning af koordinatakserne faldende vektorkomposanter er betegnet med E1 og E2. Vektorkomposanterne skal nu foruden en grundsvingning også indeholde en oversvingning, hvilket vektorielt kan fremstilles således, at den forindstillede drejevektor E er sammensat af en med Eg betegnet grundbølge-vektor og en omkring dennes spids roterende overbølgevektor EQ. Hvis man betegner fasevinklen af grundvektoren Eg med sg, vil differensviriklen mellem vektoren E's fasevirikel ε og fasevinklen sg af vektoren Eg periodisk bevæge sig mellem værdierne +6max og så at dens tidsmæssige middelværdi er nul. Omvendt kan man sige, at hver vektor A med fasevinklen a, hvis fasevirikeldifferens ε - α til faseviriklen af den forindstillede vektor E i gennemsnit forsvinder, altid må vise i retning af grundbølgevektoren Eg, hvorhos dette udsagn gelder uafhængigt af størrelsen og vinkelhastigheden af den forindstillede vektor E og af størrelsen og vinkelhastigheden af vektoren EQ, dvs. af den påfaldende overbølges ordens-tal, og også er rigtigt ved samtidig optræden af flere overbølger.

Eig. 20 viser et blokdiagram af en på denne erkendelse baseret gLat-ningsindretning ifølge opfindelsen. Den indeholder en overbølgefri tofasegenera-tor 114 af i og for sig kendt konstruktion, som afgiver udgangsspændinger, der er betegnet med sina og cosa. Fasevinklen a af den af tofasegeneratoren afgivne vektorstørrelse er proportional med tidsintegralet af den til dens indgangsklemmer 128 tilførte indgangsstørrelse o, som på sin side udgør udgangssignalet fra en Pi-regulator 115· Pi-regulatoren 115's udgangssignal bestemmer således vinkelhastigheden af den af tofasegeneratoren afgivne vektorstørrelse og dermed frekvensen af de tilsvarende udgangsspændinger. De ved klemmerne 10 og 11 optrædende sinusformede og cosinusformede spændinger beskriver en enhedsvektor (værdi 1) med faseviriklen a. Til et vektorielt raultipliceringsled 116, som i sin opbygning svarer til den ovenfor omtalte komponentomformer 6, tilføres komposantspasi-dingerne af denne enhedsvektor såvel som komposantspændingerne E1 og E2 af den 147745 - 20 - til udglatning bestemte vektor E = /E/e^e på en sådan måde, at der ved multipli-ceringsleddet 1161 s udgangsklemmer 117 og 118 opstår to spajidinger, som er proportionale med størrelsen /E/ af indgangsvektoren E og sinus henholdsvis cosinus af differensvinklen ε - α. Hvis udgangsklemmen 118 forbindes med divisorind^n-gen og udgangsklemmen 117 med dividendind^ngen til en kvotientdanner 119, opstår der ved dennes udgang en med tangens af differensvinklen ε - α proportionale spaaiding, hvorhos en mellem klemmen 118 og divisorindgangen indskudt diode 120 sørger for en entydig sammenhæng mellem indgangs- og udgangsspændingen af kvotientdanneren 119 i et område af differensviriklen ε - α mellem -ir og +ir, idet udgangsstørrelsen fra kvotientdanneren 119 ved positive værdier af den ved klemmen 119 optrædende spænding har en med tangens til differensvinklen e - α proportional spænding, men i øvrigt har en af den apparattekniske udformning af kvotientdanneren 119 bestemt maksimal udgangsværdi, hvis fortegn stemmer overens med fortegnet af sinusfunktionen af differensvinklen e - α.

Virkemåden af den hidtil beskrevne indretning er følgende: PI-regulato-ren 115 vil på kendt måde ved forandring af sin udgangsstørrelse α og dermed af tofasegeneratoren114's fasevinkel arbejde hen mod tilvejebringelsen af en stationær tilstand, som er opnået, når indgangsstørrelsen til Pi-regulatoren forsvinder i gennemsnit. Indgpngsstørrelsen til Pi-regulatoren 115 vil så variere periodisk omkring værdien nul mellem værdierne ±tg6. Por udgangsstørrelsen fra Pi-regulatoren 115 fremkommer en tilsvarende variation, som dog i praksis kan af dampes vilkårligt stærkt, hvis dens proportionalforstærkning vælges tilstrækkelig lille og dens efterstillingstid tilstrækkelig stor. Dæmpningen af disse af overbølgerne fremkaldte svingninger er givet ved, at der mellem tofasegenerato-ren 114's indgangsstørrelse og den af to udgangsspændinger fra tofasegeneratoren 114 repræsenterede fasevinkelværdi α består en integral sammenhæng. På denne måde vil den af udgangsspændingerne ved klemmerne 110 og 111 beskrevne vektor med hensyn til fasebeliggenhed kun svinge ganske svagt omkring beliggenheden af grundbølgevektoren Eg, så at den af spændingerne ved klemmerne 110 og 111 beskrevne enhedsvektor praktisk taget viser i retning af grundbølgevektoren Eg.

Ved denne udlignede tilstand repræsenterer imidlertid den ved klemmen 118 optrædende spænding /E/cos(e - o) altid projektionen af indgangsvektoren E på grundbølgevektoren Eg, hvis størrelse varierer periodisk med værdien af grundbølge-véktoren Eg. Med et forsirikelsesled af anden orden, bestående af en integrator 122, hvis udgangssignal er modkoblet til indgangen til en foran den anbragt PI- - 21 - ί4774δ forstærker 121, kan den i udlignet tilstand af Pi-regulatoren 115 med værdien af grundbølgevektoren varierende spsaiding ved klemmen 118 glattes tilstrækkeligt stærkt, så at der ved integratoren 122's udgang 123 forefindes en spænding, som nøjagtigt svarer til størrelsen af grundbølgevektoren Eg. Det er hensigtsmæssigt, hvis Pi-forstærkeren 121's og integratoren 122's karakteristika stemmer overens ned de tilsvarende elementer 115's og 114*s karakteristika, så at de tilsvarende signalvejsafsnit udviser samme overgangsforhold. Hvis kLemmen 123 forbindes med indgangene til to multiplikatorer 124 og 125, til hvis andre indgange tofasegeneratoren 114's udgangsklemmer 110 og 111 er tilsluttet, fremkommer der ved glatningsleddets udgangsklemmer 126 og 127 to spændinger Aj og A2, som svarer til de retvinklede komposanter af grundbølgevektoren Eg, som dermed er faserigtigt og amplituderigtigt fremstillet.

I fig. 21 er vist en apparatteknisk realisering af gLatningsindretningen ifølge fig. 20, hvorhos der for ens virkende elementer er benyttet samme henvisningsbetegnelser. Til klemmerne 108 og 109 er tilsluttet komponentspsaadin-gerne El = /E/cose og E2 = /E/sine, og disse speaidinger indvirker på den ene indgang til multiplikatorer 130 og 131 henholdsvis 132 og 133· Den anden indgang til multiplikatorerne 130 og 132 er forbundet med tofasegeneratoren 114's udgangsklemme 110 medens de to andre indgange til multiplikatorerne 131 og 133 er forbundet med klemmen 111. Udgangen fra multiplikatorerne 130 og 133 tilføres additivt over hver sin modstand med størrelsen R til en additionsforstærker 134, medens udgangen fra multiplikatorerne 132 og 131 tilføres subtraktivt til en y-derligere additionsforstærker 135· De to additionsforstærkere 134 og 135 er modkoblet med en modstand af størrelsen R, og summen af de med deres med - og + betegnede indgang forbundne ledeværdier er altid den samme. Kvotientdanne ren 119 er udformet som en over en multiplikator 136 modkoblet forstærker, som i sin ikke koblede tilstand har en meget stor tomgangsforstærkning, og hvis indgang er forbundet med klemmen 117· Dens minusindgang udgør derfor dividendindgangen, medens den anden, med dioden 120's katode forbundne indgang udgør divisor åndingen. Kvotientdanneren 119*s udgangssignal indvirker på Pi-regulatoren 115, der er udformet som en med et RC-led modkoblet forstærker, og hvis udgangssignal tilføres til tofasegeneratoren 114's frekvensindstillings indgang 128.

Dioden 120 tjener som ovenfor omtalt, til kun at lade de positive værdier af de ved kLemmen 118 optrædende speaidinger indvirke på multiplikatoren 136, hvilken spænding føres over Pi-forstærkeren 121 og en integrator 122, hvis 147745 - 22 - udgang over en inverteringsforstærker 137 er modkoblet på Pi-forstærkeren 121' s indgang. Integratoren 122 og Pi-forstærkeren 121 er her ligeledes udformet som kapacitivt henholdsvis ohmsk-kapacitivt modkoblede forstærkere. Det ved klemmen 123 fremkommende udgangssignal fra integratoren 122 indvirker på den ene indgang til to yderligere multiplikatorer 124 og 125, hvis anden indgang er forbundet med klemmerne 110 og 111 i tofasegeneratoren 114· Til besparelse af forstærkerelementer kan det af additionsforstærkeren 135 bestående blandingsled være sammensluttet med kvotientdanneren 119 på den måde, at udgangsspændingerne fra multiplikatorerne 131 og 132 i stedet for som vist at subtraheres fra hinanden i en særskilt forstærker subtraheres i indgangskredsen af kvotientdannerens forstærker. Denne modifikation foretrækkes i de tilfælde, hvor der ikke lægges nogen særlig værdi på en let tilgeaigelighed til /E/sin(s - a).

Ved modifikationen af koblingen ifølge fig. 21, som fremkommer, når med 38 og 39 betegnede koblingsbroer bringes i de med stiplede linier viste lodrette stillinger, er der med den over Pi-regulatoren 115 førende signalvej parallelkoblet en yderligere signalvej for udgangssignalet fra kvotientdanneren 119, hvilken vej fører over to modsat i serie anbragte zenerdioder 140. Disse zener-dioders gennemslagsspændinger er således valgt, at de ved en udgangsspænding fra ΤΓ kvotientdanneren, som svarer til en virikeldifferens ε - α på ca. jj, bliver ledende og derved tillader den til tofasegeneratoren tilførte indstillingsstørrelse at efterstille tofasegeneratorens fasevirikel til middelstillingen af ind-gan^vektoren E med langt større hastighed, end hvis kun Pl-regnlatoren 115 virkede alene. Denne ved større virikeldifferenser progressive indvirkning af fre-kvensindstillingsindgangen til tofasegeneratoren 114 sikrer, at tofasegeneratorens vektorer også ved større nødvendige frekvensændringer ikke mister følingen med indgangsvektoren E, således at en klipning forhindres. Den beskrevne variant er navnlig hensigtsmæssig ved anvendelseseksemplet ifølge fig. 1, hvor der driftsmasssigt kan optræde betydelige frekvensændringer.

Hvis der forefindes en til indgangsvektorens vinkelhastighed henholdsvis til frekvensen af dens komposantspeaiding i hvert fald tilnærmelsesvis svarende størrelse - ved anvendelseseksemplet ifølge fig. 18 ville dette fx. være asynkronmaskinen l's rotoromdrejningstal - kan der ved tilkobling af en forstyrrelsesstørrelse opnås en yderligere fremskyndelse af fasevirikelefterstillingen, idet denne størrelse tilføres til klemmen 142 og således virker yderligere på tofasegeneratorens frekvensindstillingsindgang 128.

1477 45 - 23 -

Pig. 22 viser et udførelseseksempel for en med statiske midler arbejdende tofasegenerator. Denne består af to bag hinanden koblede integratorer 143 og 144, foran hver af hvilke der er anbragt en multiplikator 145 henholdsvis 146· Multiplikatoren 144's udgangssignal er tilbagekoblet til den foran integra-toren 143 anbragte multiplikator 145· Hvis der til den på de andre indgange til multiplikatorerne 144 og 145 indvirkende indgangsklemme 128 tilføres et signal . da af størrelsen α = fremkommer der ved integratoren 143's udgang en spænding, som er proportional med sina, og ved integratoren 144's udgang fremkommer en størrelse, som er proportional med cosa. De ved udgangsklemmerne 110 og 111 optrædende spændinger er altså til enhver tid proportionale med cosinus af tidsintegralet af den ved indgangsklemmen 128 optrædende spsaiding. Por at amplituderne af det ved klemmerne 110 og 111 fremkommende sinus-cosinus-par altid skal være konstante, er integratoren 144 forsynet med en afdsanpende tilbagekobling i form af en tilbagekoblingsmodstand 147, som påvirker den af de to bag hinanden i kreds koblede integratorer 143 og 144 bestående svingningsdygtige struktur til tiltagende svingninger. Så snart disse imidlertid kommer op på tærskelværdien for to med modsat polaritet forspændte dioder 148 og 149, som er tilsluttet til to potentiometerudtag på et symmetrisk fødet potentiometer 150, hvis midte er forbundet med integratoren 144's udgang, bliver en modkobling virksom, som begrænser spændingsamplituden til disse dioders forspaaiding, så at der derved opnås en amplitudestabilisering af udgangsspændingen ved klemmerne 110 og 111.

Fordelagtige anvendelsesmuligheder for denne gLatningsindretning hestår ikke hlot ved den ovenfor omtalte vektorkomposantstyring af drejefeltmaskiner.

Den kan også generelt anvendes overalt, hvor der er behov for ved et vilkårligt overhølgehehæftet flerfasespændingssystem at frembringe dettes grundbølge fase-rigtigt eller anrplituderigtigt eller begge dele. Ethvert flerfasesystem beskriver nemlig en vektor og kan derfor også fremstilles ved komposanterne af et to-fasegystem, hvorved indgangsstørrelserne for grundbølgefiltret ifølge opfindelsen således står til disposition. Af særlig betydning er det, at dette grund-bølgefilter er i stand til at arbejde efter sin bestemmelse ved enhver grund-bølgefrekvens inklusive frekvensen nul.

Således kan gLatningsindretning ifølge opfindelsen også anvendes ved synkronisering af net for derved at få et overhølgefrit fasetro billede af netspændingens faktiske værdi henholdsvis af netspændingsvektoren. Med samme fordel kan opfindelsen også anvendes til glatning af syrikroniseringsspændingerne i sty- U7746 - 24 - resæt til faseanskæringsstyrede strømrettere. Da denne synkroniseringsspænding sædvanligvis afledes fra netspasidingen, er også her en faseren undertrykkelse af overbølgerne vigtig til sikring af det samme tsendingstidspunkt under hver halvbølge.

Den ovenfor beskrevne opfindelse gør det muligt ved asyrikronmaskindrift at opfylde fordringen om hurtig og indbyrdes uafhængig indstillelighed af de drejningsmomentdannende størrelser mindst lige så godt og lige så enkelt som hidtil ved jævnstrømsmaskindrift. Ved at erstatte en jævnstrømsmaskine med en asyhkronmaskine opnår man imidlertid betydelige fordele som følge af asynkronmaskinens forøgede driftssikkerhed og dens ringe behov for tilsyn og pasning.

Claims (17)

147745 - 25 -

1. Fremgangsmåde til styring eller regulering af navnlig vekselretterføde-de asynkronmotorer, hvis statorstrøm under "bestemmelse af luftspaltefluxen bringes i afhængighed af to elektriske størrelser, kendetegnet ved, at man til indstilling af blind- og nyttestrøm hver for sig, under anvendelse af to statororienterede feltkomposanter (σοβφ, βίηφ) transformerer to feltakseoriente-rede størrelser (b, w henholdsvis Ig, I*), som beskriver en indstillingsvektor, til to den samme indstillingsvektor beskrivende, statororienterede vektorkompo-santer, der anvendes som styrestørrelser (ir, i^) eller som reguleringsreferenceværdier (I*, I*) for statorstrømmen.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at både de statororienterede feltkomposanter (οοβφ, βϊηφ) og de med de feltakseorienterede størrelser (b, w) dannede, statororienterede vektorkomposanter (ir, ij henholdsvis I*, I*) parvis danner rette vinkler med hinanden.

3· Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at de feltakseorienterede størrelser (b, w) er bragt i afhaaigighed af differensen mellem nominalværdierne og de faktiske værdier af de feltakseorienterede stator-strømkomposanter, hvorhos disse faktiske værdier dannes af på hinanden vinkelrette, statororienterede feltkomposanter (οο3φ, 8ίηφ) og på hinanden vinkelrette, statororienterede statorstrømkomposanter (lr, Ij), (fig. 4)· 4* Fremgangsmåde ifølge krav 1 -3, kendetegnet ved, at mindst én af de feltakseorienterede størrelser (w) eller af de feltakseorienterede sta-torstrømkomposantreferencevserdier (1$) er bragt i afhængighed af differensen mellem et forud indstilleligt nominelt omdrejningstal (n*) og det faktiske omdrejningstal (n) af asynkronmotoren.

5· Kredsløb til styring eller regulering af navnlig vekselretterfødede a- syrikronmotorer ved fremgangsmåden ifølge krav 1, ved hvilken statorstrømmen styres ved hjælp af et styreapparat, som er påvirket af en indretning til måling af luftspaltefluxen i asyhkronmotoren og af yderligere driftsstørrelser i asynkronmotoren, kendetegnet ved en komposantomformer (6) bestående af to additionsforstærkere (38, 39) og fire multiplikatorer (40 - 43), til hvilke der fra en vektoranalysator (5) er tilført parvis normerede, statororienterede felt-komposantspændinger (οοβφ, βίηφ) samt feltakseorienterede indstillingsvektorkom- 147745 - 26 - posantspændinger (b, w henholdsvis I|, I*), hvorhos udgangene fra hvert par er forbundet med hver sin forstærkerindgang, og vektoranalysatoren (5) består af to hver ved hjælp af en multiplikator (28, 29) modkoblede forstærkere, til hvis indgange er tilført spaaidinger, som er proportionale med de statororienterede feltkomposanter og frembragt af to 90* forsat på ahkeromkredsen anbragte Ball-sonder, hvilke forstærkeres kvadrerede udgangsspændinger adderes og sammenlignes med en konstant størrelse ved indgangen til en regulator, fortrinsvis en integralregulator (35), hvis udgang er tilsluttet til den ene indgang til hver af de to multiplikatorer, hvorhos komposantomformerens (6) udgangsstørrelser er tilført enten som indstillingsstørrelser (ir, ij) til et strømindstillingsorgan (7, 10. eller som referenceværdier (i*, I*) til indretninger til regulering af sta-torstrømmen.

6. Kredsløb ifølge krav 5, kendetegnet ved, at regulatorens (35) udgang er ensidigt begrænset til nul.

7· Kredsløb ifølge krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at de felt- akseorienterede indstillingsvektorkomposanter (b, w) er bestemt af udgangssignalerne fra to strømregulatorer (22), hvis faktiske værdier består af udgangssignalerne fra en yderligere komposantomformer (21), til hvis indgang de statorori-enterede feltkomposantspændinger (eos<j>, sin<|>) og de statororienterede strømkom-posantspændinger (lr, I-j) er tilført, (fig. 4).

8. Kredsløb ifølge krav 5 eller 6 til asyhkronmotorer, som af en mellem- kredsvekselretter fødes med påtrykt jævnstrøm, kendetegnet ved, at komposantomf ormerens (6) udgang er forbundet med en yderligere vektoranalysator (5*)» hvis reguleringsudgang er forbundet med referenceværdiindgangen til en regulator (64) for mellemkreds jævnstrømmen (lg-|), og hvis forstærkerudgangsspændinger (eos3*, sin3*) er tilsluttet direkte og/eller over en yderligere regulator til en virikelomkobler (65) for vekselretterens (2b) styregitre, hvorhos vin-kelomkobleren indeholder seks med deres indgange til vektoranalysatorens (5') udgange forbundne additionsforstærkere (83 - 88) til frembringelse af seks indbyrdes 60* faseforskudte vekselspaaidinger, som over hver sit tærskelværdiled og hver sin portkreds (89 - 94) er tilført til vekselretterens styregitter (g-| - «12)·

9· Kredsløb ifølge krav 8, kendetegnet ved, at virikelomkoble- rens indgang yderligere er påvirket af udgangsspændingen fra en fasekorrektur-regulator (74) for statorstrømvektorens virikelstilling. 147745 - 27 -

10. Kredsløb ifølge krav 9, kendetegnet ved, at fasekorrektur-regulatoren indeholder en integrator (102), til hvilken er tilført en af vinkeldifferensen mellem en af komposantspaaidingerne (cosB*, sing*) ved vektoranalysatorens (5') udgang bestemt styrevektor og af statorstrømvektoren afhaaagig størrelse, og hvis udgangsspænding er tilsluttet til en indgang til et af to multiplikatorer (103, 104) og en inverteringsforstærker (107) bestående fasedre-3eled til drejning af den ved virikelomkoblerens (95) indgang virksomme styrevektor (fig. 17)·

11. Kredsløb ifølge krav 10, kendetegnet ved, at der i integra-torens (102) indgangskreds er anbragt en multiplikator (105), til hvilken er tilført en med feltets vinkelhastighed proportional størrelse (φ).

12. Kredsløb ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der til faserigtig gLatning af feltkomposantspændingerne er anbragt en overbølgefri tofasegene-rator (114), hvis frekvens er bestemt af udgangen fra en Pi-regulator (115), hvis indgang er påvirket af en af differensen mellem vektorens (E) fasevihkel (ε) og den af tofasegeneratoren dannede vektors (A) fasevihkel (a) afhængig størrelse, (fig. 20).

13· Kredsløb ifølge krav 12, kendetegnet ved, at tofasegeneratoren (114) består af to serieforbundne integratorer (143, 144), foran hver af hvilke er indskudt en multiplikator (145, 146).

14· Kredsløb ifølge krav 12 eller 13, kendetegnet ved fire multiplikatorer (130 - 133), som er påvirket af vektorkomposantspændingerne og af tofasegeneratorens (114) udgangsspændinger, og hvis udgangsspændinger er således tilført til to additionsforstærkere (134, 135), at der ved disses udgange fremkommer størrelser, som er proportionale med sinus og cosinus til differensvink-len (ε - α), og som til dannelse af en med differensviriklens tangens proportional størrelse er tilført til en kvotientdanner (119), (fig. 21).

15· Kredsløb ifølge krav 14, kendetegnet ved, at kvotientdanne-rens (119) divisorindgang kun er påvirket af positive værdier af den tilførte additionsf orstærkerudgangsspænding.

16. Kredsløb ifølge krav 14, kendetegnet ved, at tofasegeneratorens (114) frekvensindstillingsindgang (128) over to modsat serieforbundne ae-nerdioder (140) yderligere er påvirket af kvotientdannerens udgangsspænding.

17. Kredsløb ifølge krav 14-16 med amplituderigtig gLatning, kendetegnet ved, at udgangssignalet fra den til kvotientdannerens (119) divisor-