DE3114176C2

DE3114176C2 -

Info

Publication number: DE3114176C2
Application number: DE19813114176
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Landeck
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Alstom Anlagen und Automatisierungstechnik GmbH
Priority date: 1981-04-03
Filing date: 1981-04-03
Publication date: 1988-04-07
Also published as: DE3114176A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement according to the Preamble of claim 1.

Eine solche Schaltungsanordnung ist durch die DE-OS 24 18 322 bekannt.Such a circuit arrangement is through DE-OS 24 18 322 known.

Bei dieser bekannten Anordnung arbeitet der die Frequenz des Maschinen stromrichters bestimmende Frequenzregler nicht im Sinne eines Soll- Istwertvergleichs. Vielmehr dient ihm die Vorgabe des Istwerts der Klemmenspannung der Asynchronmaschine zur lastabhängigen Nachführung der Frequenz entsprechend einer Spannungs-/Frequenz-Kennlinie.In this known arrangement, the frequency of the machine works frequency regulators not determining in the sense of a target Actual value comparison. Rather, the specification of the actual value of the Terminal voltage of the asynchronous machine for load-dependent tracking the frequency corresponding to a voltage / frequency characteristic.

Belastet man die Asynchronmaschine, so vergrößert sich der Schlupf, de in der Maschine fließende, eingeprägte Strom teilt sich in eine Wirk- und Blindkomponente auf, wobei sich die Magnetisierung der Maschine und damit die innere EMK und der Spannungsistwert verringern. Infolge der Schwächung der Magnetisierung im ersten Augenblick der Belastung tritt eine Energiependelungen bei der Maschine hervorrufende Verschiebung der Momentenkennlinie der Asynchronmaschine ein.If the asynchronous machine is loaded, the slip increases The impressed current flowing in the machine divides into an active and Blind component, whereby the magnetization of the machine and thus reducing the internal EMF and the actual voltage value. As a result of Weakening of the magnetization occurs at the first moment of stress a shift in the machine causing energy fluctuations Torque characteristic of the asynchronous machine.

In Fig. 1 ist diese Verschiebung dargestellt. Der Verlauf des Drehmoments M über der Drehzahl n ist einmal für den Nennfluß (Φ = Φ _N) und einmal für einen geringeren Fluß (Φ < Φ _N) aufgetragen. Für das Nenn-Drehmoment Mo ist der Drehzahleinbruch Δ n bei einer Schwächung des Maschinenflusses wesentlich größer als bei Nennfluß. Außerdem reduziert sich das Kippmoment M _Kipp so, daß bei dynamsicher Belastung die Asynchronmaschine kippen kann, bevor der Regelkreis eine Erhöhung des Stromes und damit eine Ver besserung der Magnetisierung vorgibt.This shift is shown in FIG. 1. The curve of the torque M over the speed n is plotted once for the nominal flow ( Φ = Φ _N ) and once for a lower flow ( Φ < Φ _N ). For the nominal torque Mo , the drop in speed Δ n is considerably greater when the machine flow is weakened than at nominal flow. In addition, the tipping moment M _Kipp reduced so that in the asynchronous load dynamsicher can tilt, before the control loop improving an increase in the current and thus the magnetization Ver dictates.

Ferner führen Nachladeströme in den zur Kommutierung bei Maschinen stromrichtern vorhandenen Kommutierungskondensatoren zur Instabilität des Antriebes, da diese Ströme die Magnetisierung der Maschine verringern. Eine Stabilisierung mit Hilfe der Reglerschaltung ist nur bedingt möglich. Furthermore, recharge currents lead to commutation in machines existing commutation capacitors for instability of the drive, since these currents reduce the magnetization of the machine. Stabilization with the help of the controller circuit is only possible to a limited extent.

Weiterhin treten beim Entlasten der Asynchronmaschine Spannungs spitzen auf. Die Regelung hält den ursprünglichen Laststrom nämlich solange aufrecht, bis die relativ langen Reglerzeitkonstanten eine Ver ringerung des Stromes zulassen. In der Zwischenzeit ist die Maschine stark übersättigt, d. h. es treten hohe Spannungen an den Klemmen auf, die unter Umständen zu einer Zerstörung des Antriebes führen.Voltage also occurs when the asynchronous machine is relieved point up. The regulation keeps the original load current upright until the relatively long controller time constant ver Allow current to decrease. In the meantime, the machine is heavily oversaturated, d. H. there are high voltages at the terminals, which may lead to the destruction of the drive.

Um die erwähnten Energiependelungen abzuschwächen, ist bei der Schal tungsanordnung nach der zuvor erwähnten DE-OS 24 18 322 ein zusätz liches Dämpfungsglied vorgesehen, das jedoch nur von den Größen der Motorspannung und des Motorstromes beeinflußt wird. Insoweit werden diejenigen Pendelanregungen, die durch die Nachladeströme bei den Kommutierungskondensatoren auftreten, gar nicht erfaßt, so daß sie auch nicht ausgeregelt werden können.To mitigate the energy swings mentioned, the scarf line arrangement according to the aforementioned DE-OS 24 18 322 an additional Lich attenuator provided, but only by the sizes of the Motor voltage and motor current is affected. So far those pendulum excitations caused by the recharge currents at the Commutation capacitors occur, not detected at all, so they can also not be corrected.

Durch die DE-OS 29 19 852 ist es bekannt, mittels einer dynamisch wirksamen Frequenzvorgabe über einen Frequenzregler mit unterlagerten Regelkreisen Pendelungen zu dämpfen. Dabei ist eine Rechenschaltung zur Ermittlung des dem jeweiligen Lastzustand entsprechenden Flußvektors für die Beeinflussung eines Lastzustandsreglers vorgesehen. Derartige Rechenschaltungen sind aufwendig.From DE-OS 29 19 852 it is known by means of a dynamic effective frequency specification via a frequency controller with subordinate Control loops dampen oscillations. There is an arithmetic circuit to determine the flow vector corresponding to the respective load condition intended for influencing a load state controller. Such Arithmetic circuits are complex.

Aus der US-PS 35 46 551 ist eine Steuerschaltung bekannt, die ebenfalls einen Betrieb erlaubt, bei dem die Umrichterfrequenz der Spannung nach geführt ist und zur Dämpfung von Schwingungen die Schwankungen der Zwischenkreisspannung auf die spannungsproportionale Führungsfrequenz aufgeschaltet werden. Allerdings erfolgt dieses über eine RC-Einkopplung. Da eine solche Einkopplung jedoch ein differenzierendes Verhalten besitzt, muß die Zeitkonstante der Motorpendelungen, die antriebsabhängig ist, mit der Zeitkonstanten des RC-Gliedes in jedem Fall abgeglichen werden.From US-PS 35 46 551 a control circuit is known which also allows operation in which the converter frequency is guided according to the voltage and the fluctuations in the intermediate circuit voltage are switched to the voltage-proportional reference frequency in order to dampen vibrations. However, this is done via an RC coupling. However, since such a coupling has a differentiating behavior, the time constant of the motor oscillations, which is dependent on the drive, must always be compared with the time constant of the RC element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Anordnung so zu verbessern, daß eine größere dynamische Stabilität, insbesondere hinsichtlich der Pendelschwingungen der Asynchronmaschine erreicht wird. The invention has for its object the above To improve the arrangement so that greater dynamic stability, especially with regard to the oscillations of the asynchronous machine is achieved.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the one in claim 1 marked features solved.

Auf vorteilhafte Weise werden die Energiependelungen der Asynchron maschine und auch die Pendelungen infolge der Nachladung der Kom mutierungskondensatoren des Maschinenstromrichters ausgere gelt. Spannungsspitzen im Maschinenstromrichter bei Ent lastung der Asynchronmaschine werden ebenfalls durch die Frequenzregelung verhindert.The energy oscillations are advantageously asynchronous machine and also the oscillations due to the reloading of the comm Mutating capacitors of the machine converter removed Voltage peaks in the machine converter at Ent load of the asynchronous machine are also caused by the Frequency control prevented.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the circuit arrangement according to the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung soll für ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungsfiguren 2 und 3 im folgenden erläutert werden. InThe invention is intended for an embodiment based on the Drawing figures 2 and 3 are explained below. In

Fig. 2 ist ein Übersichtsschaltplan der Schaltungsan ordnung nach der Erfindung und in Fig. 2 is an overview circuit diagram of the circuit arrangement according to the invention and in

Fig. 3 die Wirkungsweise einer zusätzlichen Kennlinienkorrektur dargestellt. Fig. 3 shows the operation of an additional characteristic curve correction.

In Fig. 2 wird ein vorzugsweise als vollgesteuerte Gleich richterbrücke ausgebildeter Netzstromrichter 11 eines Um richters aus einem dreiphasigen Drehstromnetz mit der Fre quenz f _N und der Spannung U _N gespeist. Der Umrichter weist weiterhin einen Gleichstromzwischenkreis mit einer Zwischen kreisdrossel 12 und einen als Wechselrichter arbeitenden Maschinenstromrichter 13 auf. Der Maschinenstromrichter 13 betreibt mit der dreiphasigen Ausgangsspannung U ₁ und der Frequenz f ₁ eine Asynchronmaschine 14.In Fig. 2, a preferably designed as a fully controlled rectifier bridge power converter 11 of a converter is fed from a three-phase three-phase network with the frequency f _N and the voltage U _N. The converter also has a DC intermediate circuit with an intermediate circuit choke 12 and a machine converter 13 operating as an inverter. The machine converter 13 operates an asynchronous machine 14 with the three-phase output voltage U ₁ and the frequency f ₁ .

Mit der nachfolgend beschriebenen Schaltungsanordnung soll die Klemmenspannung (Spannung U ₁) der Asynchronmaschine 14 überwacht und jede Änderung durch eine Verstellung der Fre quenz f ₁ so ausgeglichen werden, daß die Asynchronmaschine 14 immer mit einem konstanten Verhältnis U ₁/f ₁ und damit mit konstantem Maschinenfluß betrieben wird.With the circuit arrangement described below, the terminal voltage (voltage U ₁ ) of the asynchronous machine 14 is to be monitored and any change is compensated for by an adjustment of the frequency f ₁ so that the asynchronous machine 14 always has a constant ratio U ₁ / f ₁ and thus a constant one Machine flow is operated.

Über ein Sollwertpotentiometer 1 erhält die Regelung eine Sollwertvorgabe für die Klemmenspannung U ₁, deren maximale Änderungsgeschwindigkeit ein Steilheitsbegrenzer 2 festgelegt. Via a setpoint potentiometer 1 , the control system receives a setpoint specification for the terminal voltage U ₁ , the maximum rate of change of which is determined by a steepness limiter 2 .

Dieser aufbereitete Spannungssollwert wird mit einem von einem weiteren Potentiometer 3 vorgegebenen Mindestwert verglichen, der die untere Klemmenspannung U ₁ _min fest legt.This prepared voltage setpoint is compared with a minimum value specified by a further potentiometer 3 , which defines the lower terminal voltage U ₁ _min .

Dieses entstehende Signal w _u bildet die Führungsgröße eines Spannungsreglers 7. Als Regelgröße x _u des Spannungsreglers dient der Istwert der Ausgangsspannung U ₁, der über eine Spannungsteilung 4 dreiphasig auf Logikpotential reduziert wird. Nach einer Gleichrichteranordnung 5 erfolgt eine Be einflussung durch einen Istwert-Kennliniengeber 6 zur Kompensa tion des ohmschen Anteils bei kleinen Frequenzen sowie zur Feldschwächung im oberen Frequenzbereich. Aus dem Soll- Istwertvergleich im Spannungsregler 7 bildet sich über ein Begrenzungsglied 7 a die Führungsgröße w _I, die, verglichen mit dem über einen Stromwandler 8 erfaßten Stromistwert x _I eine Aussteuerung eines Stromreglers 9 hervorruft.This resulting signal w _u forms the reference variable of a voltage regulator 7 . The process variable x _{u of} the voltage regulator is the actual value of the output voltage U ₁ , which is reduced in three phases to logic potential via a voltage division 4 . After a rectifier arrangement 5, there is an influence by an actual value characteristic transmitter 6 for compensating the ohmic component at low frequencies and for weakening the field in the upper frequency range. From the setpoint / actual value comparison in the voltage regulator 7 , the reference variable w _I is formed via a limiting element 7 a , which, compared to the current actual value x _I detected via a current transformer 8, causes a control of a current regulator 9 .

Diese Aussteuerung bestimmt über einen Steuersatz 10 den Zündzeitpunkt der vollgesteuerten Gleichrichterbrücke 11, wodurch ein geregelter Strom über die Zwischenkreisdrossel 12 und den Wechselrichter 13 in die Asynchronmaschine 14 fließt.This modulation determines the ignition timing of the fully controlled rectifier bridge 11 via a control set 10 , as a result of which a regulated current flows through the intermediate circuit choke 12 and the inverter 13 into the asynchronous machine 14 .

Kernpunkt der Regelung ist der Frequenzregelkreis zur Bil dung der Ständerfrequenz f ₁. Hierzu wird in einem Frequenz- Regler 15 der Spannungsistwert x _u mit dem analogen Wert der Ständerfrequenz f ₁ (Frequenzistwert) verglichen. Der Span nungsistwert x _u dient in diesem Regelkreis als Führungsgrö ße, d. h. jede Veränderung in seiner Amplitude, hervorge rufen durch eine Belastungsänderung an der Motorwelle, ver stimmt den Regelkreis und bewirkt eine Änderung der Frequenz f ₁. Diese Art der Regelung benötigt keinen Tachogenerator zur Bildung des Drehzahlistwertes, sondern benutzt den Istwert der Ständerfrequenz.The heart of the control is the frequency control loop for forming the stator frequency f ₁ . For this purpose, the actual voltage value x _{u is} compared in a frequency controller 15 with the analog value of the stator frequency f ₁ (actual frequency value). The voltage actual value x _u serves as a reference variable in this control loop, ie any change in its amplitude, caused by a change in the load on the motor shaft, detunes the control loop and causes a change in frequency f ₁ . This type of control does not require a tachogenerator to generate the actual speed value, but uses the actual value of the stator frequency.

Durch diese Maßnahme wird eine Aufwandsreduzierung erreicht, die sich besonders bei Asyn chronmaschinen höherer Schutzart auszahlt. Die spannungs abhängige Veränderung der Ständerfrequenz f ₁ hat zur Folge, daß in jedem Belastungszustand ein konstantes U/f-Verhält nis und damit konstanter Fluß in der Asynchronmaschine 14 herrscht. Die Momentenkennlinie behält bei Laständerungen ihren ursprünglichen Verlauf. Ein Kippen ist ausgeschlossen, da bei Erreichen des Kippmomentes (Stromgrenze, vorgegeben durch das Begrenzungsglied 7 a) die Ständerfrequenz reduziert wird, bis sich ein neuer stabiler Arbeitspunkt einstellt, bzw. der Antrieb sich wegen Überlastung abschaltet.Through this measure, a reduction in effort is achieved, which pays off particularly with Asyn chron machines with a higher degree of protection. The voltage-dependent change in the stator frequency f ₁ has the result that a constant U / f ratio and thus a constant flow prevail in the asynchronous machine 14 in every load state. The torque curve retains its original course in the event of load changes. Tipping is not possible because when the tipping moment (current limit, specified by the limiting element 7 a) is reached, the stator frequency is reduced until a new stable operating point is reached or the drive switches off due to overload.

Zur Verhinderung von Läuferpendelungen ist nach dem Fre quenzregler 15 ein Zwischenkreisspannungs-Regler 17 ge schaltet. Durch den welligen Frequenzistwert f ₁ können sich u. U. Pendelungen des Läufers um den Synchronismus einstel len. Da sich diese Pendelungen in der Zwischenkreisspannung zeigen, wird diese Größe zur Dämpfung der Pendelungen auf Logikpegel mittels eines Wandlers 16 herabgesetzt und mit dem Ausgang des Frequenz-Reglers 15 verglichen. Der Ausgang des Reglers 17 liefert den Istwert der Umrichterfrequenz f ₁. Um ein optimales Anlaufmoment zu erhalten, wird f ₁ mit einem Mindestwert f _Anl (vorgegeben von einem Potentiometer 18) beaufschlagt, der die Anlauffrequenz des Antriebes (übli cherweise Nennschlupf) vorgibt. Nach diesem Vergleich er folgt in einem Spannungs-Frequenzumsetzer 19 die Umwandlung des analogen Frequenz-Istwertes f ₁ in eine Frequenz mit f = 6 × f ₁, die zur Taktung eines Steuersatzes 20 dient. Durch diesen wird das Drehfeld erzeugt; er ordnet jedem Thyristor im Wechselrichter 13 die erforderlichen Zündim pulse zu.To prevent rotor oscillations, an intermediate circuit voltage controller 17 is switched after the frequency controller 15 . Due to the wavy actual frequency value f ₁ , u. U. Runner's oscillations around synchronism. Since these oscillations show up in the intermediate circuit voltage, this quantity is reduced to the logic level by means of a converter 16 for damping the oscillations and compared with the output of the frequency controller 15 . The output of the controller 17 supplies the actual value of the converter frequency f ₁ . In order to obtain an optimal starting torque, a minimum value f _Anl (specified by a potentiometer 18 ) is applied to f ₁ , which specifies the starting frequency of the drive (usually nominal slip). After this comparison, it follows in a voltage-frequency converter 19 the conversion of the actual analog frequency value f ₁ into a frequency with f = 6 × f ₁ , which is used to clock a tax rate 20 . The rotating field is generated by this; he assigns the required Zündim pulse to each thyristor in the inverter 13 .

Das beschriebene Regelverfahren bewirkt bei einer motori schen Belastung eine kurzzeitige Verringerung der Ständer frequenz f ₁, um die Leistungsbilanz an der Motorwelle durch Abgabe von kinetischer Energie an die Belastung auszuglei chen, bis der erhöhte Strom in der Asynchronmaschine 14 diese Belastung kompensiert. Bei generatorischer Belastung soll die Regelung die Frequenz zunächst anheben, d. h. die Belastung kann kinetische Energie an den Läufer zum Be schleunigen abgeben, bis ausreichend Strom fließt. Um die ses Verhalten zu erreichen, muß für die generatorische Be lastung eine Kennlinienkorrektur erfolgen. Der Grund dafür ist das Verhalten der Motorspannung U ₁. Sie verringert sich sowohl bei motorischer als auch bei generatorischer Bela stung (vgl. Fig. 3).The control method described causes a brief reduction in the stator frequency f ₁ at a motor's load in order to compensate for the power balance on the motor shaft by delivering kinetic energy to the load until the increased current in the asynchronous machine 14 compensates for this load. When there is a generator load, the control should initially raise the frequency, ie the load can release kinetic energy to the rotor for acceleration until sufficient current flows. In order to achieve this behavior, a characteristic curve correction must be made for the generator load. The reason for this is the behavior of the motor voltage U ₁ . It decreases both with motor and with generator load (see FIG. 3).

Beim Motorbetrieb führt eine kleiner werdende Spannung U ₁ zu einer Verringerung der Frequenz f ₁ - die Regelung ver hält sich richtig. Bei generatorischer Belastung würde sich die Frequenz ebenfalls verringern, was zu einer Störung des Antriebes führt. Deshalb erfolgt eine Korrektur des Span nungsistwertes x _u in der Form, daß bei generatorischer Be lastung eine größer werdende Spannung am Frequenzregler 15 auftritt. Dies gelingt durch die Addition von Δ u = 2(w _u - x _u) mit einer Korrekturschaltung 22 zu dem Wert x _u am Eingang des Frequenzreglers 15 (in Fig. 3 die gestrichelte Korrek turkurve). Da diese Addition nur im generatorischen Lastzu stand erfolgen darf, steuert die Zwischenkreisspannung als Kriterium für Mot/Gen-Betrieb über eine Kippstufe 21 ein Schalttor 23.During motor operation, a decreasing voltage U ₁ leads to a reduction in frequency f ₁ - the control behaves correctly. The frequency would also decrease with generator load, which leads to a malfunction of the drive. Therefore, the voltage actual value x _{u is} corrected in such a way that an increasing voltage occurs at the frequency controller 15 when the load is generated as a generator. This is achieved by adding Δ u = 2 (w _u - x _u ) with a correction circuit 22 to the value x _u at the input of the frequency controller 15 (the dashed correction curve in FIG. 3). Since this addition may only be carried out in the generator load state, the intermediate circuit voltage controls a switching gate 23 as a criterion for mot / gene operation via a flip-flop 21 .

Wie vorstehend schon erwähnt, tritt bei einer schnellen Absenkung des Spannungssollwertes w _u aufgrund der Zeitkon stanten der Asynchronmaschine 14 eine Verringerung des Stromsollwertes w _I auf, so daß der Strom in der Maschine nach 0 strebt. Das Eingreifen des Frequenzregelkreises bringt in diesem Fall keinen Erfolg, da eine Frequenzbe einflussung ohne Strom nicht möglich ist.As already mentioned above, a rapid decrease in the voltage setpoint w _{u occurs} due to the time constants of the asynchronous machine 14, a decrease in the current setpoint w _I , so that the current in the machine strives for 0. The intervention of the frequency control loop is unsuccessful in this case, since it is not possible to influence the frequency without electricity.

Zur Beherrschung dieses Verhaltens ist eine Überwachungs schaltung vorgesehen, die das Nullwerden des Stromes ver hindert. Diese Schaltung vergleicht den tatsächlichen Fluß x _Φ der Asynchronmaschine 14, der über Integratoren 24 und einen Gleichrichter 25 aus der dreiphasigen, dem Logik pegel über den Spannungswandler 4 angepaßten Motorspannung gewonnen wird, mit einem Flußsollwert w _Φ, der von einem Sollwertgeber 26 vorgegeben wird. Dieser Flußsollwert ent spricht dem kleinsten zulässigen Fluß der Asynchronmaschine 14. Unterschreitet der Flußistwert x _Φ diesen Wert, so stützt ein Fluß-Regler 27 den Spannungssollwert w _u so lange, bis sich der Maschinenfluß durch erhöhte Stromvorgabe erholt hat und verhindert damit das Nullwerden von w _I. Für den Bremsbetrieb heißt dies, daß der sich sehr schnell verrin gernde Spannungssollwert w _u durch das vom Fluß-Regler 27 abgegebene Signal ΔΦ ersetzt wird, bis der Maschinenfluß nach Erreichen der kleineren Ausgangsfrequenz f ₁ seinen Mindestwert w _Φ überschreitet. Die Größe des Stromsollwertes w _I stellt sich dabei automatisch auf die Anforderung des Antriebes ein, d. h. bei Erreichen der durch das Begren zungsglied 7 a bestimmten Stromgrenze reduziert sich die Änderungsgeschwindigkeit von f ₁ und wird unabhängig von der Änderung w _u, wodurch ein Kippen des Antriebes verhindert wird.To control this behavior, a monitoring circuit is provided which prevents the current from becoming zero. This circuit compares the actual flow x _{Φ of} the asynchronous machine 14 , which is obtained via integrators 24 and a rectifier 25 from the three-phase, the logic level adjusted via the voltage converter 4 motor voltage, with a flow setpoint w _Φ , which is specified by a setpoint generator 26 . This flow setpoint corresponds to the smallest permissible flow of the asynchronous machine 14 . If the actual flow value x _Φ falls below this value, a flow controller 27 supports the voltage setpoint w _u until the machine flow has recovered through increased current specification and thus prevents w _I from becoming zero. For braking, this means that the very quickly decreasing voltage setpoint w _{u is} replaced by the signal ΔΦ emitted by the flow controller 27 until the machine flow after reaching the lower output frequency f ₁ exceeds its minimum value w _Φ . The size of the current setpoint w _I adjusts itself automatically to the request of the drive, ie when the current limit determined by the limiter 7 a is reached, the rate of change of f ₁ is reduced and becomes independent of the change w _u , causing the drive to tip is prevented.

Damit ist es nicht mehr erforderlich, den Steilheitsbegren zer 2 genau auf die Erfordernisse des Antriebes einzustel len, da die Regelung die maximal mögliche Änderungsge schwindigkeit sowohl beim Beschleunigen als auch beim Bremsen selbst vorgibt.This means that it is no longer necessary to set the slope limit zer 2 precisely to the requirements of the drive, since the control system specifies the maximum possible speed of change both when accelerating and when braking.

Die im oberen Frequenzbereich u. U. auftretenden Nach ladeströme führen nicht zum Schwingen des Antriebes, da die dadurch hervorgerufenen unterschiedlichen Magneti sierungsverhältnisse in der Asynchronmaschine 14 durch Anpassung der Frequenz ausgeregelt werden.The u in the upper frequency range. U. occurring after charging currents do not lead to vibration of the drive, since the resulting different magnetization conditions in the asynchronous machine 14 are corrected by adjusting the frequency.

Auch die bei Entlastung der Asynchronmaschine 14 durch Übersättigung auftretenden Spannungsspitzen werden durch das beschriebene Regelkonzept verhindert. Bei Entlastung wird der anfangs noch weiter fließende Strom bis zur Aus regelung durch den Stromregler 9 zur kurzzeitigen Beschleu nigung des Läufers benutzt und auf diese Weise eine Über sättigung verhindert.The voltage peaks which occur when the asynchronous machine 14 is relieved of stress due to oversaturation are also prevented by the control concept described. With relief, the initially still flowing current is used until regulation by the current regulator 9 is used for brief acceleration of the rotor and in this way prevents over-saturation.

Beim Anlaufen der Asynchronmaschine 14 wird während einer Zeit t ein ungeregelter Stromsollwert w _I vorgegeben, des sen Verlauf sich nach der Schonzeit der verwendeten Thyri storen und dem Losbrechmoment des Antriebes richtet. Nach Ablauf der Zeit t beginnt der geregelte Betrieb. Voraus setzung für den Anlauf ist, daß der Umrichter betriebsbe reit ist, d. h. alle Versorgungsspannungen vorhanden sind und keine Störung vorliegt. Zuerst erfolgt die Ansteue rung aller zum Betrieb erforderlichen Schaltglieder und danach die Reglerfreigabe. Zum gleichen Zeitpunkt wird eine Zeitstufe 29 angesteuert, die die Signale w _u, x _u und ΔΦ am Eingang des Spannungsreglers 7 übersteuert. Über ein Schalt tor 30 steuert während dieser Phase nur ein Kennlinienge ber 28 den Spannungsregler 7 aus und sorgt für die Vorgabe des Stromsollwertes. Durch Rückführung des Stromsollwertes w _I in die Anfahrstrom-Vorgabe (Kennliniengeber 28) läßt sich erreichen, daß der Spannungsregler 7 aufgrund seines I-Verhaltens nicht übersteuert wird und der Stromsollwert w _I dem vorgegebenen Wert folgt. Diese Stromvorgabe ist er forderlich, um den Anfahrstrom an die Kommutierungsver hältnisse im Leistungsteil des Wechselrichters 13 anzupas sen. Die (nicht gezeigten) Kommutierungskondensatoren im Wechselrichter 13 werden für die erste Kommutierung mit einer Spannung von z. B. ca. 125 V vorgeladen. Daraus folgt, daß bei vorgegebener Freiwerdezeit der Wechselrichterthy ristoren während der ersten Kommutierung nur ein begrenzter Strom kommutiert werden darf, um die Sperrfähigkeit der Halbleiterzellen nicht zu gefährden.When the asynchronous machine 14 starts up, an uncontrolled current setpoint w _{I is} specified for a time t , the course of which depends on the protective period of the Thyri used and the breakaway torque of the drive. After the time t has elapsed, regulated operation begins. The prerequisite for the start-up is that the converter is ready for operation, ie all supply voltages are present and there is no fault. First, all switching elements required for operation are activated and then the controller is enabled. At the same time, a time stage 29 is driven, which overrides the signals w _u , x _u and ΔΦ at the input of the voltage regulator 7 . Via a switching gate 30 , only one characteristic curve 28 controls the voltage regulator 7 during this phase and ensures the specification of the current setpoint. By returning the current setpoint w _I to the start-up current specification (characteristic curve generator 28 ), it can be achieved that the voltage regulator 7 is not overridden due to its I behavior and the current setpoint w _I follows the predetermined value. This current specification, he is required to adapt the starting current to the commutation conditions in the power section of the inverter 13 . The (not shown) commutation capacitors in the inverter 13 are used for the first commutation with a voltage of z. B. preloaded approx. 125 V. It follows that only a limited current may be commutated during the first commutation for a given free time of the inverter thyristors in order not to endanger the blocking capability of the semiconductor cells.

Die Vorgabe dieses errechenbaren Stromes übernimmt der Kennliniengeber 28 im Einschaltmoment. Durch die erste Kommutierung baut sich an den Kondensatoren eine höhere Spannung als die Vorladung auf, so daß jetzt ein größerer Strom kommutiert werden kann. Die Realisierung dieses Stromanstieges geschieht durch eine Rampenfunktion, die im Kennliniengeber dem Anfahrstrom überlagert wird. Die Steil heit der Rampe richtet sich nach der Kommutierungsfähig keit des jeweiligen Stromes, die Dauer (Ablauf der Zeitstu fe 29) vom Losbrechmoment des Läufers. Wenn der Läufer zu drehen beginnt, wirken mit Ablauf der Verzögerungszeit die normalen Soll- und Istwerte auf den Spannungsregler 7, d. h. der geregelte Betrieb wird eingeleitet. Die Anlauf frequenz f _Anl ist dabei am Potentiometer 18 auf Nennschlupf einzustellen, so daß der Motor sein Nennmoment zum Anlauf abgeben kann.The characteristic curve generator 28 presets this calculable current when it is switched on. The first commutation builds up a higher voltage on the capacitors than the precharge, so that a larger current can now be commutated. This increase in current is realized by means of a ramp function which is superimposed on the starting current in the characteristic curve generator. The slope of the ramp depends on the commutation capability of the respective current, and the duration (expiry of timer 29 ) from the rotor's breakaway torque. When the rotor begins to turn, the normal setpoints and actual values act on the voltage regulator 7 when the delay time has expired, ie regulated operation is initiated. The starting frequency f _Anl is set on the potentiometer 18 to nominal slip, so that the motor can deliver its nominal torque for starting.

Claims

1. Circuit arrangement for controlling a converter consisting of

- a power converter that can be controlled via a voltage regulator with a current regulator below it,
- an intermediate circuit with impressed direct current,
- a machine converter connected to an asynchronous machine, and
a frequency controller determining the frequency of the machine converter via a control element, to which a variable proportional to the actual value of the terminal voltage of the asynchronous machine is specified as a reference variable,

characterized,
that a variable (f ₁ ) proportional to the actual value of the stator frequency of the asynchronous machine ( 14 ) is fed to the frequency controller ( 15 ) as a controlled variable and
that between the frequency regulator ( 15 ) and the control element ( 20 ) an intermediate circuit voltage regulator ( 17 ) is connected, which the output variable (w _Ud ) of the frequency regulator ( 15 ) as a reference variable and a variable of the intermediate circuit voltage (U _d ) (x _Ud ) serve as a control variable.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the control member ( 20 ) for the machine converter ( 13 ) with a minimum value (f _Anl ) for the frequency (starting frequency) is applied.

3. Circuit arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that a switching gate ( 23 ) is provided which, during generator operation of the asynchronous machine ( 14 ), a correction variable ( Δ U) for the actual value (x _u ) of the terminal voltage on the input of the frequency controller ( 15 ) switches.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the switching gate ( 23 ) can be switched via a flip-flop ( 21 ) controlled by the direction of the voltage in the intermediate circuit.

5. Circuit arrangement according to one of claims 3 or 4, characterized in that the correction variable ( Δ U) by a comparison circuit ( 22 ) from the deviation of the actual value ( x _u ) of the terminal voltage from a predetermined target value (w _u ) can be formed.

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the output of a flow regulator ( 27 ) to the voltage regulator ( 7 ) and to the comparison circuit ( 22 ) is connected,

- whose reference variable (w _Φ ) is specified as the smallest permissible flow through the asynchronous machine ( 14 ) by an actuator ( 26 ) and
- The controlled variable (x _Φ ) from an integration circuit ( 24 ), which forms a size proportional to the actual flow through the asynchronous machine ( 14 ) by integrating the terminal voltage, can be supplied.

7. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that a characteristic curve generator ( 28 ) with a switchable by a time stage ( 29 ) switch ( 30 ) forms a feedback for the voltage regulator ( 7, 7 a) , the characteristic curve generator ( 28 ) is designed such that the setpoint for a starting current at the output of the voltage regulator ( 7 ) which does not endanger the blocking capability of semiconductor valves ( 13 ) used in the machine converter ( 13 ) is present.