DE3719463C2 - - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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- H—ELECTRICITY
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur digitalen Drehzahlregelung eines
über einen statischen Umrichter gespeisten Asynchronmotors. In Textilmaschinen
ist vielfach eine sehr genaue Drehzahlregelung der Antriebsmotoren für Förder-
und Heizgaletten erforderlich, um eine gleichbleibende Garnqualität
sicherzustellen. Auch auf zahlreichen anderen Anwendungsgebieten von
Elektromotoren stellt sich die gleiche Aufgabe. In solchen Fällen kommen sowohl
Gleichstrommotoren als auch Synchronmotoren zum Einsatz. Beide sind jedoch
teuer und einschließlich der zugehörigen Regeleinrichtungen aufwendig. Wesentlich
preisgünstiger sind Asynchronmotoren, die man über einen statischen Unrichter
speist.
Aus US-PS 38 87 853 ist eine Drehzahlregelschaltung gemäß Oberbegriff des
Anspruchs 1 bekannt, bei welcher der erste Eingang eines ersten Summierers an
den Ausgang des D/A-Umsetzers und der zweite Eingang an den Ausgang eines mit
den Drehzahl-Sollwertimpulsen beaufschlagten Frequenz/Spannungs-Umsetzers
angeschlossen ist. Diesem ersten Summierer ist ein zweiter Summierer
nachgeschaltet, der sein zweites Eingangssignal von einer besonderen
Dämpfungsschaltung erhält. Diese erhält Drehzahl-Istwertimpuls von dem mit dem
Motor gekoppelten Drehzahlmesser und wandelt diese in eine dem Drehzahl-Istwert
proportionale Spannung um. Diese Spannung wird zusammen mit dem Ausgangssignal
des zweiten Summierers den beiden Eingängen eines dritten Summierers zugeführt,
dem eine Verzögerungsschaltung und ein Filternetzwerk nachgeschaltet sind. Der
Ausgang des Filters ist mit dem zweiten Eingang des zweiten Summierers
verbunden. Es ist auf diese Weise ein interner integrierender
Gegenkopplungskreis gebildet, der Pendelschwingungen und Resonanzerscheinungen
der Drehzahlregelschaltung und des Motors entgegenwirkt. Das Ausgangssignal des
zweiten Summierers steuert den Umrichter. Die aus US-PS 38 87 853 bekannte
Schaltung vergleicht, wie erwähnt, nach D/A-Umsetzung die Drehzahlistwert-Impulsfolge
mit der Drehzahlsollwert-Impulsfolge. Hierfür ist eine Integration
einer Vielzahl von Impulsperioden unerläßlich. Dies bedeutet eine entsprechende
Zeitverzögerung oder Zeitkonstante des Regelkreises.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regeleinrichtung zu schaffen, die eine
derartige Zeitverzögerung vermeidet und damit eine weithend phasenstarre
Kopplung zwischen Läuferdrehung und Sollwertvorgabe erreicht. Darüber hinaus
soll die Schaltungsordnung mit herkömmlichen Halbleiterbausteinen
realisierbar, leicht an unterschiedliche Einsatzbedingungen anpaßbar und mit
geringem Platzbedarf sowie kostengünstig herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung.
Sie führt dazu, daß ein definierter Polradwinkel auch bei Laständerungen
aufrechterhalten wird.
Um eine unverzügliche und damit weitgehend phasenstarre Regelung zu erzielen,
vergleicht die Erfindung nicht nur das Fehlerintegral aus den Frequenzen der
Istwertimpulse und der Sollwertimpulse, sondern zieht für diesen Vergleich
zusätzlich den Reziprokwert der Frequenz, nämlich die Periodendauer der Istwert-Impulsfolge
heran. Diese Periodendauer kann innerhalb einer einzigen
Impulsperiode gemessen werden, bedarf also keine zeitverzögernden
Mittelwertbildung über eine Vielzahl von Impulsen. Hierdurch wird das
Regelverhalten wesentlich verbessert, insbesondere schneller. Damit kann ein
besonderer interner Gegenkopplungskreis zur Schwingungsunterdrückung entfallen.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen. Schaltungsanordnungen zur Messung der Frequenz eines
elektrischen Signals über die Periodendauer ähnlich Anspruch 3 sind an sich bekannt. So zeigt die
CH-PS 5 21 591 eine solche Einrichtung, bei der in einer ersten Phase ein
Integrator auf eine Spannung aufgeladen wird, die proportional der Periodendauer
des Signals ist. In einer darauffolgenden Phase wird die am Ende der ersten
Phase erreichte Integratorspannung gespeichert und diese gespeicherte Spannung
mittels eines Rechners in eine zur Frequenz des Signals proportionale Spannung
umgewandelt. Schließlich wird in einer dritten Phase der Integrator entladen.
Ein weiterer Frequenz/Spannungs-Umsetzer ist in GB-OS 20 08 874 beschrieben.
Die in den betreffenden Unteransprüchen für diese Zwecke gekennzeichneten
Schaltungen haben sich als besonders zuverlässig und kostengünstig erwiesen.
Günstig im Hinblick auf den Gesamtaufwand ist ferner, daß für die
Drehzahlerfassung nur ein digitaler Drehzahlmesser erforderlich ist, und nicht für
die Drehzahlfeinregelung ein zusätzlicher analoger Drehzahlmesser benötigt wird.
Im Rahmen der Erfindung wird statt dessen die Dauer einer Periode der vom
digitalen Drehzahlmesser gelieferten Ist-Impulsfolge laufend ausgemessen. Um
auch bei sehr niedrigen Soll-Drehzahlen eine hinreichend dynamische Regelung zu
erreichen, liefert die Periodendauer-Meßschaltung ein auf die Soll-Drehzahl
bezogenes Periodendauersignal. Damit bleibt die Ausgangsspannung des
Periodendauer/Spannungs-Umsetzers konstant, solange Drehzahl-Istwert und
-Sollwert übereinstimmen. Bei einer Abweichung hiervon ergibt sich eine
entsprechende relative, d. h. auf den Drehzahl-Sollwert bezogene Änderung der
Ausgangsspannung des Umsetzers. Man erreicht im gesamten Drehzahlregelbereich
eine Abhängigkeit des Regelsignals ausschließlich vom Schlupf, d. h. von der Last,
und damit die erstrebte Regelstabilität. Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung
hat zusätzlich den Vorteil, daß etwaige Drehpendelschwingungen des Läufers ohne
eine besondere Gegenkopplungs- und Filterschaltung einfach durch Verändern der
Kreisverstärkung des Reglers wirksam unterdrückt werden können. Probleme mit
einem etwaigen Außertrittfallen aus der Synchrondrehzahl entfallen; der
erfindungsgemäß geregelte Asynchronmotor läuft mit vollem Drehmoment in die
Synchrondrehzahl ein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen wiedergegebenen
Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild der Regeleinrichtung;
Fig. 2a das Schaltbild einer hierin verwendeten Schaltungsanordnung zur
Messung der Periodendauer;
Fig. 2b den Signalverlauf an einigen Punkten dieser Schaltung;
Fig. 3a eine Schaltungsanordnung zum Verhindern von Überlappungen der dem
Auf-/Abwärtszähler zugeführten Impulsfolgen;
Fig. 3b dem Signalverlauf an einigen Schaltungspunkten.
In Fig. 1 liefert ein nicht dargestellter mit der Motorwelle gekoppelter
Impulsgeber eine in ihrer Häufigkeit dem Istwert der Motordrehzahl proportionale
Impulsfolge mit der Frequenz f i an den ersten Eingang 1 einer später noch zu
erläuternden Schaltung 3 zum Verhindern von Impulsüberlappungen, die dem Auf
/Abwärtszähler 4 vorgeschaltet ist. Aufbau und Funktion der Überlappungssperre 3
werden später anhand von Fig. 3 beschrieben. Vorerst wird diese
Schaltungsanordnung als nicht vorhanden angesehen, d. h. die Eingänge 1 und 2
werden als unmittelbar mit den Eingängen 5 und 6 verbunden betrachtet. Eine
von einem Sollwertgeber gelieferte, in ihrer Frequenz f n dem Drehzahl-Sollwert
proportionale Impulsfolge gelangt an den zweiten Eingang 2
der Überlappungssperre 3. Der 8-Bit-Auf-/Abwärtszähler 4 liefert auf seinen acht
Ausgangsleitungen 7 bei Übereinstimmung von f i und f n ein nur vom Drehmoment,
d. h. von der Last abhängiges Digitalsignal an den Digital/Analog-Umsetzer 8.
Bei fehlender Last entspricht dieses Signal dem mittleren Zählerstand 128. Weicht
die Ist-Drehzahl und damit f i vom Sollwert f n ab, so ändert sich der Zählstand
bei zu geringer Motordrehzahl in Richtung auf den Zählstand Null und bei zu
hoher Ist-Drehzahl in Richtung auf den maximalen Zählstand 255. In beiden
Richtungen ist der Zählstand begrenzt, d. h. ein Überlauf und eine hierdurch
verursachte Rückstellung des Zählers verhindert. Entsprechend der Änderung des
Zählstands ändert sich das digitale Ausgangssignal auf den Leitungen 7 und
damit das analoge Ausgangssignal des Umsetzers 8 an dessen Ausgang 9. Es
gelangt über einen als Potentiometer dargestellten Einsteller 10 an den ersten
Eingang 11 eines Summierers 12. Dies ist also ein dem Integral der Drehzahl-
Regelabweichung proportionales Analogsignal. Bei Übereinstimmung von Ist- und
Sollwert liegt die Analogspannung z. B. bei +5 V, während sie sich bei
Vorhandensein einer Regelabweichung zwischen 0 V und +10 V ändert.
Die dem Drehzahl-Sollwert entsprechende Frequenz f n wird ferner einem Frequenz-
/Spannungs-Umsetzer 13 zugeleitet, der ein dem Drehzahl-Sollwert entsprechendes
Analogsignal einerseits an den ersten Eingang 14 eines Multiplizierers 15 und
andererseits an den Bezugssignaleingang eines Periodendauer-/Spannungs-
Umsetzers 17 liefert. Der Steuereingang 18 des Umsetzers erhält die Istwert-
Impulsfolge f i vom Eingang 1. Aufbau und Wirkungsweise dieses Umsetzers 17
werden später anhand von Fig. 2 im einzelnen erläutert. Er gibt an seinem
Ausgang 19 ein auf den Sollwert f n bezogenes, der Periodendauer T i = 1/f i
entsprechendes Signal an eine Differenzierschaltung 20 ab, deren Ausgang 21
über einen wiederum als Potentiometer dargestellten zweiten Einsteller 22 mit
dem zweiten Eingang 23 des Summierers 12 in Verbindung steht. Dieser erhält
also ein von der Periodendauer, d. h. vom zeitlichen Abstand der Drehzahl-
Istwert-Impulse abhängiges und auf den Drehzahl-Sollwert bezogenes Signal. Die
Zwischenschaltung eines Differenziergliedes 20 hat sich im Hinblick auf eine
Verbesserung des Regelverhaltens (D-Anteil) als zweckmäßig erwiesen. An sich
könnte die Leitung 19 auch unmittelbar mit dem Eingang 23 des Summierers
verbunden sein. Mit dem Einsteller 22 läßt sich der Einfluß des Ausgangssignals
des Umsetzers 17 auf das im Summierer 12 gebildeten Signal einstellen und an die
Gegebenheiten des Motors und seiner Belastung anpassen.
Das Ausgangssignal des Summierers 12 gelangt über die Leitung 24 an den
zweiten Eingang 25 des Multiplizierers 15. Seinem ersten Eingang wird, wie
erwähnt, ein der Soll-Drehzahl entsprechendes Signal f n zugeführt. Damit
entsteht an seinem Ausgang 26 eine Analogspannung, welche multiplikativ aus dem
Drehzahl-Sollwert und der Drehzahl-Regelabweichung abgeleitet ist. Sie wird im
Spannungs-/Frequenz-Umsetzer 27 in das digitale Ausgangssteuersignal des
Reglers umgewandelt, welches über den Ausgang 28 als Steuersignal dem
statischen Umrichter zugeführt wird, der den in seiner Drehzahl zu regelnden
Motor speist.
An den Ausgang 9 des D/A-Umsetzers 8 ist ein elektronischer Schwellwertschalter
29 angeschlossen, der am Ausgang 30 ein das Außertrittfallen der Motorregelung
ankündigendes Alarmsignal liefert, sobald sich der Zählstand des Zählers 4 dem
oberen oder dem unteren Grenzwert nähert.
In Fig. 2a ist ein Ausführungsbeispiel einer Periodendauer-Meßschaltung 17
wiedergegeben. An ihrem Steuereingang 18 steht die Drehzahl-Istwert-Impulsfolge
f i und am Bezugssignaleingang 16 eine dem Drehzahl-Sollwert proportionale
Spannung U n , die einem steuerbaren Stromgenerator zugeführt wird. Solche
Generatorschaltungen sind bekannt. Er erzeugt einen dem Drehzahl-Sollwert
proportionalen Gleichstrom I n für das Aufladen des Kondensators C 1. An den
Steuereingang 18 sind in Hintereinanderschaltung ein erstes Monoflop 32 und ein
zweites Monoflop 33 angeschlossen. Das Signal M 32 auf der Verbindungsleitung 34
zwischen den beiden Monoflops steuert einen als Ruhestromschalter ausgebildeten
elektronischen Schalter 35 im Ladestromkreis des Kondensators C 1. Diesem ist
ein elektronischer Arbeitsstromschalter 36 parallelgeschaltet, der vom
Ausgangssignal M 33 des zweiten Monoflops 33 gesteuert wird. Diese
Steuerverbindungen sind in Fig. 2a durch punktierte Linien angedeutet. An den
Verbindungspunkt 37 von erstem und zweitem Schalter 35, 36 und erstem
Kondensator C 1 ist der Eingang 38 eines ersten Verstärkers 39 angeschlossen,
dem über einen dritten, als Arbeitsstromschalter ausgebildeten elektronischen
Schalter 40 ein zweiter Verstärker 41 nachgeschaltet ist. Der dritte Schalter 40
wird ebenso wie der erste Schalter 35 vom Ausgangssignal M 32 des ersten
Monoflops 32 gesteuert. Zwischen den Eingang 42 des zweiten Verstärkers und
Masse ist ein zweiter Kondensator C 2 eingeschaltet. Auch der dem
Verstärkereingang 38 abgewandte Verbindungspunkt von erstem Kondensator C 1 und
zweiten Schalter 36 liegt an Masse.
Diese Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt: Die der Ist-Drehzahl entsprechende
Impulsfolge f i gelangt an den Steuereingang 18 (vgl. Fig. 2b, oberer Kurvenzug).
Aus der ersten Anstiegsflanke leitet das Monoflop 32 einen kurzen Impuls M 32
ab. Dieser öffnet den Schalter 35 und schließt den Schalter 40. Die Aufladung
des Kondensators C 1 wird also unterbrochen und die Ladung des Kondensators C 1
über den Verstärker 39 auf den Kondensator C 2 übertragen. Am Ende des Impulses
M 32 schalten die beiden Schalter 35 und 40 wieder in ihre in der Zeichnung
dargestellte Ausgangslage zurück. Damit wird der Kondensator C 2 vom Ausgang des
Verstärkers 39 getrennt. Zugleich wird durch den unmittelbar darauf folgenden
Ausgangsimpuls M 33 des zweiten Monoflops 33 der Schalter 36 kurzzeitig
geschlossen und der Kondensator C 1 entladen. Sobald der Schalter 36 wieder
öffnet, beginnt erneut die Aufladung des Kondensators C 1 aus dem Generator 31.
Am Kondensator C 1 ergibt sich demnach ein in Fig. 2b in der vierten Zeile
wiedergegebener sägezahnförmiger Spannungsverlauf U c 1, wobei die Steilheit
des Anstiegs dem Strom des Generators 31 und damit dem Drehzahl-Sollwert
proportional ist. Auf den Kondensator C 2 wird jeweils der erreichte Spitzenwert
der Spannung U c 1 übertragen, so daß sich dort die im untersten Kurvenverlauf
der Fig. 2b gezeigte Gleichspannung U c 2 einstellt. Sie ist hinter dem
Einheitsverstärker 41am Ausgang 19 entnehmbar und ist der Periodendauer der
Istwert-Impulsfolge bezogen auf die Soll-Drehzahl proportional.
Ein Vergleich der beiden links und rechts in Fig. 2b dargestellten Kurvenzüge
zeigt, daß die Höhe der Ausgangsspannung U c 2 unabhängig davon ist, ob der Motor
mit hoher oder niedriger Drehzahl läuft, sofern nur die relative, d. h. auf den
Sollwert bezogene Drehzahlabweichung ungefähr gleich ist. Im linken Teil (A) ist
die Drehzahl niedrig, d. h. der zeitlich Abstand der Istwert-Impulse f i ziemlich
groß. Damit ist zwar die zwischen zwei Impulsen zur Verfügung stehende
Aufladezeit für den Kondensator C 1 entsprechend lang. Gleichzeitig ist aber der
vom Sollwert abgeleitete Ladestrom des Generators entsprechend niedrig.
Betrachtet man nun die rechts unter (B) wiedergegebenen Verhältnisse, wo sowohl
der Drehzahl-Istwert, d. h. die Frequenz f i , als auch der Sollwert etwa doppelt
so groß ist wie links, so ergibt sich gleichwohl aufgrund des erhöhten
Ladestroms, ersichtlich an der erhöhten Steilheit der Ladespannungskurve U c 1,
der gleiche Maximalwert der Ladespannung am Kondensator C 1 und damit auch die
gleiche Ausgangsspannung U c 2.
Die zwischen die Eingänge 1 und 2 des Reglers und die Eingänge 5 und 6 des
Auf-/Abwärtszählers 4 eingefügte Impulsüberlappungssperre 3 soll verhindern, daß
dem Zähler gleichzeitig ein Istwert-Impuls und ein Sollwert-Impuls zugeführt
werden und der Zähler folglich nicht entscheiden kann, in welche Richtung er
fortschalten soll. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen als digitale
Verzögerungsschaltung ausgebildeten Überlappungssperre zeigt Fig. 3a. Sie umfaßt
zwei D-Flipflops 43 und 44, einen Inverter 45 und einen Rechteckgenerator 46,
dessen Frequenz um ein Vielfaches höher liegt als die maximal zu erwartende
Impulsfolgefrequenz f n entsprechend dem maximalen Drehzahl-Sollwert. Die vom
digitalen Drehzahlmesser erzeugten Istwert-Impulse f i gelangen über den Eingang
1 an den Dateneingang D 1 des ersten Flipflops 43. Der Rechteckgenerator 46
liefert seine Taktimpulsfolge Cl 1 einmal unmittelbar an den Takteingang Cl 1 des
ersten Flipflops 43 und zum anderen über den Inverter 45 als invertierte
Taktimpulsfolge Cl 2 an den ebenso bezeichneten Takteingang des zweiten
Flipflops 44. Der Dateneingang D 2 des zweiten Flipflops 44 ist über den Eingang
2 an den digitalen Sollwertgeber angeschlossen, der eine Impulsfolge mit der
Folgefrequenz f n abgibt.
Die Arbeitsweise zeigt Fig. 3b. Jedes Flipflop schaltet jeweils dann sein
Ausgangspotential Q 1 bzw. Q 2 von "0" auf "1" um, wenn die Anstiegsflanke eines
seinem Takteingang Cl zugeführten Generatorimpulses Cl 1 bzw. Cl 2 auf ein
positives Signal "1" des seinem Dateneingang zugeführten Eingangssignals D 1
bzw. D 2 trifft. Die Rückschaltung der Ausgangssignale Q von "1" auf "0" erfolgt,
wenn eine Anstiegsflanke des Taktsignals auf ein Signal "0" am Dateneingang D
des betreffenden Flipflops trifft. Der Ausgang Q 1 ist über die Leitung 5 mit dem
einen Eingang und der Ausgang Q 2 über Leitung 6 mit dem anderen Eingang
des Auf-/Abwärtszählers 4 verbunden. Betrachtet man zunächst den oberen Teil
von Fig. 3b, so erfolgt die Umschaltung von Q 1 von "0" auf "1" zum Zeitpunkt t 1
und die Rückschaltung zur Zeit t 3. Im unteren Teil erkennt man, daß die positive
Umschaltung von Q 2 zur Zeit t 2 und die Rückschaltung im Zeitpunkt t 4 vor sich
geht. Es liegt also keine Überlappung der Ausgangssignale Q 1 und Q 2 vor, zumal
an keiner Stelle die Vorder- oder Rückflanken der Eingangsimpulse D 1 und D 2
zeitlich zusammenfallen. Im Zeitpunkt t 5 hingegen tritt gleichzeitig in beiden
Eingangssignalen D 1 und D 2 eine Anstiegsflanke auf. Würde man beide Signale dem
Zähler 4 unverändert zuführen, so bekäme er in diesem Zeitpunkt gleichzeitig den
Befehl, einen Schritt vorwärts und einen Schritt zurückzuzählen. Dies wird
jedoch durch die Überlappungssperre verhindert. Die Umschaltung des Signals Q 1
erfolgt nämlich erst zum Zeitpunkt t 6 und die Umschaltung von Q 2 zu Zeit t 7. Es
liegt also wiederum keine Überlappung mehr vor. An den Leitungen 5 und 6 werden
dem Zähler 4 somit einwandfrei verarbeitbare Schaltbefehle zur Verfügung
gestellt.
Der Drehzahlregler hat ID-Verhalten, wobei der I-Anteil durch die im Zähler 4
aufintegrierte Differenz von Istwert und Sollwert gebildet wird. Diese Differenz
entspricht dem Polradwinkel einer Synchronmaschine. Je größer die Last ist, umso
größer ist dieses Integral und umso größer muß die Schlupffrequenznachstellung
sein. Um diese von der gerade vorhandenen Drehzahl unabhängig zu machen,
erzeugt jedes Fehlerintegral die gleiche relative Frequenzänderung der dem
Umrichter zugeführten Steuerimpulse. Man erhält somit stets den gleichen
Polradwinkel, also eine Art Phasenverriegelung. Mit dem Einsteller 10 läßt sich
die Kreisverstärkung des Regelkreises ändern, um eine etwaige Schwingneigung zu
beseitigen. Die bei Motorregelungen oftmals zu beobachtenden Pendelschwingungen
des Läufers lassen sich also mit einfachen Mitteln unterdrücken.
Claims (11)
1. Einrichtung zur digitalen Drehzahlregelung eines über einen statischen
Umrichter gespeisten Asynchronmotors, bei der
- a) eine die Solldrehzahl vorgebende Impulsfolge f n und eine von einem mit dem Motor gekoppelten Drehzahlmesser gelieferte, in ihrer Frequenz f i der Istdrehzahl proportionale Impulsfolge den beiden Eingängen eines digitalen Auf/Abwärtszählers zugeführt sind, an dessen Ausgang bei übereinstimmenden Eingangsimpulsfolgefrequenzen ein um einen von der Last abhängigen Betrag vom mittleren Zählerstand abeichendes Digitalsignal steht, während bei Frequenzabweichung ein von diesem Zählstand nach oben oder unten abweichendes digitales Drehzahlfehlersignal auftritt;
- b) dem Zählerausgang ein Digital/Analog-Umsetzer nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal nach Verknüpfung mit einer der Solldrehzahl proportionalen Spannung über einen Spannungs/Frequenz-Umsetzer das digitale Steuersignal für den Umrichter liefert,
dadurch gekennzeichnet, daß
- c) der Ausgang (9) des D/A-Umsetzers (8) mit einem ersten Eingang (11) eines Summierers (12) in Verbindung steht;
- d) ein Umsetzer (17) die Dauer (1 /f i) der jeweils letzten Periode des Drehzahlmesser-Ausgangssignals feststellt;
- e) dem zweiten Eingang (23) des Summierers (12) eine vom Drehzahl-Sollwert (f n) und von der Peroidendauer (1 /f i) des Drehzahlmesser-Ausgangssignals (f i) abhängige Spannung zugeleitet wird;
- f) der Ausgang (24) des Summierers (12) an einen ersten Eingang (25) eines Multiplizierers (15) angeschlossen ist;
- g) dem anderen Eingang (14) des Multiplizierers (15) die der Solldrehzahl (f n) proportionale Spannung zugeleitet wird;
- h) der Ausgang (26) des Multiplizierers (15) mit dem Spannungs/Frequenz-Umsetzer (27) verbunden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die sowohl vom
Drehzahl-Sollwert (f n) als auch von der Periodendauer
(1/f i) des Drehzahlmesser-Ausgangssignals (f i) abhängige
Spannung liefernde Umsetzer (17) mit einem ersten Eingang (16) an den
Ausgang (54) des Frequenz/Spannungs-Umsetzers (13) und mit einem zweiten
Eingang (18) an den Drehzahlmesser (50) angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Umsetzer
(17) umfaßt:
- i) zwei in Reihe geschaltete Monoflops (32, 33), deren erstem (32) als Eingangssignal die der Istdrehzahl entsprechende Impulsfolge (f i ) des Drehzahlmessers zugeleitet ist;
- j) einen Stromgenerator (31), der einen der Solldrehzahl entsprechenden Strom (I n ) liefert;
- k) eine zwischen den Ausgang des Stromgenerators und Bezugspotential einge schaltete Reihenschaltung, bestehend aus einem durch das Ausgangssignal des ersten Monoflops (32) gesteuerten ersten Schalter (35) und einem ersten Kondensator (C 1);
- l) einen dem ersten Kondensator (C 1) parallelgeschalteten, durch das Ausgangs signal des zweiten Monoflops (33) gesteuerten zweiten Schalter (36);
- m) einen eingangsseitig an den Verbindungspunkt (38) von erstem Schalter (35) und erstem Kondensator (C 1) angeschlossenen ersten Verstärker (39), zwischen dessen Ausgang und dem Eingang (42) eines nachgeschalteten zweiten Verstärkers (41) ein durch das Ausgangssignal des ersten Monoflops (32) gesteuerter dritter Schalter (40) zwischengeschaltet ist;
- n) einen zwischen den Eingang (42) des zweiten Verstärkers (41) und Bezugs potential eingeschalteten zweiten Kondensator (C 2),
- o) einen Ausgang (19) des zweiten Verstärkers zur Lieferung der auf den Drehzahlsollwert bezogenen, der Periodendauer der Drehzahlmesser- Ausgangsfrequenz proportionalen Spannung.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter
(35) als elektronischer Ruhekontaktschalter und der zweite (36) sowie der
dritte (40) Schalter als elektronischer Arbeitskontaktschalter ausgebildet
sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stromgenerator (31) mit seinem Steuereingang (16) an den mit dem anderen
Eingang (14) des Multiplizierers (15) verbundenen Ausgang (54) des
Frequenz/Spannungs-Umsetzers (13) angeschlossen ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den Umsetzer (17)
und den zweiten Eingang (23) des Summierers (12)
ein Differzierglied (20) eingeschaltet ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen die die Istdrehzahl-Impulsfolge (f i) und die Solldrehzahl-
Impulsfolge (f n) liefernden Eingänge (1, 2) und den Auf-/Abwärtszähler
(4) eine Impulsüberlappungen verhindernde digitale
Verzögerungsschaltung (3) eingeschaltet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
- p) die Istdrehzahl-Impulsfolge (f i ) dem Dateneingang (D 1) eines ersten Flipflops (43) und die Solldrehzahl-Impulsfolge (f n) dem Dateneingang (D 2) eines zweiten Flipflops (44) zugeführt sind;
- q) der Ausgang eines Rechteckgenerators (46), der eine wesentlich höher als die maximale drehzahlabhängige Impulsfrequenz liegende Taktfrequenz liefert, an den Takteingang (C 11) des ersten Flipflops (43) und über einen Inverter (45) an den Takteingang (C 12) des zweiten Flipflops (44) angeschlossen ist; und
- r) die Signalausgänge (Q 1, Q 2) der beiden Flipflops (43, 44) an die den beiden Zählrichtungen zugeordneten Zählereingänge (5, 6) des Auf-/Abwärtszählers (4) angeschlossen sind.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zählstand des Auf/Abwärtszählers (4) in beiden Richtungen begrenzt und
ein Überlauf des Zähles verhindert ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen
an den Ausgang (9) des D/A-Umsetzers (8) angeschlossenen elektronischen
Schwellwertschalter (29), der beim Erreichen eines vorgegebenen
Schwellwerts ein Alarmsignal liefert.
Priority Applications (3)
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DE3719463A1 DE3719463A1 (de) | 1988-12-22 |
DE3719463C2 true DE3719463C2 (de) | 1990-02-01 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873719463 Granted DE3719463A1 (de) | 1987-06-11 | 1987-06-11 | Einrichtung zur drehzahlregelung eines asynchronmotors |
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