DE2409248A1 - Verfahren und anordnung zur steuerung des polradsteuerwinkels einer stromrichtermaschine synchroner bauart - Google Patents

Description

240924a

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Ni nn em an η/se B I 73/81 IJm

Verfahren und Anordnung zur Steuerung des Polradsteuerwinkels einer Stromrichtermaschine synchroner Bauart

-Zusatz zur Patentanmeldung P 23 17 503.3

Die Hauptanmeldung P 23 17 503.3 betrifft ein Verfahren zur Steuerung· des Polradsteuerwinkels einer Stromrichtermaschine synchroner Bauart, deren Polrad mit einem Polradlagegeber verbunden ist und deren Ankerwicklungen von einer Stromrichteranordnung gespeist werden, wobei die Phasenlage der Zündimpulse für die steuerbaren Stromrichterventile der Stromrichteranordnung,. bezogen auf die Polradlage der Stromrichtermaschine synchroner Bauart durch ein Schaltwerk in der Weise vorgegeben wird, daß auf dem Polradlagegeber angebrachte dynamische Feinspursignale im Bereich von ebenfalls auf dem Polradlagegeber angebrachten statischen Grobspursignalen gezählt werden, die jeweiligen

509836/0164

- 2 - B I 73/81 Nm

Zählerstände mit dem Zählbeginn synchronisierten Vorwahlwerten des Polradsteuerwinkels verglichen und bei Identität der jeweiligen Zählerstände mit den Vorwahlwerten des Polradsteuerwinkels der Stromrichteranord— nung Zündimpulse zugeführt werden, die gegenüber den den statischen Grobspursignalen entsprechenden Zündbereichen verschobene Zündbereiche vorgeben.

Gegenstand der Hauptanmeldung ist ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung des Polradsteuerwinkels einer Stromrichtermaschine synchroner Bauart, bei dem eine feinstuf ige -Vorgabe der Ständerdurchflutung der Stromrichtermaschine in Abhängigkeit von der jeweiligen Polradstellung im gesamten Vierquadrantenbetrieb der Stromrichtermaschine bei gleichzeitiger Optimierung des Betriebsverhaltens der gesamten Anordnung im Generator·*· bzw. Motorbetrieb ermöglicht wird.

In der Figur 1 der Zeichnung ist in Form eines Blockschaltbildes ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung gemäß der Hauptpatentanmeldung dargestellt. Die Stromrichtermaschine synchroner Bauart 9 weist einen mit drei in Stern geschalteten Wicklungen versehenen Ständer (Anker) auf, wobei die äußeren Wicklungsenden an eine aus steuerbaren Gleichrichtern bzw. Thyristoren gebildeten Strom-

509836/0164

3 - BI 73/81 Nm

richteranordnung 5 angeschlossen sind. Die Stromrichteranordnung 5 ist überfeine Gleichrichteranordnung und Gleichströmzwischenkreis mit einem aus den Phasen U, V und W bestehenden Drehstromnetz verbunden, dem sie im Motorbetrieb der Stromrichtermaschine 9 Leistung entzieht bzw. dem sie im Generatorbetrieb Leistung zuführt. An die Läuferwelle 34 der Stromrichtermaschine synchroner Bauart 9 ist ein Polradlagegeber 10 angeschlossen, der den jeweiligen Augenblickswert des Drehwinkels der Läuferwelle 34 feststellt. Der Polradlagegeber 10 besteht aus einer Anordnung von Lichtquellen, z. B. Lampen oder lichtemittierenden Halbleitern, und ihnen gegenüberliegenden Lichtempfängern, z. B. Phototransistoren, mit dazwischenliegender Blendenscheibe. Diese Blendenscheibe hat die Form einer runden Scheibe, die mit Löchern oder Schlitzen versehen ist und die von der Lau- ■ ferwel'le 34 gedreht wird. Sie liefert für dreiphasige Maschinen die erforderliche statische Information zum Anfahren durch ein ebenfalls dreiphasiges stisches Geberausgangssignalsystem όώ, (3 , ν-, dessen Pulszahl pro Umdrehung der Polpaarzahl der Stromrichtermaschine synchroner Bauart 9 entspricht. Die günstigste Winkelzuordnung zwischen der Ständerdurchflutung und dem Läufer muß durch Justieren des Polradlagegebers 10 im Stillstand bestimmt werden. Der Polradlagegeber·' 10 liefert jedesmal dann ein Ausgangssignal, wenn ein Loch oder Schlitz in der Blendenscheibe dem zugehörigen

509836/0164

- 4 - BI 73/81 Nm

Lichtempfänger gegenüberliegt, so daß bei einem dreiphasig.en statischen Geberausgangssignalsystem o£, β , ύ* , zur statischen Messung der Läuferstellung ein Auflösungsvermögen von 60°el erreicht wird- Erfindungsgemäß ist im Polradlagegeber 10 ein zusätzliches Sender-Empfänger-Paar und eine feine Lochung der Blendenscheibe vorgesehen, mit deren Hilfe als dynamische Information ein Feinspursignal c> gebildet wird. Aus diesem möglichst hochpulsigen, drehzahlproportionalen Signal werden bei Drehung der Läuferwelle Vorbzw. Nacheilung der Standerdurchflutung hergeleitet. Dies geschieht in einer noch zu beschreibenden elektronischen Schaltung durch Auszählen der dynamischen Feinspursignale in Bereichen der statischen Grobspursignale oC ι β » Y" ·

Durch die Kombination von statischen Grobspursignalen oC ,

β , ν- und einem dynamischen Feinspursignal d können wegen des einfachen Aufbaus recht robuste Polradlagegeber 10 entwickelt werden. Sie werden z. B. im Stillstand für Umkehrantriebe auf einen Polradsteuerwinkel von dt.= 0 und für Einrichtungsantriebe nach optimalem Anfahrmoment einiustiert und gestatten bei Drehung eine sehr feinfühlige elektronische Verstellung des mittleren Polradsteuerwinkels 3C_m· Der Polradsteuerwinkel <%L= 0 entspricht dabei jener Zuordnung von Anker- und Polradfeld, bei der die Grundwelle der Ankerdurchflutung θ_δ senkrecht auf der Grundwelle der Polraddurchflutung θ steht, also der optimalen Lage für das Dreh-

509836/0164

- 5 - .,B I 73/81 Nm

moment der Maschine. Aus Gründen der Kommutierung der Stromrichteranordnung wird abweichend vom Polradsteuerwinkel dt = 0 für die optimale Lage der Durchflutung ein Polradsteuerwinkel ~£ eingestellt, damit die Stromrichtermaschine kapazitives Verhalten zeigt. Die Feinspur des Polradlagegebers kann außer zur Winkeleinstellung auch zur Bildung des Drehzahl—Istwertes der Stromrichtermaschine synchroner Bauart 9 herangezogen werden.

Der Polradlagegeber 10 kann neben der beschriebenen Ausführung mit Blendenscheibe und Lichtsender und -empfänger auch aus einem magnetischen Fühler, HaIl-Effekt-Fühler, kapazitiven Fühler usw. aufgebaut werden. Die vom Polradlagegeber 10 abgegebenen statischen Grobspursignale 06 ,

β ι y- t werden einem ersten Drehwinkel-Signalinverter 30 sowie einem zweiten Drehwinkel-Signalinverter 31 und einem Drehrichtungsfühler 32 zugeführt. Die Abgabe der statischen Grobspursignale cc , β , y- , oder invertierten statischen Grobspursignale oZ , Λ , -p , der beiden Drehwinkel-Signalinverter 30 bzw. 31 an einer dem ersten Drehwinkel-Signalinverter 30 nachgeschalteten Drohwinkellogik 1 bzw. dem zweiten Drehwinkel-Signalinverter 31 nachgeschalteten Torlogik 2 hängt von der jeweiligen Ansteuerung der beiden Drehwinkel-Signalinverter 30, 31 ab. Während der erste Drehwinkel-Signalinverter 30 mit den Ausgangssignalen cc', ß', -yj vom Drehrichtungsfühler 32 angesteuert wird,

509836/0164

- 6 - B I 73/81 Nm

erhält der zweite Drehwinkel-Signalinverter 31 mit den Ausgangssignalen °C'', β '', γ '' entsprechende Signale von einer der Drehwinkelsteuerung übergeordneten Steuerung und Regelung 33 der Stromrichtermaschine synchroner Bauart 9. Die Ausgangssignale oC ' , β ' , }f~ ' des ersten Drehwinkelsignalinverters 30 entsprechen entweder den statischen Grobspursignalen oC, β , ^f oder den invertierten statischen Grobspursignalen Z^ , β , ν-; ebenso die Ausgangssignale ⁰⁰¹¹J ß''f tf" ' des zweiten Drehwinkel-Signalinverters Die Ausgangssignale sowohl des Drehrichtungsfühlers 32 als auch der übergeordneten Steuerung und Regelung 33 werden einem Betriebsindikator 8 zugeführt, dessen Ausgangssignale M bzw. M die Aussage, ob Motor(M)- oder Generator (M)-Betrieb der Stromrichtermaschine synchroner Bauart 9 vorliegt bzw. vorliegen soll, an die Drehwinkellogik 1 wei— tergeleitet werden. Die dynamischen Feinspursignale ο des Polradlagegebers 10 werden sowohl der Drehwinkellogik 1 als auch einer Verriegelung 6, die in Abhängigkeit von der Anzahl der dynamischen Feinspursignale λ pro Zeitein·*· heit, also in Abhängigkeit von der Drehzahl η der Stromrichtermaschine synchroner Bauart 9, ein Signal N bzw. fJ an die Torlogik 2 abgibt.

Der Drehwinkellogik 1 werden außerdem noch vorgewählte Winkelwerte VQM bzw. VQG für den Motor- bzw. Generator—

509836/0164

2403248

- 7 - BI 73/81 Nm

betrieb von einer Vorwahlstufe 7 zugeführt, die in geeigneter Weise mit der übergeordneten Steuerung und Regelung verbunden sein kann. Die von der Drehwinkellogik 1 abgegebenen Signale SM ^ bzw. SG die für den Motor (M)- bzw. Generatorbetrieb (M) gegenüber den statischen Grobspursignalen o<£ , A j 7" ^verscn°t^)ene Winkelbereiche umfassen, werden der Torlogik 2 zugeführt, die in Abhängigkeit von den von der Verriegelung 6 und dem zweiten Drehwinkelinverter 3T abgegebenen Signale N, N bzw. oL · ' , ß,' · , ^-♦ ' aufbereitete Signale A, B, C an eine Verknüpfungslogik 3 weiterleitet. Für niedrige Drehzahlen (N = 0) ist das System der aufbereiteten Gebersignale A, B, C identisch mit den statischen Grobspursignalen ⁰^ , β , ^T bzw. oZ, ß, ;/-, für die andere Drehrichtung und für höhere Drehzahlen (N = L) mit den von der Drehwinkellogik 1 abgegebenen verschobenen Signalen SM . bzw. SG ♦

. . ot-, (i, f _ °C, (5 , γ-

In der Verknüpfungslogik 3 werden den aufbereiteten Gebersignalen A, B, C Freigabesignale a, b, c, d, e, f fest zugeordnet, die 120 el-Stromrichterzündbereichen entsprechen und 60 el gegeneinander versetzt sind. Die Freigabesignale werden an Impulsverstärker 4 abgegeben, die einzelne Thyristoroder Ventilgruppen der Stromrichteranordnung 9 zur Zündung' der Thyristoren öder Ventile ansteuern. Mit Hilfe der aufbereiteten Gebersignale A, B, C und damit auch mit den

509 836/0164

- 8 - B I 73/81 Nm

ihnen fest zugeordneten Freigabesignalen a bis f für die Impulsverstärker 4 sind alle vier Quadranten des Betriebes der Stromrichtermaschine synchroner Bauart zu durchfahren. Eine Kombination entspricht dem Motorbetrieb im ersten und dem Generatorbetrieb im vierten Betriebsquadranten und eine andere Kombination dem Motorbetrieb im dritten und dem Generatorbetrieb im zweiten Quadranten des Betriebes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in Weiterbildung der Hauptpatentanmeldung, ein Verfahren anzugeben, bei dem innerhalb der Grenzen des Gleich- oder Wechselrichterbetriebes der Stromrichteranordnung alle möglichen Betriebsarten kontinuierlich durchfahren werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorwahlwerte V_Q von einer dem Schaltwerke übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung, der die gewünschten Betriebszustände sowie erfaßte Betriebsdaten der Stromrichtermaschine und der Stromrichteranordnung'.zugeführt werden, zusammen mit gleichfalls von der übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung abgegebenen Grenzwerten VQM und VQG des Polradsteuerwinkels für Motor- und Generatorbetrieb der Stromrichtermaschine dem Schaltwerk vorgegeben werden, wobei, die Vorwahlwarte Vq abhängig vom Motor- oder Generatorbetrieb der Stromrichtermaschine innerhalb der Grenzwerte VQM bzw. VQG wirksam sind und einen quasikontinuierlichen Übergang zwischen Gleich- und Wechselrichterbetrieb der Stromrichteranordnung gestatten,;

509836/0164

- 9 - BI 73/81 Nm

Anband eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert,

Figur 2 stellt in Form eines Blockschaltbildes eine nach der Erfindung ausgebildete Steuereinrichtung für eine Stromrichtermaschine synchroner Bauart dar.

Figur 3 zeigt das Blockschaltbild eines Drehwinkeliogikbausteines und Figur 4 die zeitlichen Verläufe der in dem Blockschaltbild nach Figur 2 auftretenden Signale.

In der Figur 2 ist die Winkelsteuerung in detaillierter Form als Blockschaltbild dargestellt, wie sie sich aus dem von der HaUptpatentanmeldung übernommenen Blockschaltbild der gesamten Stromrichteranordnung nach Figur 1 ergibt. Die Drehwinkellogik 1 besteht aus drei den einzelnen Signalen oC , /V j y^'i 4*h. den statischen Grobspursignalen oC _f ß> , v— oder den antivalenten statischen Grobspursignalen <^, ä, "Zrzugeordneten I/ögikbausteinen 11, 12, 13, die als Ausgangssignale die gegenüber den statischen Signalen oC, ß, T'bzw. öZj (?> v-verschoben en Bereiche SoC, S ß, S Y~ abgeben. Zugeführt werden den drei I/ogikbaüsteinen 11, 12, 13 das dynamische Feinspursignal ο vom Polradlagegeber sowie von einem Drehwinfcel-Signalinverter 30 die Signale &C ', ß¹, y',

50 9 836/0164

-10 - B I 73/81 Nm

die je nach Drehrichtung der Stromrichtermaschine den statischen Grobspursignalen °C, /3, y oder den antivalenten statischen Grobspursignalen oZ, ß, Z-entsprechen. Zur Bestimmung der Drehrichtung der Stromrichtermaschine ist ein die statischen Grobspursignale cC, β, y in ihrer zeitlichen Folge erfassender und auswertender Drehrichtungsfühler 32 eingesetzt, der ein Signal für den Istwert der Drehrichtung sowohl an den Drehwinkel—Signalinverter 30 als auch eine übergeordnete Steuer- und Regeleinrichtung 33 abgibt.

In Abänderung des Steuerverfahrens der Hauptpatentanmeldung werden von den Logikbausteinen nicht je Phase zwei Speicher— impulse SMo£, SGoc.; SM/2, SG β oder SMr-, SG y-getrennt für den Motor- und Generatorbetrieb der Stromrichtermaschine abgegeben und von der nachgeschalteten Logik über die Entscheidung, ob Motor (M)- oder Generatorbetrieb (R) vorliegt, angewählt, sondern es wird nur je ein Speicherimpuls SoCj S ß, STffür die verschobenen Zündbereiche abgegeben. Zugeführt werden den Logikbausteinen 11, 12, 13 noch die von einer Vorwahlstufe 36 abgegebenen Vorwahlwerte V₀, die aus ,den von der übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung 33 abgegebenen Übergangswerte gebildet werden und die ebenfalls, von der übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung 33 über einen Grenzwertgeber 34 abgegebenen Grenzwerte VQM und VQG für den Motor— bzw. Generatorbetrieb. Durch die

509836/0164

-H- BI 73/81 Nm

Vorgabe von Grenzwerten VQM und VQG wird ein Überschreiten des maximal möglichen Wechselrichterbetriebes der Stromrichteranordnung, bei dem eine Gefährdung der Kommutierung eintritt, und des maximal zulässigen Gleichrichterbetriebes, bei dem eine Übersteuerung und unzulässige Spannungserhöhung eintritt, vermieden. Die Begrenzung der Vorwahlwerte V kann natürlich auch durch eine begrenzte Vorgabe dieser Vorwahlwerte V in beide Richtungen erzielt werden. Die notwendigen Begrenzungen lassen sich in der übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung 33 aus Informationen der Stromrichtermaschine und der Stromrichteran— Ordnung wie Ständer- und Läuferstrom, Drehzahl und Zwischenkreisspannung usw. herleiten. Die Übergänge durch Veränderung der Vorwahlwerte V werden hauptsächlich durch externe Vorgaben wie Drehzahlwechsel oder Drehmomentwechsel und daraus folgenden Regelwerten gegeben. Durch die Abgabe eines einzelnen Speicherimpulses S*c, S £>, S i^-für die verschobenen Zündbereiche je Phase können während des Betriebes durch Veränderung der Vorwahlwerte V alle zwischen den festgelegten Grenzbetriebszuständen liegenden Betriebsmöglichkeiten kontinuierlich durchfahren werden, insbesondere ist der kontinuierliche Übergang zwischen Wechsel- und Gleichrichizerbetrieb der' Stromrichterahordnung bzw. zwischen Motor- und Generatorbetrieb der Stromrichtermaschine möglich. Zusätzliche zu den Speicherimpulsen S-*c, S A, S v- geben die

509836/0164

- 12 - B I 73/81 Nm

Logikbausteine 11, 12, 13 noch Signale T₀^ , T ^ und T

ο ab, die in einem Summationsglied 14 zu einem Signal

Ta = T , +T₀ +T

oo a β a γ- a

zusammengefaßt werden, das der Vorwahlstufe 36 und dem Grenzwertgeber 34 zugeführt wird, um die Änderung der Vorwahlwerte V von den Einlesezeitpunkten in die Logikbausteine 11, 12, 13 zu asynchronisieren.

Der weitere Aufbau der Steuereinrichtung sowie die weitere Signalverarbeitung entspricht der der Hauptpatentanmeldung. Eine die Drehzahl der Stromrichtermaschine synchroner Bauart bzw. die dynamischen Feinspursignale S, pro Zeiteinheit erfassende Verriegelung 6 gibt an ihrem Ausgang oberhalb einer bestimmten Drehzahl η > η ein Auslösesignal N an die den einzelnen Logikbausteinen 11, 12, 13 für jedes statische Signal ot , fi , f zugeordneten Torlogikstufen 21, 22, 23 ab. An weiteren Eingängen der Torlogikstufen 21, 22, 23 werden die Speicher impulse S^, Sß, S -*~ der Logikbausteine 11, 12, 13 der Drehwinkellogik und Ausgangssignale ·=£''} ß'' ι T*¹ eines zweiten Drehwinkel-Signalinverters 31, die je nach Vorgabe eines Drehrichtungs-Sollwertes SR von der übergeordneten Steuerung und Regelung den statischen Grobspursignalen «L, β, γ- oder den invertierten statischen

5 0 9 8 3 6/0164

- 13 - BI 73/81 Nm

Grobspursignalen c^., β, χ~ entsprechen, eingegeben. So erhält beispielsweise die Torlogikstufe 21 für das statische Grobspursignal °C von dem Drehwinkel-Logikbaustein 11 den Speicherimpuls S oc sowie vom zweiten Drehwinkel-Signalinverter 31 die Eingabe des statischen Grobspursignals ⁰^bzw, oL und von der Verriegelung 6 das Freigabesignal N bzw. das Sperrsignal R. Die Ausgangssignale der Torlogikstufen 21 bis 23, die aus einem dreiphasigen System von 120 el phasenverschobenen aufbereiteten Gebersignalen A, B, C bestehen, werden der Verknüpfungslogik 3 zugeführt, in der den aufbereiteten Gebersignalen A, B, C ein System aus sechs 120°el langen und 60°el gegeneinander versetzten Zündbereichen a, b, c, d, e, f direkt zugeordnet wird. Jede vorgewählte Verschiebung der dreiphasigen Systeme wird damit direkt auf die Zündbereiche weitergeleitet. Die Verknüpfungsgleichungen können beispielsweise derart lauten:

a = A ■ B
b = A . Ü

d = B . X
e = C ' X
f = C . B

509836/0164

- 14 - B I 73/81 Nm

Anhand des in Fig. 3 dargestellten Drehwinkel-Logikbausteines 11 für das statische Grobspursignal cc und Motorbetrieb M der Stromrichtermaschine synchroner Bauart 9 soll die Funktionsweise und der innere Aufbau der Drehwinkellogik 1 beschrieben werden. Wie der vorangegangenen Beschreibung zu entnehmen ist, werden dem Drehwinkel-Logikbaustein 11 vom Polradlagegeber das dynamische Feinspursignal O und über den ersten Drehwinkel-Signalinverter als cC ' das statische Grobspursignal CC bzw. das invertierte statische Grobspursignal te und von der Vorwahlstufe 36 die Vorwahlv/erte VQ eingegeben. Aus dem statischen Grobspursignal OG ' werden über zwei monostabile Kippstufen 110 und 111 die Einschalt (Tcce)- und Ausschalt (Toca)-Zeitpunkte des statischen Grobspursignals pC ermittelt und zu einem gemeinsamen Schaltsignal T^ in einem Summierglied 113 zusammengefaßt. Über eine weitere monostabile Kippstufe wird aus dem gemeinsamen Schaltsignal T₀C ein etwas längeres Rücksetzsignal ZR₀^ für einen nachgeschalteten Zähler gebildet, dem an einem weiteren Eingang das dynamische Signal <j zugeführt wird. Der Zählbereich des Zählers 115 liegt somit in dem Zeitbereich, in dem das Rücksetzsignal ZR₀Ij nicht vorhanden ist, er ist also gleich zT!^ Während des Zählbereiches 2H 04 werden -mit dem Zähler 115 die dynamischen Signale ο gezählt. Die 2ahl ZQ . der dynamischen Signale <S im Zählbereich 2"R₀^ werden an Korn-

509836/0164

15 - B I 73/81 Nm

paratoren 116 abgegeben. An weiteren Eingängen werden den Komparatoren 116 über Synchronisationsstufen 117 die von der Vorwahlstufe und dem Grenzwertglied abgegebenen m Vorwahlwerte VQ und Grenzwerte VQ M und VQ G als synchronim mm

sierte Vorwahlwerte SQ sowie Grenzwerte SQ M und SQ G

m mm

zugeführt. Durch die Synchronisation mit dem Beginn des Zählrrrvorgangs soll ein unerlaubtes Verstellen der Vorwahleingänge der Komparatoren 116 während des Zählvorganges verhindert werden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit einem aus dem Einschaltimpuls T₀^ des statischen Grobspursignals oc ' über eine Synchronsperre 112 hergeleiteten Impuls T , also nur bei jedem zweiten ,Rückstellen des Zählers 115, synchronisiert. Die synchron während des Zählerrückstellens eingelesene Winkelvorgabe' SQ und die Grenzwerte SQ M bzw. SQ G werden beim anschließenden Zählvorgang mit dem jeweiligen Zählerstand ZQ in den Komparatoren verglichen und nur bei Übereinstimmung der Werte (in Bits) geben die Ausgänge

+ τ*" der Komparatoren 116 Identitätssignale IM ^, IG₀₀ und -i,&at), deren Länge der Zähltaktfrequenz des Zählers 115 entspricht. Die beiden Identitätssignale IG ^_-und I^_ werden nachgeschalteten Zwischenspeichern 119 eingegeben, an deren Ausgänge Speichersignale SG cc "bzw. So^ an-ein- nachgeschaltetes Zusammenfassungsglied 120 abgegeben werden. Die beiden Zwischenspeicher 119 werden am Ende des Zählvorgangs mit

509836/0164

16 - BI 73/81 Nm

dem ihnen ebenfalls zugeführten Rücksetzsignal ZR oC zurückgesetzt. Die Zwischenspeicher 119 dienen dazu, eine Auswahl zwischen den beiden Identitätssignalen IG₀^ und I₀^ dahingehend zu treffen, daß immer nur das zweite von beiden Signalen weitergereicht wird. Dem nachgeschalteten Zusammenfassungsglied 120 werden außer den beiden Speichersignalen 5G _rc und S cC noch die Identitätssignale I oc » IMoC und IG oC zugeführt. Die Zusammenfassung dieser Signale erfolgt nach folgender Gleichung:

I aC = (IG oC + IcC )' SGt^L > S ^ + IMc=C

Das einem Speicher 118 als Takt zugeführte Identitätssignal I oC löst dort einmal den Beginn und beim nächsten Mal das Ende des verschobenen Zündbereiches S₀^, aus. An weiteren direkten Eingängen des Speichers 118 werden das statische Grobspursignal oC ' (also cc bzw. de) und die Einschalt (T )- und Ausschalt (T )-zeitpunkte des statischen Grobspursignals oC' eingegeben.

Die Erläuterung des Verfahrens zur Impulsverschiebung soll anhand von Fig. 4 erfolgen.

In der Figur 4a sind symbolisch die dynamischen Feinspursignale 6* als Impulskamm dargestellt, wobei die Zahl der

509836/0164

- 17 - BI 73/81 Nm

dynamischen Feinspursignale 6 während l80°el von der geforderten Genauigkeit der Winkelverstellbarke.it abhängt. Sind z- B. 720 dynamische Peinspursignale ό pro Geberum— drehung vorhanden, so ergeben sich bei einer 6-poligen Maschine 72.0/6 = 120 Impulse pro l80°el.

Fig. 4b zeigt das statische Grobspursignal oC bzw. in den Signallückeri das invertierte statische Grobspursignal o2. Jeweils zu Beginn und Ende des statischen Grobspursignals -o£ wird über die monostabile Kippstufe 110 und 111, das Summierglied 113 und die weitere Kippstufe 114 das in Fig. 4c dargestellte Zählerrücksetzsignal ZR ^ gebildet. Im Zählbereich ZKqC- d.h. also im Bereich nichtvorhandener Zählerrücksetzsignale ZR _cc zählt der nachgeschaltete Zähler

die dynamischen Feinspursignale <$ aus, so daß am Zählerin,,
ausganc deiVFig. 4d dargestellte Zählerstand ZQ auftritt, der hier der Anschaulichkeit halber als ein mit jedem durch das dynamische Feinspursignal -:> gegebenen Impuls während des Zählbereichs ZR_cx^ ansteigenden Wertes dargestellt ist. Die von der Vorwahlstufe und dem Grenzwertgeber vorgegebenen, in Fig. 4e als zeitlich konstante Größen dargestellten Vorwahlwerte SQ , und Grenzwerte SQ / K»SQ,- G

oCxn com -oem

v/erden in den Kornparatoren mit dem jeweiligen Zählerstand ZQ . verglichen und bei Übereinstimmung an deren Ausgänge die in Fig. 4f dargestellten Identitätssignale IM^ , IG₀^

509836/0 164

- 13 - B I 73/81 Nm

und I CjC abgegeben. Die von den Zwischenspeichern abgegebenen Speichersignale S₀^ und SG ^ , die von den Identitäts-Signalen I₀^ und IG _c^ gesetzt und von dem Zählerrückstellsignal ZR _Γχ. zurückgesetzt werden, sind in Figur 4g dargestellt. In Figur 4h ist das zusammengefaßte Identitätssignal Ί. _ry , das aus der vorstehend angegebenen Gleichung resultiert, eingetragen. Wie aus der Darstellung zu entnehmen ist, führt immer nur der zweite der beiden Speicher— signale .S ^ bzw. SG _c^ zur Abgabe des Identitätssignals I ^C- · Die fehlende Verriegelung des Signals IM c6 über einen dritten Zv/ischenspeicher und der daraus resultierende Doppelimpuls beim Identitätssignal I₀^, stört nicht weiter, da hierdurch nur ein Nachsetzen des bereits durch den ersten Impuls gesetzten Speichers 113 erfolgt. Durch entsprechende Eingabe des statischen Grobspursignals oC bzw. ^ in Vorbereitungseingänge des Speichers 118 werden mit dem als Taktgeber dienenden Identitätssignal I₀^ die in'Fig. 4i dargestellten verschobenen Zündbereiche S₀^, am Ausgang des Speichers 118 abgegeben. Durch digitale oder analoge Vorwahl kann somit ein Zündbereich S -/, gegenüber dem Ursprungszündbereich oC , vie in Fig. 4i dargestellt, um einen Wert -^ώ6 verschoben werden. Der verschobene Zündbereich S^. beginnt also im

* allgemeinen immer erst mit dem einen Identitätssignal Ice,

cas aus den Vorwanlwerten resultiert. Der Zündbereich S₀^, kann jedoch bei einem extrem weit vorn liegenden Identi-

*
tätssignal I nc nicht über den durch das aus einem Grenz-

509836/0164

- 19 - BI 73/81 Nm

wert resultierende Identitätssignal IG₀^ vorgegebenen Bereich hinausgehen. Bei einem extrem weit zurückliegenden Identitätssignal I oo erfolgt das Setzen des Speichers 118 und damit der Beginn des verschobenen Zündbereiches S qc spätestens mit dem Auftreten des Identitätssignales IM₀^, wodurch der zweite Grenzbereich festgelegt ist.

509836/0164

Claims (3)

1. Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH
   Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

   Ninnemann/se B I 73/81 Nm

   Patentanspr ü c h e

   Vl. Verfahren zur Steuerung des Polradsteuerwinkels einer

   Stromrichtermaschine synchroner Bauart, deren Polrad mit einem Polradlagegeber verbunden ist und deren Ankerwicklungen von einer Stromrichteranordnung gespeist werden,
   wobei die Phasenlage der Zündimpulse für die steuerbaren Stromrichterventile der Stromrichteranordnung, bezogen auf die Polradlage der Stromrichtermaschine synchroner Bauart durch, ein Schaltwerk in der Weise vorgegeben wird, daß
   auf dem Polradlagegeber angebrachte dynamische Feinspursignale im Bereich von ebenfalls auf dem Polradlagegeber angebrachten statischen Grobspursignalen gezählt werden, die jeweiligen Zählerstände mit dem Zählbeginn synchronisierten Vorwahlwerten des Polradsteuerwinkels verglichen und bei Identität der jeweiligen Zählerstände mit den Vorwahlwerten des Polradsteuerwinkels der Stromrichteranord-

   509836/0164

   B I 73/81 Nm

   nung Zündimpulse zugeführt werden, die gegenüber den den statischen'Grobspursignalen entsprechenden Zündbereichen verschobene Zündbereiche vorgeben, nach Patentanmeldung P 23 17 503.3,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Vorwahlwerte V_Q von einer dem Schaltwerke (35) übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung (33), der die gewünschten Betriebszustände sowie erfaßte Betriebsdaten der Stromrichterrnaschine (9) und der Stromrichter anordnung (5) zugeführt werden, zusammen mit gleichfalls von der übergeordneten Steuer- und Regeleinrichtung (33) abgegebenen Grenzwerten VQM und VQG des Polradsteuerwinkels für Motor- und Generatorbetrieb der Stromrichtermaschine dem Schaltwerk vorgegeben werden, wobei dLe Vorwahlwerte Vq abhängig vom ' Motor- oder Generatorbetrieb der Stromrichtermaschine innerhalb der Grenzwerte VQM bzw. VQG wirksam sind und einen quasikontinuierlichen Übergang zwischen Gleich- und Wechselrichterbetrieb der Stromrichteranordnung (5) gestatten.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, .
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Vorwahlwerte V_Q und Grenzwerte VQ M und VQ G den einseinen statischen Grobspursignalen <k_t β , η^ zugeordneben Drehwinkel-Logikbausteinen (11, 12, 13) zugeführt werden, wobei sie mit dem jeweiligen Zählbeginn· synchronisiert Kornparatoren (116) eingegeben werden, in dem die synchronisierten Vorwahlwerte SQ und Grenzwerte SQ M bzw. SQ G mit

   509836/0164

   - -9- - B I 73/81 Nm

   dem jeweiligen Zählerstand ZQ des die dynamischen Feinspursignale d innerhalb der Grobspursignale OO , β , -r-auszählenden Zählers (115) verglichen werden, daß die Komparatoren (116) bei Identität der Vorwahl- bzw. Grenzwerte SQ bzw. SQ M, SQ G Identitätssignale I* IM, IG an ein nachgeschaltetes Zusammenfassungsglied (120) abgeben, daß die Identitätssignale I* und IG Zwischenspeicher (119) zugeführt werden, so daß nur das jeweils zweite Identitätssignal I* bzw. IG als Speichersignal S* bzw. SG dem Zusammenfassungsglied (120) eingegeben wird, das aus den ihm zugeführten Signalen ein Identitätssignal

   I - (IG + I·) · SG - S* + IM '

   herleitet, das einem Speicher (118) zusammen mit dem statischen Grobspursignal oO bzw. antivalenten statischen Grobspursignal oO- sowie den Einschalt- und Ausschaltzeitpunkten des statischen Grobspursignals QC ' zugeführt wird, die dort einmal den Beginn und beim nächsten Mal das Ende des verschobenen Zündbereichs 5 auslösen. * ■
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß das von einem ersten Drehwinkel-Signalinverter (30) abgegebene statische Grobspursignal bzw. antivalente statische Grobspursignal über zwei monostabile Kippstufen (110 und 111) geführt wird, die den Einschalt- (T_&) bzw.

   509836/0164

   D I 73/Sl Nm

   Ausschalt (T ) -Zeitpunkt des statischen Grobspursignals bilden, daß ein mit den Ausgängen der monostabilen Kippstufen (110 und 111) verbundenes Summierglied (113) ein Schaltsignal T abgibt, das einer weiteren monostabilen Kippstufe (114) zugeführt und zu einem längeren Zählerrücksetzsignal ZR, das dem Zähler (115) und den Zwischenspeichern (119) eingegeben wird, umgeformt wird.

   Verfahren nach Anspruch 2 und 3,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Schaltsignal T jedes Drehwinkel-Logikbausteins (11, 12, 13) einem Summierglied (14) zugeführt wird, das mit seinem der Vorwahlstufe (36) und dem Grenzwertgeber (34) eingegebene Ausgangssignal

   die Änderung der Vorwahlwerte VQ und Grenzwerte VQ M bzw. VQ G von den Einggbezeitpunkten in die Drehwinkel-Logikbausteine (11, 12, 13) asynchronisiert.

   509836/0164