DE3602560A1

DE3602560A1 - Steuerschaltung fuer einen inverter

Info

Publication number: DE3602560A1
Application number: DE19863602560
Authority: DE
Inventors: Tomotaka Nagoya Aichi Ito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-01-31
Filing date: 1986-01-29
Publication date: 1986-08-07
Also published as: US4672285A; DE3602560C2; GB2171269A; GB2171269B; GB8602296D0

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für einen Inverter, der Wechselstrom in Gleichstrom und hieraus mittels einer Schaltvorrichtung Wechselstrom mit variabler Frequenz und Spannung ableitet; bei der parallel zu den Schaltvorgängen der Schaltvorrichtung in einem in einzelne elektrische Winkel unterteilten Speicher gespeicherte Spannungsmuster ausgelesen und bei der die Spannungsmuster ausgewählt werden, um hieraus mittels den elektrischen Winkeln entsprechender Taktimpulse und eines Datenwählers die Phasen eines dreiphasigen Wechselspannungs-Steuersignals abzuleiten.

Eine Steuerschaltung für einen Inverter dieser Art ist bereits vorgeschlagen worden, und eine entsprechende Schaltung ist in Fig. 1 gezeigt. Diese Schaltung enthält einen Frequenzbefehlsgenerator, der ein Ausgangssignal von 6 Bit liefert, und einen Frequenzbefehlsgenerator, der ein Ausgangssignal von 6 Bit zur Verfügung stellt. Diese beiden Generatoren sind funktionsmäßig in einem Mikrocomputer 6 enthalten. Weiterhin ist ein Speicher 3 vorgesehen, der als Festwertspeicher ausgebildet ist und nachfolgend als ROM bezeichnet wird. Das ROM hat eine Speicherkapazität von 4096 Worten zu je 8 Bit. Darüber hinaus sind ein Datenwähler 4 und ein Ringzähler 5 vorgesehen.

Zum Erzeugen von dreiphasigen Wechselspannungs-Steuersignalen ist die Schaltung nach Fig. 1 derart ausgebildet, daß die Schaltvorrichtungen für zwei Phasen in der Hauptschaltung des Inverters die Schaltvorgänge entsprechend den im ROM 3 gespeicherten Spannungsmustern durchführen, während die verbleibende Phase sich entweder im leitenden oder nicht-leitenden Zustand befindet. Die Kombinationen der Schaltzustände der drei Phasen wechseln sich in Abständen von elektrischen Winkeln von 60° ab, und zwar wird dies durch den Ringzähler 5 bewirkt. Auf diese Weise entstehen dreiphasige Wechselspannungs-Steuersignale (U-Phase, V-Phase und W-Phase), wie sie durch die Spannungsformen nach Fig. 3 gezeigt sind.

Fig. 2 zeigt, wie die Spannungsmuster-Daten im ROM 3 (Fig. 1) abgespeichert sind. Da der Spannungsbefehl 6 Bits hat, können maximal 64 verschiedene Spannungsmuster dargestellt werden, und bei einem Bereich von Ausgangsfrequenzen des Inverters von 3 Hz bis 60 Hz können die Spannungsmuster in Schritten von 1 Hz gespeichert werden, wie Fig. 2 zeigt.

Wird ein Induktionsmotor durch einen solchen Inverter in seiner Drehzahl erniedrigt und angehalten, so wird die Drehzahl zunächst bis zu einer 3 Hz entsprechenden Drehzahl verlangsamt und gelangt dann im freien Lauf zu einem Halt. Diese Betriebsweise hatte den Nachteil, daß das Anhalten nicht genau erfolgen konnte, insbesondere wenn

mit dem Induktionsmotor eine Last mit größerer Schwungmasse verbunden war.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Steuerschaltung für einen Inverter zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Schaltung vermeidet und zu einem optimalen Bremsverhalten entsprechend der angeschlossenen Last führt, auch wenn diese eine hohe Schwungmasse besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Mittel gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer bekannten Steuerschaltung für einen Inverter;

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Speicherinhaltes des in der Schaltung nach Fig. 1 verwendeten Speichers?

Fig. 3 eine Darstellung der Wellenformen der dreiphasigen Wechselspannungs-Steuersignale bei der Schaltung nach Fig. 1;

P) Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung

des Inhaltes der im Speicher der erfindungsgemäßen Steuerschaltung für einen Inverter gespeicherten Daten;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung für

einen Inverter gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 eine Darstellung der Wellenformen der dreiphasigen Wechselspannungs-Steuersignale bei der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 4.

Fig. 4 zeigt den Inhalt der im ROM 3 (siehe Fig. 1) gespeicherten Daten, und zwar sind drei zusätzliche Arten von Spannungsmustern C/ B und A vorgesehen, die dem Stopbetrieb eines Induktionsmotors zugeordnet sind und in einem Speicherbereich gespeichert sind, der sonst ungenutzt wäre. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung für einen Inverter. Sie enthält einen 8-Bit-Mikrocomputer 11, der auf einem Chip dargestellt ist und nachfolgend als CPU bezeichnet wird. Weiterhin sind ein Geschwindigkeitsmultiplizierer 12, ein zwölfstufiger Binärzähler 13, ein ROM-Speicher 14 mit einer Speicherkapazität von 8 kBytes, ein 4-Bit-Datenwähler 15 mit zwei Kanälen und ein 8-Bit-Datenwähler 16 mit einem Kanal vorgesehen.Ferner sind ein als integrierte Schaltung ausgebildetes Gatter und eine Latch-Schaltung 18, die als D-Flip-Flop mit mehreren Eingängen ausgebildet ist, vorgesehen.

Nachfolgend soll die Funktion dieser Steuerschaltung beschrieben werden. Aufgrund eines Betätigungsbefehls

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für einen Induktionsmotor gibt die CPU 11 ein Binärsignal von 6 Bit als Spannungsbefehl an den ROM-Speicher 14 und zur gleichen Zeit ein Binärsignal von 8 Bit als
Frequenzbefehl an den Geschwindigkeitsmultiplizierer 12. Der Geschwindigkeitsmultiplizierer 12 gibt ein Frequenzsignal aus, das proportional zu dem 8-Bit-Binärsignal
ist, was einer Parallel-Serien-Wandlung des Frequenzbefehls entspricht. Der Binärzähler 13, dem das serielle Frequenzsignal als Taktsignal zugeführt wird, adressiert mit seinem Zählsignal von 6 Bit das ROM 14. Dieses ROM
14, das maximal 64 Spannungsmuster gespeichert gehalten
kann, da der Spannungsbefehl 6 Bits aufweist, kann derart belegt sein, daß es Spannungsmuster in Schritten von 1 Hz enthält, wie in Fig. 4 gezeigt, auf diese Weise kann der Bereich der Ausgangsfrequenz des Inverters von 3 Hz bis
60 Hz reichen. Das durch den Spannungsbefehl ausgewählte Spannungsmuster wird durch das 6-Bit-Abtastsignal des
Binärzählers 13 abgetastet und in Form von 8 Bits ausgegeben. Da das Spannungsmuster zur Verbesserung der Speicherkapazität in dem ROM 14 in geeignete Teile von elektrischen Winkeln aufgeteilt ist, wird das 8-Bit-Spannungsmuster
zuerst durch den Datenwähler 15 verknüpft, der mit einem
durch den Binärzähler 13 geteilten Frequenzsignal als Taktsignal arbeitet, und anschließend in ein dreiphasiges
Wechselspannungs-Steuersignal durch die Datenwähler 16
umgewandelt, wobei das durch den Binärzähler 13 geteilte Frequenzsignal als Taktsignal dient.

Das Wesentliche an der vorliegenden Schaltung besteht darin, daß das ROM 14 drei Arten von Spannungsmustern enthält, die

dem Stopbetrieb eines angeschlossenen Induktionsmotors zugeordnet sind. Diese Spannungsmuster sind in unbenutzten Speicherbereichen gespeichert. Die Latch-Schaltung 18, die aus einem D-Flip-Flop besteht, ist zwischen dem Binärzähler 13 und dem Adresseneingang der Datenwähler angeordnet und erhält ein Steuersignal von der CPU 11 und ein Ausgangssignal vom Binärzähler 13 als Taktsignal. Die Frequenz des Ausgangssignal des Binärzählers 13, das als Taktsignal dient, ist höher als die Frequenz des 3-Bit-Ausgangssignals des Binärzählers 13, das der Latch-Schaltung 18 geführt wird.

Nachfolgend sollen die Arbeitsschritte beschrieben werden, die sich beim Beschleunigen des Induktionsmotors von 3 Hz bis 60 Hz und dann beim Verzögern des Motors bis zum Stillstand abspielen. Beim Auftreten eines Befehls zum Beschleunigen des Induktionsmotors wird zunächst ein Spannungsbefehl zur Auswahl des Spannungsmusters für eine Frequenz von 3 Hz von der CPU 11 ausgegeben, und anschließend werden die Spannungsmuster für höhere Frequenzen in Schritten von 1 Hz erzeugt, bis 60 Hz erreicht ist. Sobald ein Verzögerungsbefehl in die Schaltung gegeben wird, werden die Spannungsbefehle schrittweise von 60 Hz bis auf 3 Hz erniedrigt. Nachdem das Spannungsmuster für 3 Hz ausgewählt worden ist, werden die Impulsbreiten der Spannungsmuster für den Stopbetrieb C, B und A graduell erniedrigt, wie Fig. 6 zeigt, und die entsprechenden Ausgangsintervalle werden zu t , t und t_A gemacht. Da die Taktimpulse für die Latch-Schaltung 18 durch ein Steuersignal

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von der CPU 11 gesperrt worden sind, wird das 3-Bit-Adressignal für die Datenwähler 16, das vom Binärzähler 13 geliefert wird, verriegelt, so daß das dreiphasige Wechselspannungs-Steuersignal in einer bestimmten Phase konstant gehalten wird. Dies hat zur Folge, daß entsprechend den Spannungsmustern für den Stopbetrieb nach C, B und A in dem Induktionsmotor ein stationäres Magnetfeld gebildet und somit der Motor gestoppt wird.

Diese Betriebsweise wird durch die Spannungsmuster der Steuersignale für die einzelnen Phasen in Fig. 6 gezeigt. Dies bedeutet, daß, obwohl die Impulsbreiten der Spannungsmuster zwischen 3 Hz und 60 Hz über die Zeit variiert werden, so daß der Induktionsmotor sich weich drehen kann, die Impulsbreiten der dem Stopbetrieb zugeordneten Spannungsmuster konstant bleiben und .in der Reihenfolge von C, B nach A kleiner werden. Durch die Kombination der dem Stopbetrieb C, B und A zugeordneten Spannungsmuster mit den entsprechenden Ausgabezeiten t_c, t_ß und t ergibt sich sine optimale Bremssteuerung in Übereinstimmung mit der angetriebenen Last.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Steuerschaltung für einen Inverter derart ausgebildet, daß der Speicher, in dem die Spannungsmuster gespeichert sind, mit verschiedenen Arten von Spannungsmustern belegt wird, und zwar sind diese Spannungsmuster für den Stopbetrieb des Motors in bisher unbenutzten Bereichen gespeichert. Die Datenwähler, die das dreiphasige Wechselspannungs-Steuer-

signal erzeugen, werden durch die Latch-Schaltung derart gesteuert, daß das Taktsignal gesperrt wird und sich auf diese Weise im Induktionsmotor ein stationäres Magnetfeld ausbildet. Hierdurch ergibt sich eine optimale Bremsfunktion entsprechend der an dem Motor angeschlossenen Last.

Claims

EISENFÜHR & SPEISEFl

Piiienianwalic- · Emopean f-ater« Anorneys ^ R Π 9 ^ R Π \

Unser Zeichen: M 10 23

Anmelder/Inh.: MITSUBISHI DENKI K. K. Patentanwälte

Aktenzeichen: Neuanmeldung Dipl.-Ing. Günther Eisenführ

Dipl.-Ing. Dieter K. Speiser Dr.-Ing. Werner W. Rabus on τ-,,,,,-,ν- -IQDC Dipl.-Ing. Detlef Ninnemann

Datum- 20. Januar 1986 *\ , ⁶ ... „ ..

Dipl.-Ing. Jürgen Brugge

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKI KAISHA 2-3, Marunouchi 2 chome Chiyoda-ku, Tokyo 100 JAPAN

Steuerschaltung für einen Inverter

PATENTANSPRÜCHE

1J Steuerschaltung für einen Inverter, der Wechselstrom in Gleichstrom und hieraus mittels einer Schaltvorrichtung Wechselstrom mit variabler Frequenz und Spannung ableitet; bei der parallel zu den Schaltvorgängen der Schaltvorrichtung in einem in einzelne elektrische Winkel unterteilten Speicher gespeicherte Spannungsmuster ausgelesen und bei der die Spannungsmuster ausgewählt werden, um hieraus mittels den elektrischen Winkeln entsprechender Taktimpulse und eines Datenwählers die Phasen eines dreiphasigen Wechselspannungs-Steuersignals abzuleiten,

JB/iml

Martinistraße 24 Telefon Telecopierer Telex Datex-P \

D-28OO Bremen 1 0421-3280 37 0421-52 68 34 244020 fepatd 44421040 311 _A

dadurch gekennzeichnet,

daß im Speicher (14) zusätzlich einem Stoppbetrieb zugeordnete Spannungsmuster (A, B, C) gespeichert sind,

daß eine Latch-Schaltung (18) zur Sperrung der Taktimpulse am Adresseneingang des Datenwählers (16) vorgesehen ist und

daß bei Auftreten eines Stoppbefehls die dem Stoppbetrieb zugeordneten Spannungsmuster (A, B, C) abgerufen und die Taktimpulse für den Adresseneingang des Datenwählers (16) gesperrt werden.
2.Steuerschaltung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch

a) einen Prozessor (11), dem ein Betriebsbefehl für einen Induktionsmotor zuführbar ist;

b) einen Speicher (14), dem vom Prozessor (11) ein Spannungsbefehl zuführbar ist und in dem Spannungsmuster für dreihphasige Wechselspannungs-Steuersignale sowie in einem getrennten Bereich Spannungsmuster (A, B, C) für einen Stoppbetrieb des Induktionsmotors gespeichert sind;

c) einen Geschwindigkeitsmultiplizierer (12), dem vom Prozessor (11) ein Frequenzbefehl zuführbar ist und der ein Frequenzsignal ausgibt, das dem Frequenzbefehl proportional ist;

d) einen Zähler (13), dem das Frequenzsignal vom Geschwindigkeitsmultiplizierer (12) als Taktsignale

zugeführt wird und der mit seinem Zählsignal die Adressignale für den Speicher (14) liefert;

e) einen ersten Datenwähler (15), dem das durch den Zähler (13) geteilte Frequenzsignal als Taktsignal zufährbar ist und der die von dem Spannungsbefehl aus dem Speicher (14) ausgewählten Spannungsmuster kombiniert;

f) zweite Datenwähler (16), denen das durch den Zähler (13) geteilte Frequenzsignal als Taktsignal zuführbar ist und die das dreiphasige Wechselspannungs-Steuersignal erzeugen; und

g) eine zwischen dem Zähler (13) und dem Adresseneingang der zweiten Datenwähler (16) geschaltete Latch-Schaltung (18), der vom Prozessor (11) ein Steuersignal und vom Ausgang des Zählers (13) ein Taktsignal zuführbar ist.