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Dokumentenidentifikation DE19509974A1 09.11.1995
Titel Verfahren zur Bremsung eines Wechselstrommotors
Anmelder ABB Industry OY, Helsinki, FI
Erfinder Huttunen, Ari, Espoo, FI
Vertreter Boecker, J., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.- u. Rechtsanw., 65929 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 18.03.1995
DE-Aktenzeichen 19509974
Offenlegungstag 09.11.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.11.1995
IPC-Hauptklasse H02P 3/18
IPC-Nebenklasse H02M 5/00   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bremsung eines Wechselstrommotors, wenn der Wechselstrommotor (1) von einem Frequenzumrichter (2) mit einem Zwischenkreis (4) gespeist wird. Wenn die Spannung (uc) im Zwischenkreis (4) bei der Bremsung einen vorbestimmten Wert (uc-hi-lim) erreicht, wird die Magnetisierung des Motors (1) erhöht, um thermische Verluste des Motors zu vergrößern, und wenn die Spannung (uc) im Zwischenkreis wieder den genannten vorbestimmten Wert (uc-hi-lim) unterschreitet, die zusätzliche Magnetisierung beseitigt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bremsung eines Wechselstrommotors, wenn der Wechselstrommotor von einem Frequenzumrichter mit einem Zwischenkreis gespeist wird.

Wenn ein von einem Frequenzumrichter mit einem Zwischenkreis gespeister Wechselstrommotor gebremst wird, neigt die Spannung im Zwischenkreis zur Erhöhung. Dies beruht darauf, daß der Motor dann als Generator dient und die Energie seines mechanischen Systems dem Zwischenkreis zuführt. Somit ist die Bremsfähigkeit des Systems auch von der im Zwischenkreis zulässigen Spannungserhöhung begrenzt. Steigt die Spannung zu viel an, muß entweder das Bremsmoment begrenzt oder die überflüssige Energie durch eine geeignete Anordnung wie einen Inverter ins Netz gespeist werden. Die überflüssige Energie kann auch einem thermischen Widerstand zugeführt werden, wobei dieser Widerstand und ein getrennter Brems-Chopper benötigt werden. Diese Alternativen setzen aber den Einsatz zusätzlicher Vorrichtungen voraus, die das System komplizierter machen und die Kosten erhöhen. Eine dritte Möglichkeit zur Verstärkung der Bremsung besteht in der Gleichstrombremsung, wobei die Regelung jedoch die Information über die Drehzahl des Motors verliert. Daher kann die Gleichstrombremsung nur dann verwendet werden, wenn der Motor völlig zum Stillstand zu bringen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Bremsung eines Wechselstrommotors für den Fall anzugeben, daß der Wechselstrommotor von einem Frequenzumrichter mit einem Zwischenkreis gespeist wird. Es soll ein Verfahren angegeben werden, bei dem keine zusätzlichen Vorrichtungen, wie z. B. ein Brems-Chopper, im System nötig sind. Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß wenn die Spannung im Zwischenkreis bei der Bremsung einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Magnetisierung des Motors erhöht, um thermische Verluste des Motors zu vergrößern, und wenn die Spannung im Zwischenkreis wieder den genannten vorbestimmten Wert unterschreitet, die zusätzliche Magnetisierung beseitigt wird.

Vorzugsweise wird zur Erhöhung der Magnetisierung des Motors der Magnetisierungsstrom höchstens bis zu einem vorbestimmten Grenzwert erhöht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bremsung eines Wechselstrommotors wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, wobei zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild eines Teils eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Wechselstromantriebs und

Fig. 2 ein beispielhaftes Diagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist ein Schaltbild eines Wechselstromantriebs dargestellt, bei dem ein Motor 1 von einem Frequenzumrichter 2 gespeist wird, der einen Zwischenkreis 4 und einen vom Zwischenkreis gespeisten Inverter 3 aufweist, der wiederum den Motor 1 speist. Wenn man den Motor 1 bremsen will, entsteht eine Situation, in der der Motor 1 als Generator zu dienen anfängt, wobei er seine mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt, die in den Zwischenkreis 4 des Frequenzumrichters übertragen wird. Da keine Vorsichtsmaßnahmen getroffen worden sind, um die Energie vom Zwischenkreis zum Beispiel durch einen Inverter vorwärts zum Beispiel zum elektrischen Netz zuzuführen, wird die Energie im Zwischenkreis gespeichert, weshalb die Spannung uc im Zwischenkreis 4, der normalerweise, aber nicht unbedingt, ein Gleichspannungskreis ist, ansteigt. Normalerweise wird in einem Fall wie dieser so verfahren, daß das Bremsmoment des Motors in dem Maße verringert wird, daß die Spannungssteigerung im Zwischenkreis aufhört. Es ist also ein Gleichgewichtszustand erreicht worden, wobei die Bremsleistung des Motors den Verlusten des Motors 1 und des ihn speisenden Inverters 3 entspricht.

Erfindungsgemäß findet man sich aber nicht mit der Bremsleistung ab, die nach dem oben genannten üblichen Verfahren erreichbar ist, sondern man trifft zusätzliche Maßnahmen zur Erhöhung der Bremsleistung. Erfindungsgemäß wird die Magnetisierung des Motors 1 dadurch erhöht, daß dem Statorkreis des Motors 1 ein zusätzlicher Magnetisierungsstrom vom Inverter 3 zugeführt wird. In der Praxis erfolgt dies durch Steigerung der Ausgangsspannung des Inverters 3. Diese Erhöhung der Magnetisierung wird vorgenommen, wenn die Spannung im Zwischenkreis 4 einen vorbestimmten oberen Grenzwert uc-hi-lim erreicht. Neben der Zunahme des Statorstromes führt die Erhöhung der Magnetisierung des Motors 1 in der Praxis auch dazu, daß im Rotor des Motors ein zum Statorstrom proportionaler Strom induziert wird. Diese Stator- und Rotorströme verursachen eine Verlustleistung, mit deren Hilfe die Bremsung, d. h. der Verbrauch der mechanischen Energie des Motors, möglich ist. Erfindungsgemäß werden also die Verluste des Motors durch Vergrößerung der im Motor entstehenden thermischen Verluste und auch der Magnetisierungsverluste vergrößert. Dadurch ist es möglich, die Energie des vom Motor gebildeten mechanischen Systems in größerem Maße als was üblich ist in thermische Energie des Motors umzuwandeln, wobei das Bremsmoment auch höher sein kann.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird, brauchen in den normalen Steuerungssystemen des Motors keine größeren Änderungen vorgenommen zu werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren braucht man nur die Zwischenkreisspannung bei der Bremsung zu überwachen, und wenn die Spannung im Zwischenkreis den vorbestimmten Wert überschreitet, die Vergrößerung des Flusses und damit auch die Erhöhung des Magnetisierungsstromes im Rahmen der vorbestimmten Stromgrenzen einzuleiten. Wenn die Flußbremsung nach der Erfindung angewendet wird, wobei der Motor also durch Erhöhung der Magnetisierung gebremst wird, kann der Magnetisierungsstrom höchstens bis zu einem vorbestimmten Grenzwert erhöht werden, der in der Praxis durch die maximale Ausgangsspannung des Inverters 3 oder durch den aufgrund der Erwärmung des Motors jeweils höchstzulässigen Statorstrom des Motors bestimmt wird. Andererseits ist es natürlich, daß die Ausgangsspannung des Inverters 3, deren Steigerung also eine Zunahme des Magnetisierungsstromes bewirkt, nur bis zu dem höchstmöglichen Wert des Inverters gesteigert werden kann.

Die erfindungsgemäße Flußbremsung wird passiviert, wenn die Spannung uc im Zwischenkreis 4 die Regelgrenze der Überspannung, d. h. den Wert uc-hi-lim unterschreitet. Somit beruhen die Aktivierung und Passivierung der erfindungsgemäßen Flußbremsung lediglich auf der Überwachung der Zwischenkreisspannung uc. Selbstverständlich muß die Vergrößerung des Motorflusses, d. h. die Erhöhung der Magnetisierung des Motors, kontrolliert erfolgen, wobei die Vergrößerungsrate in erster Linie von der Zeitkonstante des Rotors abhängig ist.

In Fig. 2 ist ein beispielhaftes Flußdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Mit 5 ist die Einleitung der Bremsung bezeichnet. Nachdem ein Bremsbefehl erhalten ist, wird gemäß Block 6 begonnen, die Spannung uc im Zwischenkreis des Frequenzumrichters zu überwachen, und getestet, ob diese Spannung ihren höchstzulässigen Wert uc-hi-lim erreicht hat. Überschreitet die Zwischenkreisspannung nicht den Wert uc-hi-lim, so wird zum Block 7 übergegangen, gemäß dem die Bremsung in Übereinstimmung mit der Normalregelung und mit der Magnetisierung nach dieser Normalregelung fortgesetzt wird. Wenn die Zwischenkreisspannung aber den Wert uc-hi-lim überschreitet, wird zum Block 8 übergegangen, wo getestet wird, ob der Magnetisierungsstrom is seinen höchstzulässigen Wert is-ref überschreitet. Ist die Bremsung erst vor kurzem eingeleitet, so ist es wahrscheinlich, daß die Stromgrenze noch nicht erreicht worden ist, sondern man die Bremsleistung durch die erfindungsgemäße Erhöhung der Magnetisierung im Block 9 erhöhen kann. Dann wird wieder zum Block 6 zurückgekehrt, um das Niveau der Zwischenkreisspannung zu testen, aufgrund dessen man wieder entweder zum Block 7 oder zum Block 8 übergeht.

Wenn die Magnetisierung des Motors gemäß dem Flußdiagramm der Fig. 2 erhöht wird, entsteht zu irgendeinem Zeitpunkt einerseits eine Situation, in der der Magnetisierungsstrom nicht mehr vergrößert werden kann, sondern der höchstzulässige Wert is-ref überschritten ist. Dann wird vom Block 8 zum Block 10 übergegangen, in dem die Magnetisierung verringert wird. Andererseits entsteht bei fortschreitender Bremsung zu irgendeinem Zeitpunkt auch eine Situation, in der die Zwischenkreisspannung ihren Grenzwert uc-hi-lim unterschreitet, wobei man vom Block 6 in die Normalregelung gemäß Block 7 übergehen kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Bremsung eines Wechselstrommotors, wenn der Wechselstrommotor (1) von einem Frequenzumrichter (2) mit einem Zwischenkreis (4) gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenn die Spannung (uc) im Zwischenkreis (4) bei der Bremsung einen vorbestimmten Wert (uc-hi-lim) erreicht, wird die Magnetisierung des Motors (1) erhöht, um thermische Verluste des Motors zu vergrößern, und wenn die Spannung (uc) im Zwischenkreis wieder den genannten vorbestimmten Wert (uc-hi-lim) unterschreitet, die zusätzliche Magnetisierung beseitigt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Magnetisierung des Motors der Magnetisierungsstrom (is) höchstens bis zu einem vorbestimmten Grenzwert (is-ref) erhöht wird.






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