178937. lajstromszámú szabadalom • Statikus frekvenciaváltóról táplált státorfrekvencia változással működő aszinkron vagy szinkronmotoros hajtás önvezérléses rendszerű közvetlen fluxus szabályozással
178937 4 működőképességének biztosítása miatt. A fordulatszám érzékelő szükségessége a szinkron és rövidrezárt forgórészű aszinkron motoros hajtások éppen azon előnyös tulajdonságát hagyja kihasználatlanul, hogy állandó státor frekvenciájú táplálás esetén a megengedett nyomaték tartományban fordulatszámuk egyáltalán nem, illetve csak kismértékben változik, emiatt az esetek túlnyomó többségében nem is lenne szükség fordulatszám szabályozásra. Ezen kívül a fordulatszám érzékelő szükségessége az említett megoldások gyakorlati alkalmazását is jelentős mértékben korlátozza, mivel legtöbb esetben finommechanikai pontossággal kell a fordulatszám érzékelőt a motorral tengelykapcsolatba hozni. Robosztus hajtásoknál ez nehezen megvalósítható, különösen azokban az esetekben, amelyeknél nem áll rendelkezésre szabad tengelyvég a fordulatszámadó számára. Ezért a gyakorlatban az olyan frekvenciaváltós hajtások alkalmazhatók előnyösen, amelyek vezérlése nem igényel fordulatszám érzékelőt. Ezek közös jellemzője, hogy a motor villamos mennyiségeiből állítják elő az egyenirányító és az inverter vezérlőjeleit. Pl. egy ilyen megoldás, ugyancsak áraminverteres frekvenciaváltóval táplált aszinkron motoros hajtás esetére, a DE-PS 24 18 322 számú szabadalmi leírás által vált ismertté. A hajtás tulajdonképpen két szabályozási hurkot tartalmaz és mindkettő párhuzamosan hat a hálózati egyenirányító vezérlőbemenetére. Az egyik szabályozó kör az egyenirányító hálózatból felvett (motor státoráramával arányos) áramát, a másik a motor státorfeszültségét szabályozza. Mindig az a szabályozó kör fejti ki hatását az egyenirányítóra, amelyik nagyobb rendelkezőjelet szolgáltat (ha pl. a feszültség vagy áram ellenőrző jel nagyobb, mint amekkora a beállított feszültség- vagy áramalapjelnek megfelel, a hálózati egyenirányító vezérlő jele, tehát a közbenső kör egyenárama csökken). Az inverter vezérlőbemenetére egy feszültség-frekvencia átalakító csatlakozik, amelyet megfelelő arányos tagon keresztül a motor státorfeszültségével arányos jel, tehát az előbbi feszültségszabályozó ellenőrző jele vezérel. Minthogy a státor-frekvencia arányos a motor státorfeszültségével, a motor fluxusa állandó. A feszültségszabályozó kör alapjele ezért a státor-frekvencia nagyságát, illetve a fordulatszámot úja elő, mindaddig, amíg a hálózati áram a beállított áram alapjelnek megfelelő értéket el nem éri. Amennyiben a hajtást túlterhelik, az áramszabályozó korlátozza a motor áramát, emiatt csökkenni kezd a motor státorfeszültsége, vele arányosan a státor-frekvencia, tehát a motor fordulatszáma is, miközben a motor fluxusa állandó marad, következésképpen az áramszabályozó kör megszólalása a nyomaték korlátozását eredményezi. A fentiek szerint felépített frekvenciaváltós hajtás a teljes fordulatszám-nyomaték tartományban állandó motor fluxussal dolgozik. Számos hajtási feladatnál viszont előnyösebb a fluxust a terhelőnyomaték függvényében megfelelő módon változtatni, pl. azért, hogy a hajtás minden munkapontban az elérhető legjobb hatásfokkal rendelkezzék, ezt pedig a fenti felépítésű hajtás nem teszi lehetővé. Jelen találmány alapján lehetségessé válik a fluxus valamely célfüggvény szerinti változtatása, és lénye3 gesen egyszerűbb felépítésű, kedvezőbb dinamikai tulajdonságú fluxusszabályozó kör alakítható ki az előzőeknél. A találmány alapja az a feüsmerés, hogy egy célszerűen kialakított, feszültségvezéreit késleltető áramkör önmagában el tudja látni egy frekvenciaváltós áram- vagy feszültséginverteres hajtás fluxusszabályozó, feszültség-frekvencia átalakító és fluxusérzékelő elemeinek szerepét és az így kialakított hajtás nemcsak egyszerűbb felépítésű, hanem több szabályozástechnikai előnnyel is rendelkezik a korábbi megoldásokhoz viszonyítva. A jelen találmánynak az a lényege, hogy egy olyan feszültségvezéreit késleltető áramkört tartalmaz, amely egy integráló hatású bemenettel, egy, a kezdeti feltétel időpillanatát beállító, és egy, a kezdeti feltétel pillanatértékét beállító bemenettel, valamint egy, a kezdeti feltétel beállításának időpillanatához képest az integráló hatású, és a kezdeti feltétel pillanatértékét beállító bemenetre jutó jel nagysága által együttesen meghatározott időpillanatban impulzust szolgáltató kimenettel rendelkezik, amely kimenet egyrészt össze van kötve a motort tápláló inverter impulzus bemenetével, másrészt közvetlenül vissza van csatolva a késleltető áramkör kezdeti feltétel beállításának időpillantát előíró jelbemenetére, a késleltető áramkör integráló hatású bemenetére az aszinkron vagy szinkronmotor státor kapcsaira közvetlenül, vagy feszültségváltón át kapcsolt egyenirányító kimenete csatlakozik, míg a késleltető áramkör kezdeti feltétel pillanatértékét meghatározó jel számára szolgáló bemenete az aszinkron vagy szinkronmotor kívánt státor - frekvenciáját előíró jelbemenet. A találmányt részletesebben az alábbi ábrákon bemutatott kiviteli példák alapján ismertetjük: 1. és 2. ábrán a késleltető áramkör ki- és bemenetéinek szerepét szemléltetjük a találmány szerinti alkalmazásban, 3. ábra a találmány egy lehetséges kiviteli alakját szemlélteti. A K késleltető áramkör működésének egyes fázisait az áramkör egy belső F kapcsának Up jelén figyelhetjük meg (2. ábra). A kezdeti feltétel időpillanatát beállító S bemenetre adott Us szinkronizáló impulzus ts időtartama alatt a K késleltető áramkör UF jele pl. a lehetséges legnegatívabb Un m feszültségre ugrik, miközben a K késleltető áramkör integrátorként! működésében szerepet játszó energiatároló feszültségét a kezdeti feltétel nagyságát beállító V bemenetre jutó Uv feszültség a kívánt értékre beállítja. A ts időtartam után a K késleltető áramkör integrátorként működik: az Up jel hullámalakja a beállított kezdeti értékből kiindulva az integráló hatású I bemenetére jutó ui feszültség integráljának megfelelően emelkedik. Abban az időpillanatban, amikor az UF jel egy meghatározott (pl. zérus) értéket elér, UF jel értéke ugrásszerűen a lehetséges legpozitívabb Upm feszültségre változik, miközben a K késleltető áramkör P kimenetén Up impulzus keletkezik. Az S bemenetre adott U, szinkronizáló impulzushoz képest a P kimenetéi az Up impulzus tk késleltetéssel jelenik 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
