DE102011119644A1 - Steuern eines elektrischen Verbrauchers eines Luftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Ein elektrischer Verbraucher 18 eines Luftfahrzeugs umfasst einen elektrischen Motor 26 und einen Inverter 24 zum Erzeugen einer Wechselspannung für den elektrischen Motor 26. Ein Verfahren zum Steuern des elektrischen Verbrauchers 18 umfasst die Schritte von: Ermitteln einer Drehfrequenz für den elektrischen Motor 26; Feststellen, ob die Drehfrequenz zu Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters 24 führt, die unterhalb eines vordefinierten Schwellwertes 44 liegen, wobei die Schwingungen durch den Inverter 24 beim Erzeugen einer Versorgungsspannung für den elektrischen Motor 26 erzeugt werden; und Ändern der Drehfrequenz, wenn festgestellt wurde, dass die Drehfrequenz zu Schwingungen unterhalb des vordefinierten Schwellwerts 44 führt.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine computerlesbares Medium zum Steuern eines elektrischen Verbrauchers eines Luftfahrzeugs, eine Steuereinheit für einen elektrischen Verbraucher und ein Luftfahrzeug.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Beim Betrieb von elektrischen Verbrauchern im elektrischen Bordnetz eines Luftfahrzeugs kann es zu sub-/inter- und harmonischen Frequenzen des Stromes bzw. der Spannung kommen. In Abhängigkeit vom Frequenzbereich der sub-/inter- und harmonischen Frequenzen kann es zu Resonanzschwingungen in der Versorgungsspannung und zu mechanischen Schwingungen innerhalb des Generatorantriebs kommen. Solche Schwingungen sind unerwünscht.
  • Insbesondere elektrische Verbraucher mit einem elektrischen Motor und damit verbundenem Inverter können je nach gewählter Architektur mehr oder weniger starke sub- und interharmonische Frequenzen bzw. Schwingungen des Stromes abhängig vom Betriebszustand des Motors (Drehzahl, Netzfrequenz und Art des elektrischen Motors) verursachen.
  • Ein Ansatz zum Reduzieren der sub- und interharmonischen Schwingungen besteht darin, die durch den Inverter entstehenden Schwingungen durch komplexe Schaltverfahren des Inverters zu vermindern. Hierzu zählt der Betrieb der elektrischen Maschine mit Hilfe komplexer sensorloser Verfahren mit Hilfe sinusförmiger Drehfelder. Dies bedingt erhebliche steuerungstechnische Aufwände für die Erzeugung und Regelung dieser Drehfelder und führt weiter zu höheren Schaltverlusten des Inverters und zu deutlich erhöhtem Entwicklungsaufwand.
  • Beispiele für solche elektrischen Verbraucher umfassen Gebläse zur Belüftung, wie sie etwa in der DE 10 2008 025 960 A1 und der US 2011/0111683 A1 beschrieben sind.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein Luftfahrzeug mit geringem Verschleiß, niedrigem Geräuschpegel und geringen Wartungskosten bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Verbrauchers eines Luftfahrzeugs, wie etwa eines Flugzeugs oder eines Hubschraubers.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektrische Verbraucher einen elektrischen Motor und einen Inverter zum Erzeugen einer Wechselspannung für den elektrischen Motor. Der elektrische Verbraucher kann auch eine Steuereinheit umfassen, mit der der Inverter betrieben werden kann, beispielsweise durch Pulsweitenmodulation (PWM).
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte von: Ermitteln einer (ursprünglichen) Drehfrequenz für den elektrischen Motor; Feststellen, ob die Drehfrequenz zu ungewünschten sub- und/oder interharmonischen Schwingungen in einer Eingangsstrom bzw. Eingangsspannung des Inverters führt, die bzw. deren Frequenzen unterhalb einem vordefinierten Schwellwert liegen, wobei die Schwingungen durch den Inverter beim Erzeugen einer Versorgungsspannung bzw. eines Versorgungstroms (Kommutierung) für den elektrischen Motor erzeugt werden; Ändern der Drehfrequenz, wenn festgestellt wurde, dass die (ursprüngliche bzw. unveränderte) Drehfrequenz zu Schwingungen unterhalb des vordefinierten Schwellwerts führt.
  • Mit anderen Worten können ungewünschte sub- und interharmonische Schwingungen, die durch den Inverter im Bordnetz des Luftfahrzeugs (das den Eingangsstrom bzw. die Eingangsspannung liefern kann) erzeugt werden, dadurch vermieden werden, dass Drehfrequenzen des elektrischen Motors, bei denen derartige Schwingungen auftreten, nicht zugelassen werden, sondern durch eine Drehfrequenz ersetzt werden, bei der dies nicht der Fall ist. Auf diese Weise ist es unnötig, sub- und interharmonische Schwingungen durch kompliziertes Betreiben des Inverters zu unterdrücken. Daher kann das Verfahren als Verfahren zur Vermeidung und/oder Beeinflussung des emittierten sub- und interharmonischen Frequenzspektrums bei Inverter gesteuerten Antrieben aufgefasst werden.
  • Insbesondere bei Luftfahrzeugen, die ein Bordnetz aufweisen, dass eine zeitlich variable Frequenz besitzt, kann es notwendig sein, elektrische Antriebe (bzw. Verbraucher) einzusetzen, die einen Synchronmotor umfassen. Beispielsweise kann ein Generator getriebelos mit einer Turbine gekoppelt sein und dann beispielsweise bedingt durch die variable Drehgeschwindigkeit der Turbine eine Bordnetzfrequenz zwischen beispielsweise 400 Hz und 800 Hz erzeugen. Antriebe mit Synchronmotor umfassen in der Regel einen Inverter, der bei Schaltvorgängen sub- und interharmonische Schwingungen erzeugt. Dabei kann es bedingt durch das Entstehen einer Schwebung zwischen Netzfrequenz und den Kommutierungsvorgängen von Schaltern des Inverters zu der Entstehung von Schwingungen der Ausgangsspannung bis in den Bereich der für die Generatorregelung unerwünschte Frequenzbereiche hin kommen. Die emittierten sub- und interharmonischen Schwingungen können abhängig von der Motordrehzahl, der Polpaarzahl, der Netzfrequenz und der PWM-Frequenz, mit der der Inverter betrieben wird, sein.
  • Anstatt jedoch die sub- und interharmonischen Schwingungen bei bestimmten Drehfrequenzen kompliziert zu unterdrücken, kann auf einfachere Weise das erzeugte Frequenzspektrum zusammen mit der Drehfrequenz verschoben werden. Bei gleichbleibender Architektur des Inverters und des elektrischen Motors können durch die Beeinflussung des Frequenzspektrums die für die Anwendung unerwünschten Frequenzbereiche vermieden werden.
  • Auf einfache Weise können bestimmte Grenzwerte für die sub- und interharmonischen Schwingungen unter Beibehaltung bewährter und wenig aufwendiger Inverterarchitekturen eingehalten werden. Der Einsatz weniger effizienter und schwerer Komponenten kann vermieden werden.
  • Eine Änderung der Drehfrequenz führt bei einem PWM-betriebenen Inverter zu einer Änderung der PWM-Frequenz, wodurch das emittierte Frequenzspektrum so beeinflusst wird, dass die emittierten sub- und interharmonischen Frequenzen des Stromes innerhalb eines Frequenzbereiches vermieden werden (beispielsweise unterhalb von 100 Hz).
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt von Ansteuern des Inverters derart, dass sich der elektrische Motor mit der Drehfrequenz dreht. Die Motorspannung bzw. die Versorgungsspannung für den Motor (eine gewöhnlich dreiphasige Wechselspannung) wird derart erzeugt, dass der Motor mit der ursprünglichen, oder falls diese geändert wurde, mit der geänderten Drehfrequenz betrieben wird. Beispielsweise ist der Inverter dazu ausgeführt, den gleichgerichteten Eingangsstrom (der beispielsweise aus einem Bordnetz des Luftfahrzeugs stammt) mittels Pulsweitenmodulation in den Motorstrom bzw. die Motorspannung umzuwandeln.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter die Schritte von: Ermitteln einer Drehfrequenz, bei der keine (bzw. nahezu keine) Schwingungen unterhalb des Schwellwerts auftreten, wenn festgestellt wurde, dass die Drehfrequenz zu Schwingungen unterhalb des vordefinierten Schwellwerts führt; und Ändern der Drehfrequenz auf die ermittelte Drehfrequenz. Es ist zu verstehen, dass eine Drehfrequenz, bei der keine Schwingungen auftreten, auch eine Drehfrequenz sein kann, bei der nur Schwingungen auftreten, die unterhalb einer gewissen Grenze im Verhältnis zur Amplitude des Wechselstromes im Bordnetz liegen, also beispielsweise weniger als 3% oder 1% der Amplitude des Wechselstromes betragen.
  • Diese Drehfrequenz kann nun beispielsweise auf folgende Weisen ermittelt werden: Ein vordefinierter Drehfrequenzoffset kann zur Drehfrequenz addiert bzw. davon subtrahiert werden, bei dem sichergestellt ist, dass die resultierende (geänderte) Drehfrequenz außerhalb eines Bereichs liegt, bei dem Schwingungen auftreten. Auch kann eine vordefinierte Drehfrequenz als neue Drehfrequenz festgesetzt werden. Die vordefinierte Drehfrequenz kann beispielsweise basierend auf der ursprünglichen Drehfrequenz aus einer Tabelle von Drehfrequenzen ausgewählt werden.
  • Auch ist es möglich, die Drehfrequenz aus einem Drehfrequenzbereich heraus zu bewegen, in dem ungewünschte Schwingungen auftreten. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter die Schritte von: Ermitteln eines Drehfrequenzbereichs, in dem die Drehfrequenz zu Schwingungen unterhalb des Schwellwerts führt, wenn festgestellt wurde, dass die Drehfrequenz zu Schwingungen unterhalb des vordefinierten Schwellwerts führt; Ändern der Drehfrequenz auf ein Ende des Drehfrequenzbereichs, beispielsweise auf dessen Obergrenze oder dessen Untergrenze.
  • Die subharmonischen Schwingungen, die durch die Ansteuerung des Motors erzeugt werden, können entsprechend der gewählten Motorsteuerung berechnet oder ermittelt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt des Feststellens das Bestimmen der Frequenz der Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters über einen vordefinierten funktionalen Zusammenhang mit der Drehfrequenz. Mit anderen Worten können die Schwingungen zu einer Drehfrequenz bzw. deren Frequenzen beispielsweise unter der Zuhilfenahme eines Modells berechnet werden. Beispielsweise kann die PWM-Frequenz des Inverters in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Motors, d. h. dessen Drehfrequenz, und die daraus resultierenden sub- und interharmonischen Schwingungen in Echtzeit berechnet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind Drehfrequenzen, die zu Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters mit bestimmten Frequenzen führen, in einer Tabelle abgelegt. Der Schritt des Feststellens kann das Bestimmen der Frequenz der Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters basierend auf der Tabelle umfassen. Basierend auf der Tabelle kann also festgestellt werden, dass die Drehfrequenz zu ungewünschten Schwingungen führt. Auch die Bereiche, die zu keinen subharmonischen Schwingungen führen, können in dieser Tabelle kodiert sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Inverter mit einem Bordnetz des Luftfahrzeugs verbindbar, das eine zeitlich variable Frequenz aufweist. Beispielsweise kann der Inverter ein indirekter Inverter sein, der einen Gleichrichter und einen mit dem Gleichrichter verbundenen Umrichter umfasst.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt der vordefinierte Schwellwert zum Unterdrücken von unerwünschten Schwingungen unterhalb der Netzfrequenz des Bordnetzes, beispielsweise bei 100 Hz. Mit einem derartigen Schwellwert können vor allem unerwünschte Schwingungen im Bordnetz, die Rückwirkungen auf den Generator haben können, vermieden werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Feststellen, ob die Drehfrequenz zu Schwingungen in einem Eingangsstrom des Inverters führt, durch eine lokale Steuereinheit durchgeführt, die dazu ausgeführt ist, den Inverter zum Erzeugen der Versorgungsspannung für den elektrischen Motor anzusteuern. Mit anderen Worten ist es möglich, dass ein elektrischer Verbraucher selbstständig vermeidet, unerwünschte Schwingungen zu erzeugen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Feststellen, ob die Drehfrequenz zu Schwingungen in einem Eingangsstrom des Inverters führt, durch eine übergeordnete Steuereinheit durchgeführt, die dazu ausgeführt ist, eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern anzusteuern. Es ist möglich, dass eine zentrale Steuereinheit das Erzeugen von unerwünschten Schwingungen im Bordnetz unterdrückt. Die Steuereinheit kann auch dazu ausgeführt sein verschiedene Drehfrequenzen für verschiedene elektrische Motoren zu ermitteln, was beispielsweise für eine Steuereinheit einer Klimaanlage des Luftfahrzeugs der Fall Sein kann. In dieser Steuereinheit können mehrere Tabellen mit zulässigen Drehfrequenzen für eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern gespeichert sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektrische Verbraucher eine Fördereinrichtung, wobei die gewünschte Drehfrequenz aus einer gewünschten Fördermenge der Fördereinrichtung ermittelt wird. Die Fördereinrichtungen kann beispielsweise ein Ventilator oder eine Pumpe sein. Wenn eine übergeordnete Steuereinheit mehrere Fördereinrichtungen (beispielsweise eines Belüftungssystems) ansteuert kann, die bezüglich des zu fördernden Fluids parallel geschaltet sind, und die Drehfrequenz eines elektrischen Motors, der eine der Fördereinrichtungen betreibt, aufgrund zu vermeidender Schwingungen verändert werden muss, kann bei dem elektrischen Motor die Drehzahl erhöhen und bei einem zweiten elektrischen Motor, der eine weitere Fördereinrichtung betreibt, die Drehzahl vermindern werden, so dass die Gesamtfördermenge gleich bleibt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektrische Verbraucher ein Belüftungsgerät. Insbesondere bei Belüftungsgeräten für den Kabinenraum ist eine Veränderung einer Drehfrequenz des elektrischen Motors ohne größere Schwierigkeiten möglich.
  • Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, die Schritte des Verfahrens, so wie es obenstehend und untenstehend beschrieben ist, durchzuführen und ein computerlesbares Medium auf dem ein derartiges Computerprogramm gespeichert ist. Ein computerlesbares Medium kann beispielsweise ein RAM, ROM, ein EPROM, einen FLASH-Speicher, eine Diskette, eine CD, eine DVD oder eine Festplatte umfassen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit bzw. ein Steuersystem für einen elektrischer Verbraucher eines Luftfahrzeugs, die dazu ausgeführt ist, das Verfahren, so wie es obenstehend und untenstehend beschrieben ist, durchzuführen. Diese Steuereinheit kann beispielsweise einen Prozessor umfassen, der dazu ausgeführt ist, oben genanntes Computerprogramm auszuführen und einen nicht-flüchtigen Speicher als computerlesbares Medium auf dem dieses Programm gespeichert ist.
  • Die Steuereinheit kann eine lokale oder eine übergeordnete Steuereinheit bzw. eine Kombination dieser beiden Steuereinheiten sein, d. h. ein Steuersystem für elektrische Verbraucher eines Luftfahrzeugs.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug, das dazu ausgeführt ist, das Verfahren automatisch durchzuführen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Luftfahrzeug einen mit einem Antrieb des Luftfahrzeugs mechanisch gekoppelten Generator zum Versorgen von elektrischen Verbrauchern des Luftfahrzeugs mit elektrischer Energie, einen elektrischen Verbraucher mit einem elektrischen Motor, einen Inverter zum Erzeugen einer Wechselspannung für den elektrischen Motor und eine Steuereinheit, die dazu ausgeführt ist, das Verfahren so wie obenstehend und unten stehend beschrieben durchzuführen.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 zeigt schematisch ein Luftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 zeigt schematisch einen elektrischen Verbraucher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 zeigt ein Diagramm mit zu vermeidenden Bereichen sub- und interharmonischer Schwingungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Verbrauchers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • DETAILIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • 1 zeigt ein Luftfahrzeug 10 in der Form eines Passagierflugzeugs 10, das zwei Turbinen 12 als Antrieb aufweist. Mit den Turbinen 12 sind Generatoren 14 mechanisch gekoppelt, die während des Betriebs der Turbinen 12 elektrischen Strom in ein Bordnetz 16 des Luftfahrzeugs 10 einspeisen. Abhängig vom Betriebszustand der Turbinen können die Generatoren 14 eine variable Netzfrequenz zwischen 300 und 800 Hz im Bordnetz 16 erzeugen.
  • An das Bordnetz 16 ist eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern 18 angeschlossenen. Beispielsweise kann es sich bei den elektrischen Verbrauchern um Fördereinrichtungen 18 für Luft oder Flüssigkeiten handeln, die beispielsweise Ventilatoren oder Pumpen umfassen. Insbesondere ein Belüftungssystem oder eine Klimaanlage des Luftfahrzeugs 10 kann eine Mehrzahl von Belüftungsgeräten 18 umfassen, die dazu dienen Luft aus der Umgebung in das Innere des Luftfahrzeugs 10 zu fördern, Luft zwischen Innenräumen des Luftfahrzeugs 10 zu fördern und/oder Luft umzuwälzen.
  • Das Luftfahrzeug 10 kann eine übergeordnete Steuereinheit 20, beispielsweise eine Klimaanlagensteuerung, umfassen, die über Steuerleitungen 22 die einzelnen elektrischen Verbraucher 18 ansteuern kann. Beispielsweise kann die Steuereinheit 20 einen elektrischen Verbraucher 18 anweisen, einen elektrischen Motor mit einer bestimmten Drehfrequenz zu betreiben.
  • 2 zeigt schematisch einen Aufbau eines elektrischen Verbrauchers 18, der einen Inverter 24 und einen daran angeschlossenen elektrischen Motor 26 umfasst. Der elektrische Motor 26 ist ein Synchronmotor dessen Drehfrequenz direkt von der Frequenz der Ausgangspannung des Inverters 24 abhängt. Mit dem Motor 26 ist ein Aktor 28 verbunden, beispielsweise ein Ventilator oder eine Pumpe.
  • Der Inverter 24 empfängt über das Bordnetz 16 eine variable Wechselspannung, die mit einem Gleichrichter 30 gleichgerichtet und in einen Gleichspannungszwischenkreis 32 eingespeist wird. Ein Umrichter 34 des Inverters 24 erzeugt aus der Gleichspannung im Gleichspannungszwischenkreis 32 eine in der Regel dreiphasige Wechselspannung, in dem er die Gleichspannung pulsweitenmoduliert. Dazu umfasst der Inverter 24 eine Steuereinheit 36, die über die Steuerleitung 22 einen Wert für eine gewünschte Drehfrequenz empfangen kann und die dazu ausgeführt ist, die Halbleiterschalter des Umrichters 34 entsprechend zu schalten, so dass eine Versorgungsspannung für den elektrischen Motor 26 erzeugt wird, bei der sich der elektrische Motor 26 mit der gewünschten Drehfrequenz dreht.
  • Abhängig von der Drehfrequenz des Motors 26 erzeugt der Inverter 24 sub- und interharmonische Schwingungen, die die Netzfrequenz des Bordnetzes 16 überlagern.
  • 3 zeigt ein Diagramm, das beispielhaft die entstehenden sub- und interharmonischen Schwingungen 40 für einen elektrischen Verbraucher 18 zeigt. In dem Diagramm ist die Drehfrequenz des elektrischen Motors 26 nach rechts und die Frequenz der Schwingungen 40 nach oben aufgetragen. Das Frequenzband 42, in dem die Schwingungen 40 einen gewissen Höhe überschreiten, beispielsweise mehr als 1% oder 3% der Amplitude der Wechselspannung im Bordnetz 16 betragen, ist abhängig von der Drehfrequenz des Motors 26. Im Beispiel der 3 bewegen sich diese Schwingungen 40 bei einer Drehfrequenz von 9000 rpm zwischen in etwa 750 bis 1.500 Hz.
  • Im Diagramm der 3 ist auch ein Schwellwert 44 von in etwa 200 Hz eingezeichnet. Wie aus dem Diagramm hervorgeht, gibt es Drehfrequenzbereiche 46, in denen Schwingungen 40 unterhalb des Schwellwerts 44 vorhanden sind, und Drehfrequenzbereiche 48 bei denen dies nicht so ist.
  • Würde ein elektrischer Verbraucher 18 mit einer Drehfrequenz aus einem der Bereiche 46 betrieben werden, würde dies zu sub- und interharmonischen Schwingungen 40 im Bordnetz 16 führen, die unerwünscht sind. Das Verfahren zum Steuern eines elektrischen Verbrauchers 18 ist nun dazu ausgeführt, diese Frequenzbereiche 46 zu vermeiden.
  • Die 4 zeigt ein Flussdiagramm, dass ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Verbrauchers 18 beschreibt.
  • In einem Schritt S10 wird eine gewünschte Drehfrequenz für den elektrischen Motor 26 des elektrischen Verbrauchers 18 ermittelt. Beispielsweise könnte die übergeordnete Steuereinheit 20 eine bestimmte Fördermenge für Luft ermitteln, die in einer Kabine des Luftfahrzeugs 10 umgewälzt werden soll. Basierend auf dieser Fördermenge kann die Steuereinheit 20 dann für einen oder mehrere elektrischen Verbraucher 18, die einen Ventilator umfassen, dann die gewünschte Drehzahl für deren elektrische Motoren 26 bestimmen.
  • In einem Schritt S12 wird dann festgestellt, ob die ermittelte Drehfrequenz zu sub- und interharmonischen Schwingungen 40 im Bordnetz 16 führen würde. Dies kann beispielsweise aus einer Tabelle ermittelt werden, in der die in der 3 gezeigten Bereiche 46 und 48 für den elektrischen Verbraucher 18 gespeichert sind. Auch ist es möglich, dass die bei einer bestimmten Drehfrequenz auftretenden sub- und interharmonischen Schwingungen 40 aus einem Modell des elektrischen Verbrauchers 18 berechnet werden.
  • Der Schritt S12 kann von der übergeordneten Steuereinheit 20 ausgeführt werden, in der dann verschiedene Tabellen oder verschiedene Modelle, wie sie im Schritt S12 verwendet werden könnten, gespeichert sein können.
  • Auch kann der Schritt S12 von einer lokalen Steuereinheit 36 eines elektrischen Verbrauchers 18 ausgeführt werden, in der dann lediglich die zugehörige Tabelle bzw. das zugehörige Modell gespeichert sein kann.
  • In einem Schritt S14 wird die Drehfrequenz des elektrischen Motors 26 dann geändert, wenn festgestellt wurde, dass unerwünschte Schwingungen auftreten können. Der Schritt S14 kann analog dem Schritt S12 entweder von der übergeordneten Steuereinheit 20 oder der lokalen Steuereinheit 36 durchgeführt werden.
  • Für den Schritt S14 sind verschiedene Alternativen möglich. Beispielsweise kann in einer weiteren Tabelle abgelegt sein, welche Drehfrequenz für jeden der Bereiche 46 als neue Drehfrequenz gewählt werden soll. Auch ist es möglich, dass zur Drehfrequenz ein Drehfrequenzoffset addiert oder subtrahiert wird, der beispielsweise größer ist als jede Breite der Bereiche 46, so dass die erhaltende Drehfrequenz sicherlich außerhalb der Bereiche 46 liegt. Weiter kann das obere oder untere Ende des Bereichs 46 als neue Drehfrequenz gewählt werden.
  • Für eine übergeordnete Steuereinheit 20 ist es auch möglich, im Schritt S14 für zwei verschiedene elektrische Verbraucher 18, deren Drehfrequenzen in einen Bereich 46 fallen würden und die sich die gleiche Aufgabe teilen, beispielsweise zwei elektrische Verbraucher 18, die beide Luft oder ein anderes Fluid parallel geschaltet fördern, die Drehfrequenz eines elektrischen Verbrauchs 18 anzuheben und die Drehfrequenz des anderen elektrischen Verbrauchers 18 abzusenken. Auf diese Weise kann beispielsweise die gleiche Fluidmenge gefördert werden, obwohl die beiden elektrischen Verbraucher unterschiedliche Fluidmengen fördern.
  • In einem Schritt S16 wird der Umrichter 34 dann derart von der lokalen Steuereinheit 36 angesteuert, dass der elektrische Motor 26 entweder mit der ursprünglichen Drehfrequenz oder mit der geänderten Drehfrequenz betrieben wird, wenn die Drehfrequenz geändert wurde. In beiden Fällen liegt die Drehfrequenz dann in einem Drehfrequenzbereich 48, in dem keine oder nur geringe sub- oder interharmonischen Schwingungen im Bordnetz 16 erzeugt werden.
  • Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008025960 A1 [0005]
    • US 2011/0111683 A1 [0005]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Steuern eines elektrischen Verbrauchers (18) eines Luftfahrzeugs (10), wobei der elektrische Verbraucher (18) einen elektrischen Motor (26) und einen Inverter (24) zum Erzeugen einer Wechselspannung für den elektrischen Motor (26) umfasst; das Verfahren umfassend die Schritte: Ermitteln einer Drehfrequenz für den elektrischen Motor (26); Feststellen, ob die ermittelte Drehfrequenz zu Schwingungen in einem Eingangsstrom des Inverters (24) führt, deren Frequenz unterhalb eines vordefinierten Schwellwertes (44) liegt, wobei die Schwingungen durch den Inverter (24) beim Erzeugen einer Versorgungsspannung für den elektrischen Motor (26) erzeugt werden; Ändern der Drehfrequenz, wenn festgestellt wurde, dass die Drehfrequenz zu Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters (24) führt, deren Frequenz unterhalb des vordefinierten Schwellwerts (44) liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend die Schritte: Ermitteln einer Drehfrequenz, bei der keine Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters (24) auftreten, deren Frequenz unterhalb des Schwellwerts (44) liegt, wenn festgestellt wurde, dass die Drehfrequenz zu Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters (24) führt, deren Frequenz unterhalb des vordefinierten Schwellwerts (44) liegt; Ändern der Drehfrequenz auf die ermittelte Drehfrequenz.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend die Schritte: Ermitteln eines Drehfrequenzbereichs (46), in dem die Drehfrequenz zu Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters (24) führt, deren Frequenz unterhalb des Schwellwerts (44) liegt, wenn festgestellt wurde, dass die Drehfrequenz zu Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters (24) führt, deren Frequenz unterhalb des vordefinierten Schwellwerts (44) liegt; Ändern der Drehfrequenz auf ein Ende des Drehfrequenzbereichs (46).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Feststellens das Bestimmen der Frequenz der Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters (24) über einen vordefinierten funktionalen Zusammenhang mit der Drehfrequenz umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Drehfrequenzen, die zu Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters (24) mit bestimmten Frequenzen führen, in einer Tabelle abgelegt sind; wobei der Schritt des Feststellens das Bestimmen der Frequenz der Schwingungen im Eingangsstrom des Inverters (24) basierend auf der Tabelle umfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Inverter (24) mit einem Bordnetz (16) des Luftfahrzeugs (10) verbindbar ist, das eine zeitlich variable Frequenz aufweist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vordefinierte Schwellwert unterhalb einer Netzfrequenz eines Bordnetzes (16) liegt, vorzugsweise bei 100 Hz.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Feststellens durch eine lokale Steuereinheit (36) durchgeführt wird, die dazu ausgeführt ist, den Inverter (24) zum Erzeugen der Versorgungsspannung für den elektrischen Motor (26) anzusteuern.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schritt des Feststellens durch eine übergeordnete Steuereinheit (20) durchgeführt wird, die dazu ausgeführt ist, eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern (18) anzusteuern.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Verbraucher (18) eine Fördereinrichtung (28) umfasst; wobei eine gewünschte Drehfrequenz aus einer gewünschten Fördermenge der Fördereinrichtung ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Verbraucher (18) ein Belüftungsgerät umfasst.
  12. Computerprogramm, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchführt.
  13. Computerlesbares Medium auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 12 gespeichert ist.
  14. Steuereinheit (20, 36) für einen elektrischer Verbraucher eines Luftfahrzeugs, die dazu ausgeführt ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.
  15. Luftfahrzeug (10), umfassend: einen mit einem Antrieb des Luftfahrzeugs (10) mechanisch gekoppelten Generator (14) zum Versorgen von elektrischen Verbrauchern (18) des Luftfahrzeugs (10) mit elektrischer Energie; einen elektrischen Verbraucher (18) mit einem elektrischen Motor (26); einen Inverter (24) zum Erzeugen einer Wechselspannung für den elektrischen Motor (26); eine Steuereinheit (20, 36) nach Anspruch 14.
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