DE102020215366A1 - Monitoring method and device for an electric propulsion system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überwachungsverfahren für ein elektrisches Antriebssystem (100) mit mindestens einem Teilsystem (10, 20) mit jeweils mindestens einem elektrischen Teilmotor (11, 12), der als 3-Phasen-Motor ausgebildet ist, gekennzeichnet durcha) die Überwachung des Betriebs des elektrischen Antriebssystems (100) mit einer Überwachungsvorrichtung (50), wobei Betriebsdaten für ein Mitsystem, ein Gegensystem und ein Nullsystem als symmetrische Komponenten mindestens eines Teilmotors (11, 12, 21, 22) überwacht werden, undb) mit einem Gegensystemüberwachungsmittel (51) eine Abweichung mindestens eines Parameters des Gegensystems von einer vorgegebenen Bedingung erfasst wird undc) und in Reaktion auf die Erfassung der Abweichung darauf mindestens ein Steuersignal (S, Su, SI, SN) für das elektrische Antriebssystem (100) abgegeben wird. Die Erfindung betrifft auch eine Überwachungsvorrichtung.The invention relates to a monitoring method for an electric drive system (100) with at least one subsystem (10, 20) each with at least one electric submotor (11, 12) designed as a 3-phase motor, characterized bya) monitoring the operation the electrical drive system (100) with a monitoring device (50), with operating data for a positive sequence system, a negative sequence system and a zero sequence system being monitored as symmetrical components of at least one sub-motor (11, 12, 21, 22), andb) with a negative sequence system monitoring means (51) a deviation of at least one parameter of the counter-system from a predetermined condition is detected and c) and in response to the detection of the deviation at least one control signal (S, Su, SI, SN) for the electric drive system (100) is emitted. The invention also relates to a monitoring device.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Überwachungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Überwachungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5.The present disclosure relates to a monitoring method having the features of claim 1 and a monitoring device having the features of claim 5.

Elektrische Antriebssysteme, insbesondere für Flugzeuge, sind grundsätzlich bekannt.Electrical drive systems, in particular for aircraft, are known in principle.

Dabei sind z.B. elektrische Antriebe (electrical propulsion units) in Flugzeugen in einzelnen Teilsystemen angeordnet, die jeweils eine Wechselrichtervorrichtung, eine Steuereinheit und mindestens einen 3-Phasen-Teilmotor aufweisen. Die Teilmotoren, die auch als Submotoren bezeichnet werden, bilden gemeinsam den Gesamtmotor, der einen Propeller des Flugzeugantriebs antreibt.In this case, for example, electrical drives (electrical propulsion units) in aircraft are arranged in individual subsystems, each of which has an inverter device, a control unit and at least one 3-phase submotor. The partial engines, also referred to as sub-engines, together form the overall engine that drives a propeller of the aircraft engine.

Wenn nun in einem der Teilsysteme ein Fehler auftritt, kann dieses Teilsystem abgeschaltet werden, wobei die übrigen Teilsysteme in Betrieb bleiben, um den Propeller weiter anzutreiben.Now, if a failure occurs in one of the subsystems, that subsystem can be shut down, while the remaining subsystems remain in operation to continue driving the propeller.

Dabei ist es z.B. bekannt, das Verhalten der Wechselrichtervorrichtung zu überwachen, um damit auf Fehler in einem Teilsystem zu schließen.It is known, for example, to monitor the behavior of the inverter device in order to infer errors in a subsystem.

Viele Fehler im elektrischen Teil der Teilsysteme, z.B. in einer Steuereinheit, lassen sich aber nicht eindeutig erkennen. Außerdem beeinflussen die Regelung des Stroms und die Regelung der Drehzahl im Teilsystem die Auswirkungen von Fehlern, was die Erkennung von Fehlern ebenfalls erschwert.However, many faults in the electrical part of the subsystems, e.g. in a control unit, cannot be clearly identified. In addition, the regulation of the current and the regulation of the speed in the subsystem affect the effects of faults, which also makes it difficult to detect faults.

Da nicht alle Fehler in einem Teilsystem erkannt werden, ist auch eine Zertifizierung der Antriebe schwierig.Since not all errors in a subsystem are detected, it is also difficult to certify the drives.

Es stellt sich daher die Aufgabe, Fehler in einem Teilsystem in robuster Weise zu erkennen.The task is therefore to detect faults in a subsystem in a robust manner.

Dies wird durch ein Überwachungsverfahren für ein elektrisches Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht. Dabei weist das elektrische Antriebssystem mindestens ein Teilsystem mit jeweils mindestens einem elektrischen Teilmotor auf, der als 3-Phasen-Motor ausgebildet ist.This is made possible by a monitoring method for an electric drive system having the features of claim 1. The electrical drive system has at least one subsystem, each with at least one electrical submotor, which is designed as a 3-phase motor.

Zunächst erfolgt eine Überwachung des Betriebs des elektrischen Antriebssystems mit einer Überwachungsvorrichtung, wobei elektrische Betriebsdaten für ein Mitsystem, ein Gegensystem und ein Nullsystem als symmetrische Komponenten mindestens eines Teilmotors überwacht werden. Dabei ist die Darstellung der Betriebsdaten in Form der symmetrischen Komponenten grundsätzlich bekannt.First, the operation of the electric drive system is monitored using a monitoring device, with electrical operating data for a positive sequence system, a negative sequence system and a zero sequence system being monitored as symmetrical components of at least one sub-motor. The presentation of the operating data in the form of the symmetrical components is fundamentally known.

Mit einem Gegensystemüberwachungsmittel wird dann eine Abweichung mindestens eines Parameters des Gegensystems von einer vorgegebenen Bedingung erfasst. Die Abweichung kann z.B. durch Über- oder Unterschreiten von Schwellenwerten definiert werden. Dabei können auch berechnete Abweichungen, z.B. unter Verwendung zeitlicher Mittelungen bzw. anderer Filtermaßnahmen, berücksichtigt werden.A deviation of at least one parameter of the negative system from a predetermined condition is then detected with a negative system monitoring means. The deviation can be defined, for example, by exceeding or falling below threshold values. Calculated deviations, e.g. using time averaging or other filter measures, can also be taken into account.

In Reaktion auf die Erfassung der Abweichung wird darauf mindestens ein Steuersignal für das elektrische Antriebssystem abgegeben.In response to the detection of the deviation, at least one control signal for the electric drive system is then output.

Durch den Rückgriff auf einen Teil der symmetrischen Komponenten, nämlich das Gegensystem, lässt sich eine robuste Überwachung realisieren. Die Fehlerursache kann dann im Rahmen einer Inspektion genauer ermittelt und beseitigt werden.Robust monitoring can be implemented by using part of the symmetrical components, namely the negative sequence system. The cause of the error can then be determined more precisely and eliminated as part of an inspection.

Eine solche Überwachung ist einfach zu implementieren, wobei eine Vielzahl von elektrischen Fehlern in mindestens einem Teilsystem im Betrieb erkannt werden kann. Damit ist die Fehlererkennung nicht auf eine einzelne Fehlerquelle im Teilsystem festgelegt, wie dies z.B. bei der Erfassung einer Überspannung als Folge eines Kurzschlusses in einer Wicklung des Teilmotors der Fall wäre.Such monitoring is easy to implement, with a large number of electrical faults being able to be detected in at least one subsystem during operation. This means that error detection is not limited to a single error source in the sub-system, as would be the case, for example, with the detection of an overvoltage as a result of a short circuit in a winding of the sub-motor.

Dabei kann in einer Ausführungsform der mindestens eine Parameter des Gegensystems ein Spannungswert und / oder ein Stromwert sein.In one embodiment, the at least one parameter of the negative sequence system can be a voltage value and/or a current value.

Ferner kann aus Stromdaten des Gegensystems und / oder aus Spannungsdaten des Gegensystems jeweils ein Steuersignal ermittelt werden, wenn eine Abweichung von einer vorbestimmten Bedingung für die Stromdaten des Gegensystems und / oder für die Spannungsdaten des Gegensystems bestimmt wird. Grundsätzlich reicht es aus, dass eine einzige Bedingung für eine Abweichung erfüllt wird, um ein Steuersignal auszulösen. Damit kann entsprechend auf einen aufgetretenen Fehler reagiert werden.Furthermore, a control signal can be determined from current data of the negative sequence system and/or from voltage data of the negative sequence system if a deviation from a predetermined condition is determined for the current data of the negative sequence system and/or for the voltage data of the negative sequence system. In principle, it is sufficient for a single condition for a deviation to be met in order to trigger a control signal. This allows you to react accordingly to an error that has occurred.

Die Aufgabe wird auch durch eine Überwachungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.The object is also achieved by a monitoring device having the features of claim 5.

Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren beschrieben; dabei zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Überwachungsvorrichtung;
  • 1A eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Überwachungsvorrichtung;
  • 2 eine Ausführungsform für eine Überwachung eines Nullsystems eines Teilsystems eines elektrischen Antriebssystems in zwei Teilen (2A, 2B):
  • 3 eine Darstellung von Signalverläufen zur Fehlerdetektion.
Exemplary embodiments will now be described with reference to the figures; show
  • 1 a schematic representation of an embodiment of a monitoring device;
  • 1A a schematic representation of a further embodiment of a monitoring device;
  • 2 an embodiment for monitoring a null system of a subsystem of an electric drive system in two parts ( 2A , 2 B ):
  • 3 a representation of signal curves for error detection.

Im Folgenden werden Ausführungsformen für eine Überwachungsvorrichtung und ein Überwachungsverfahren für ein elektrisches Antriebssystem 100 dargestellt, wie sie z.B. in einem Flugzeugantrieb 30 (siehe 1) zum Einsatz kommen können. Die Ausführungsformen sind aber nicht auf diesen Einsatzzweck beschränkt.In the following, embodiments for a monitoring device and a monitoring method for an electrical drive system 100 are presented, such as those used in an aircraft engine 30 (see FIG 1 ) can be used. However, the embodiments are not limited to this application.

Die Antriebsleistung für den Flugzeugantrieb 30 wird von Elektromotoren 11, 12, 21, 22 aufgebracht, die in Teilsystemen 10, 20 (im Englischen „lanes“) angeordnet sind. Da die Elektromotoren 11, 12, 21, 22 jeweils einen Teil der Leistung erbringen, werden sie hier als Teilmotoren 11, 12, 21, 22 bezeichnet. Die Teilmotoren 11, 12, 21, 22 und auch die Teilsysteme 10, 20 sind hier als parallele Strukturen dargestellt, da der Ausfall eines Teilmotors 11, 12, 21, 22 und / oder eines Teilsystems 10, 20 nicht dazu führt, dass keine Leistung mehr an den Flugzeugantrieb 30 übertragen wird.The drive power for the aircraft engine 30 is applied by electric motors 11, 12, 21, 22, which are arranged in subsystems 10, 20 (“lanes” in English). Since the electric motors 11, 12, 21, 22 each provide part of the power, they are referred to here as partial motors 11, 12, 21, 22. The sub-motors 11, 12, 21, 22 and also the sub-systems 10, 20 are shown here as parallel structures, since the failure of a sub-motor 11, 12, 21, 22 and/or a sub-system 10, 20 does not result in no power more is transmitted to the aircraft engine 30.

Vielmehr übernehmen die verbleibenden funktionierenden Teilmotoren 11, 12, 21, 22 und / oder Teilsysteme 10, 20 die Versorgung des Flugzeugantriebes 30.Rather, the remaining functioning sub-engines 11, 12, 21, 22 and/or sub-systems 10, 20 supply the aircraft engine 30.

Die hier gewählte parallele und hierarchische Darstellung bedeutet aber nicht, dass die Teilmotoren 11, 12, 21, 22 auch im mechanischen Sinne parallel angeordnet sein müssen. Vielmehr können z.B. der erste Teilmotor 11 und der zweite Teilmotor 12 hintereinander auf eine Antriebswelle wirken (siehe z.B. 1A), wobei der Ausfall eines der beiden Teilmotoren 11, 12 jeweils von dem anderen kompensiert wird. Sinngemäß gilt dies auch für die Teilsysteme 10, 20.However, the parallel and hierarchical representation selected here does not mean that the sub-motors 11, 12, 21, 22 must also be arranged in parallel in the mechanical sense. Rather, for example, the first sub-motor 11 and the second sub-motor 12 can act in series on a drive shaft (see e.g 1A ), The failure of one of the two sub-motors 11, 12 is compensated by the other. This also applies analogously to subsystems 10, 20.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 1 nur zwei Teilsysteme 10, 20 dargestellt, wobei weitere Teilsysteme ähnlich aufgebaut sein können. Auch sind die üblicherweise in den Teilsystemen 10, 20 vorhandenen Wechselrichtervorrichtungen 25 in der 1 nicht dargestellt.For reasons of clarity, in 1 only two subsystems 10, 20 are shown, with other subsystems can be constructed similarly. The inverter devices 25 that are usually present in the subsystems 10, 20 are also in the 1 not shown.

Es ist auch möglich, dass mehr als zwei Teilmotoren 11, 12, 21. 22 in einem Teilsystem 10, 20 verwendet werden. Es ist dabei nicht zwingend, dass in jedem Teilsystem 10, 20 die gleiche Anzahl von Teilmotoren 11, 12, 21, 22 verwendet wird oder dass die Bauformen oder Leistungen der Teilmotoren 11, 12, 21, 22 identisch sind.It is also possible that more than two sub-motors 11, 12, 21, 22 are used in a sub-system 10, 20. It is not mandatory that the same number of sub-motors 11, 12, 21, 22 is used in each sub-system 10, 20 or that the designs or performance of the sub-motors 11, 12, 21, 22 are identical.

Die Teilmotoren 11, 12, 21, 22 sind in grundsätzlich bekannter Weise als 3-Phasenmotoren ausgebildet. Wenn sich z.B. in einem dieser Teilmotoren 11, 12, 21, 22 oder einer anderen Einheit des Teilsystems 10, 20 ein Fehler ergibt, wird die Funktion des Flugzeugantriebes 30 beeinträchtigt, so dass ein Steuereingriff erforderlich werden kann.The sub-motors 11, 12, 21, 22 are constructed in a basically known manner as 3-phase motors. If, for example, there is a fault in one of these sub-engines 11, 12, 21, 22 or another unit of the sub-system 10, 20, the functioning of the aircraft engine 30 will be impaired, so that control intervention may become necessary.

Wie im Folgenden näher erläutert wird (siehe 2 und 3), verwendet eine Überwachungsvorrichtung 50 elektrische Daten aus dem Betrieb der Teilsysteme 10, 20, insbesondere der Teilmotoren 11, 12, 21, 22, um Fehler im Betrieb zu erkennen.As explained in more detail below (see 2 and 3 ), uses a monitoring device 50 electrical data from the operation of the subsystems 10, 20, in particular the sub-motors 11, 12, 21, 22 to detect errors in operation.

Im Betrieb können die zeitabhängigen Spannungs- und Stromverläufe der 3-Phasenmotoren 11, 12, 21, 22 mit dem an sich bekannten System der symmetrischen Komponenten beschrieben werden. Die Betriebscharakteristik eines elektrischen 3-Phasen-Antriebs kann nach dem Prinzip der symmetrischen Komponenten grundsätzlich durch ein Mitsystem, ein Gegensystem und ein Nullsystem ausgedrückt werden.During operation, the time-dependent voltage and current curves of the 3-phase motors 11, 12, 21, 22 can be described using the system of symmetrical components, which is known per se. The operating characteristics of an electric 3-phase drive can basically be expressed by a positive sequence, a negative sequence and a zero sequence according to the principle of symmetrical components.

Die symmetrischen Komponenten gehen grundsätzlich davon aus, dass im fehlerfreien Betrieb nur das Mitsystem auftritt.The symmetrical components basically assume that only the positive sequence system occurs in error-free operation.

Aufgrund von Fertigungstoleranzen, z.B. in den einzelnen Wicklungen eines Teilmotors 11, 12, 21, 22 oder in einem Leistungsteil der Wechselrichtervorrichtung 25, ist das Stromverhalten aber leicht asymmetrisch. Aus diesem Grund tritt in der Realität immer auch ein leichtes Gegensystem auf. Ein Nullsystem ist aber bei fehlerfreiem Betrieb nicht vorhanden.However, due to manufacturing tolerances, e.g. in the individual windings of a sub-motor 11, 12, 21, 22 or in a power section of the inverter device 25, the current behavior is slightly asymmetrical. For this reason, a slight counter-system always occurs in reality. However, a zero system does not exist in error-free operation.

Bei elektrischen Fehlern innerhalb eines Teilsystems 10, 20 sind die drei Phasen der Teilmotoren 11, 12, 21, 22 dabei unterschiedlich betroffen.In the event of electrical faults within a subsystem 10, 20, the three phases of the submotors 11, 12, 21, 22 are affected differently.

Dies führt zu einem starken Anstieg des Gegensystems im Strom eines Teilmotors 11, 12, 21, 22.This leads to a strong increase in the negative phase sequence in the current of a sub-motor 11, 12, 21, 22.

Wenn eine Regelung des Stroms in einem Teilmotor 11, 12, 21, 22 die Wirkung des Fehlers wenigstens teilweise kompensieren kann, so zeigt sich das Gegensystem dennoch im Spannungsverlauf der Teilmotoren 11, 12, 21, 22.If regulation of the current in a sub-motor 11, 12, 21, 22 can at least partially compensate for the effect of the error, the negative sequence system is still evident in the voltage profile of the sub-motors 11, 12, 21, 22.

Wie im Folgenden beschrieben wird, überwacht die Überwachungsvorrichtung 50 (z.B. ein Kleinrechner) mit einem Gegensystemüberwachungsmittel 51 kontinuierlich die Stromverläufe, die Spannungsverläufe und die Drehzahlen n der Teilmotoren 11, 12, 21, 22, um mindestens einen Parameter des Gegensystems zu ermitteln.As described below, the monitoring device 50 (e.g. a small computer) continuously monitors the current curves, the voltage curves and the speeds n of the sub-motors 11, 12, 21, 22 with a negative-sequence system monitoring means 51 in order to determine at least one parameter of the negative-sequence system.

Weicht mindestens ein Parameter des Gegensystems während des Betriebes von einer vorbestimmten Bedingung ab, erkennt das Gegensystemüberwachungsmittel 51 darin einen Fehler und gibt ein entsprechendes Steuersignal S ab, das z.B. zur Abschaltung eines Teilmotors 11, 12, 21, 22 oder eines Teilsystems 10, 20 führen kann.If at least one parameter of the negative-sequence system deviates from a predetermined condition during operation, the negative-sequence system monitoring means 51 detects an error therein and emits a corresponding control signal S, which can lead, for example, to switching off a sub-motor 11, 12, 21, 22 or a sub-system 10, 20.

1A zeigt eine andere Darstellung einer Ausführungsform einer Überwachungsvorrichtung, wobei grundsätzlich auf die Beschreibung der 1 Bezug genommen werden kann. 1A shows another representation of an embodiment of a monitoring device, which basically on the description of the 1 can be referred to.

Hier treiben drei Teilmotoren 11, 12, 21, die Teil eines Flugzeugantriebes 30 sind, gemeinsam einen Propeller an. Jeder Teilmotor 11, 12, 21 erhält 3-phasigen Drehstrom über Drehstromleitungen 27. Der Drehstrom wird von Wechselrichtervorrichtungen 25 erzeugt, die ihrerseits Gleichstrom über Gleichstromleitungen 26 erhalten. Jedem Teilmotor 11, 12, 21 ist eine Wechselrichtervorrichtung 25 zugeordnet. Eine Wechselrichtervorrichtung 25 und ein Teilmotor 11 bilden jeweils ein Teilsystem 10, das hier durch einen gestrichelten Kasten dargestellt ist.Here three sub-motors 11, 12, 21, which are part of an aircraft engine 30, jointly drive a propeller. Each sub-motor 11, 12, 21 receives three-phase current via three-phase lines 27. The three-phase current is generated by inverter devices 25, which in turn receive direct current via direct current lines 26. An inverter device 25 is assigned to each sub-motor 11, 12, 21. An inverter device 25 and a sub-motor 11 each form a sub-system 10, which is represented here by a dashed box.

Somit zeigt die 1A drei Teilsysteme, die alle auf die Welle des Propellers wirken. Wenn einer der Teilmotoren 11, 12, 21 einen Fehler hat, kann dieser - wie oben beschrieben - abgeschaltet werden. Jedem der Teilsysteme ist hier eine Überwachungsvorrichtung 30 zugeordnet.Thus shows the 1A three subsystems that all act on the shaft of the propeller. If one of the sub-motors 11, 12, 21 has an error, this can - be switched off - as described above. A monitoring device 30 is assigned to each of the subsystems here.

Ist der Teilmotor 11, 12, 21, 22 als Dauermagnetmotor (permanenterregter Synchronmotor) oder als Reluktanzmotor ausgeführt, kann eine spezielle Filterung der Stromdaten oder Spannungsdaten des Gegensystems durchgeführt werden, um zusätzlich zu einem elektrischen Fehler eine falsch gemessene oder falsch berechnete Drehzahl festzustellen.If the sub-motor 11, 12, 21, 22 is designed as a permanent magnet motor (permanently excited synchronous motor) or as a reluctance motor, the current data or voltage data of the negative sequence system can be specially filtered in order to determine an incorrectly measured or incorrectly calculated speed in addition to an electrical error.

In der 2 ist für ein Teilsystem 10, 20 ein Signalflussplan dargestellt, der die Bestimmung von Parametern des Gegensystems und die daraus resultierende Generierung von Steuersignalen S darstellt. Dabei ist die 2 in zwei Teile aufgeteilt. Die 2A zeigt den ersten Teil des Signalflussplans, der an den zweiten Teil in der 2B anschließt.In the 2 a signal flow chart is shown for a subsystem 10, 20, which shows the determination of parameters of the negative system and the generation of control signals S resulting therefrom. Here is the 2 divided into two parts. the 2A shows the first part of the signal flow diagram, which follows the second part in the 2 B connects.

Eingangsgrößen sind zeitabhängige Spannungsdaten U_N_1(t), U_N_2(t), U_N_3(t) eines Teilmotors 11, 12, 21, 22. Hier werden die Spannungsgrößen der drei Phasen VL1, VL2 und VL3 entsprechend der symmetrischen Komponenten verarbeitet.Input variables are time-dependent voltage data U_N_1(t), U_N_2(t), U_N_3(t) of a sub-motor 11, 12, 21, 22. Here the voltage values of the three phases VL1 , VL2 and VL3 are processed according to the symmetrical components.

Im Folgenden wird auf einzelne Schritte in dem Signalflussplan eingegangen, die mit römischen Ziffern bezeichnet werden. Die Abfolge der Ziffern entspricht dabei nicht einer zeitlichen Abfolge; diese ergibt sich aus 2 selbst.The individual steps in the signal flow plan, which are denoted by Roman numerals, are discussed below. The sequence of digits does not correspond to a chronological sequence; this results from 2 even.

Bei Schritt I werden die Phasenspannungen aus den Leiter-Leiterspannungen ermittelt. Im nachfolgenden Schritt II erfolgt dann eine Ermittlung der α- und β-Komponenten des rotierenden Spannungszeigers.In step I, the phase voltages are determined from the line-to-line voltages. In the subsequent step II, the α and β components of the rotating voltage vector are then determined.

Eingangsgrößen sind auch zeitabhängige Stromdaten 11, 12, 13. In Schritt III werden - analog zu Schritt II - die α- und β- Komponenten des rotierenden Stromzeigers bestimmt.Input variables are also time-dependent current data 11, 12, 13. In step III—analogously to step II—the α and β components of the rotating current vector are determined.

In Schritt IV (in 2B) wird der Spannungszeiger in das rotierende Koordinatensystem transformiert. Wiederum analog dazu wird in Schritt V der Stromzeiger in das rotierende Koordinatensystem transformiert.In step IV (in 2 B ) the stress pointer is transformed into the rotating coordinate system. Again analogous to this, in step V the current vector is transformed into the rotating coordinate system.

In Schritt VI (in 2B) werden der Mitsystem-Anteil und der Nullsystem-Anteil im Spannungszeiger herausgefiltert. Im Schritt VII folgt analog dazu das Filtern des Mitsystem-Anteils und des Nullsystem-Anteils im Stromzeiger.In step VI (in 2 B ) the positive-sequence system component and the zero-sequence system component are filtered out in the voltage phasor. In step VII, the positive-sequence system component and the zero-sequence system component are filtered in the current vector.

Im Schritt VIII wird dann der Betrag des verbleibenden Spannungszeigers ermittelt, der dem Gegensystemzeiger für die Spannung entspricht.Step VIII then determines the magnitude of the remaining voltage phasor, which corresponds to the negative sequence sequence phasor for the voltage.

Im Schritt IX wird der Betrag des verbleibenden Stromzeigers ermittelt, der dem Gegensystemzeiger für den Strom entspricht.In step IX, the magnitude of the remaining current pointer, which corresponds to the negative sequence pointer for the current, is determined.

In Schritt X erfolgt schließlich die Abfrage des Grenzwertes für den Betrag des Gegensystemzeigers der Spannung.Finally, in step X, the limit value for the absolute value of the negative phase sequence vector of the voltage is queried.

In Schritt XI erfolgt schließlich die Abfrage des Grenzwertes für den Betrag des Gegensystemzeigers des Stroms.Finally, in step XI, the limit value for the absolute value of the negative sequence vector of the current is queried.

Weitere Eingangsgrößen (in 2A) sind die zeitabhängige Drehzahl n(t) des Teilmotors 11, 12, 21, 21 und die Anzahl der Polpaare des Teilmotors 11, 12, 21, 22, d.h. eine Konstante.Other input sizes (in 2A ) are the time-dependent speed n(t) of the partial motor 11, 12, 21, 21 and the number of pole pairs of the partial motor 11, 12, 21, 22, ie a constant.

In Schritt XIII (in 2A) wird aus den Eingangsdaten die elektrische Frequenz berechnet, in Schritt XII der Transformationswinkel.In step XIII (in 2A ) the electrical frequency is calculated from the input data, in step XII the transformation angle.

In Schritt XIV (in 2B) erfolgt dann eine Filterung des Gegensystemzeigers des Stroms zur Erkennung einer möglicherweise fehlerhaften Drehzahlmessung. Die Filterung entspricht hier einer Mittelwertbildung.In step XIV (in 2 B ) then the negative phase sequence vector of the current is filtered to detect a possibly faulty speed measurement. The filtering here corresponds to an averaging.

Schließlich erfolgt in Schritt XV die Abfrage des Grenzwertes für den gefilterten Gegensystemzeiger des Stroms zur Detektion einer fehlerhaften Drehzahlmessung. Finally, in step XV, the limit value for the filtered negative phase sequence vector of the current is queried to detect an incorrect speed measurement.

Wenn eine Abweichung von der vorbekannten Bedingung vorliegt, z.B. ein Unter- oder Überschreiten eines Grenzwertes, wird jeweils ein Steuersignal Sn, Sl ausgelöst. Das Steuersignal Sn basiert dann auf der Abweichung der drehzahlbasierten Daten, das Steuersignal SI basiert auf den strombasierten Daten.If there is a deviation from the previously known condition, for example if a limit value is not reached or exceeded, a control signal S n , S 1 is triggered in each case. The control signal S n is then based on the deviation of the speed-based data, and the control signal S I is based on the current-based data.

In analoger Weise wird mit den spannungsbasierten Daten im Schritt I verfahren, so dass auch dort ein Vergleich mit einer vorgegebenen Bedingung durchgeführt wird. In Abhängigkeit vom Vergleich wird dann ein Steuersignal Su erzeugt.The procedure with the voltage-based data in step I is analogous, so that a comparison with a predetermined condition is also carried out there. A control signal Su is then generated as a function of the comparison.

Jedes einzelne Steuersignal Sn, SU, SI kann einzeln oder in Kombination mit anderen als Steuersignal S (siehe 1) zur Steuerung des Flugzeugantriebes 30 eingesetzt werden.Each individual control signal S n , S U , S I can be used individually or in combination with others as a control signal S (see 1 ) are used to control the aircraft engine 30.

In 3 ist die Funktion einer Ausführungsform des Überwachungsverfahrens im Rahmen eines Tests dargestellt.In 3 the function of an embodiment of the monitoring method is shown as part of a test.

Dabei ist in der vorletzten Zeile „Fehler Aktivierung“ ein periodisch auftretender Fehler in Form eines Rechtecksignals dargestellt.A periodically occurring error is shown in the penultimate line "Error activation" in the form of a square-wave signal.

In den oberen drei Zeilen sind die „Drehzahl“, die „Phase der Spannungen“ und die „Phase der Ströme“ dargestellt.In the top three lines, the "speed", the "phase of the voltages" and the "phase of the currents" are shown.

In der untersten Zeile „Gegensystem Strom“ kann man die Auswirkung des Fehlers erkennen, wobei der Effekt auf Grund der Skalierung nicht so deutlich zu erkennen ist. Daher wird in der oben rechts eingeblendeten Vergrößerung deutlich, in welcher Weise sich das Gegensystem auf Grund des Fehlers verändert.The effect of the error can be seen in the bottom line "Negative phase sequence current", although the effect is not so clearly visible due to the scaling. Therefore, in the enlargement displayed at the top right, it becomes clear how the negative sequence system changes due to the error.

BezugszeichenlisteReference List

1010
erstes Teilsystemfirst subsystem
1111
erster Teilmotorfirst sub engine
1212
zweiter Teilmotorsecond sub engine
2121
dritter Teilmotorthird sub engine
2222
vierter Teilmotorfourth sub engine
2525
Wechselrichtervorrichtunginverter device
2626
Gleichstromleitungdirect current line
2727
Drehstromleitung, 3-phasiges Drehstromsystem Three-phase line, 3-phase system
2020
zweites Teilsystem second subsystem
3030
Flugzeugantrieb (electrical propulsion unit) Aircraft propulsion (electrical propulsion unit)
5050
Überwachungsvorrichtungmonitoring device
5151
Gegensystemüberwachungsmittel negative sequence monitor means
100100
elektrisches Antriebssystem electric drive system
SS
Steuersignal im Fehlerfallcontrol signal in the event of an error

Claims (5)

Überwachungsverfahren für ein elektrisches Antriebssystem (100) mit mindestens einem Teilsystem (10, 20) mit jeweils mindesten einem elektrischen Teilmotor (11, 12, 21, 22), der als 3-Phasen-Motor ausgebildet ist, gekennzeichnet durch a) die Überwachung des Betriebs des elektrischen Antriebssystems (100) mit einer Überwachungsvorrichtung (50), wobei Betriebsdaten für ein Mitsystem, ein Gegensystem und ein Nullsystem als symmetrische Komponenten mindestens eines Teilmotors (11, 12, 21, 22) überwacht werden, und b) mit einem Gegensystemüberwachungsmittel (51) eine Abweichung mindestens eines Parameters des Gegensystems von einer vorgegebenen Bedingung erfasst wird und c) in Reaktion auf die Erfassung der Abweichung darauf mindestens ein Steuersignal (S, SU, SI, SN) für das elektrische Antriebssystem (100) abgegeben wird.Monitoring method for an electrical drive system (100) with at least one subsystem (10, 20) each with at least one electrical submotor (11, 12, 21, 22), which is designed as a 3-phase motor, characterized by a) the monitoring of the Operation of the electric drive system (100) with a monitoring device (50), with operating data for a positive sequence system, a negative sequence system and a zero sequence system being monitored as symmetrical components of at least one sub-motor (11, 12, 21, 22), and b) with a negative sequence system monitoring means ( 51) a deviation of at least one parameter of the counter-system from a predetermined condition is detected and c) in response to the detection of the deviation, at least one control signal (S, S U , S I , S N ) for the electric drive system (100) is emitted . Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Parameter des Gegensystems ein Spannungswert (D) und / oder ein Stromwert (E) ist.monitoring procedures claim 1 , characterized in that the at least one parameter of the negative sequence system is a voltage value (D) and/or a current value (E). Überwachungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Parameter des Gegensystems mit zeitabhängigen Drehzahldaten verknüpft wird.monitoring procedures claim 1 or 2 , characterized in that the at least one parameter of the counter-sequence system is linked to time-dependent speed data. Überwachungsverfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus Stromdaten des Gegensystems, aus Spannungsdaten des Gegensystems und / oder Drehzahldaten des Gegensystems jeweils ein Steuersignal (SI, SU, Sn) ermittelt wird, wenn eine Abweichung von einer vorbestimmten Bedingung für die Stromdaten des Gegensystems, für die Spannungsdaten des Gegensystems und / oder für die Drehzahldaten des Gegensystems bestimmt wird.Monitoring method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a control signal (S I , S U , S n ) is determined from current data of the negative sequence system, from voltage data of the negative sequence system and/or speed data of the negative sequence system if there is a deviation from a predetermined condition for the negative sequence current data, for the negative sequence voltage data and/or for the negative sequence speed data. Überwachungsvorrichtung für ein elektrisches Antriebssystem (100) mit mindestens einem Teilsystem (10, 20) mit jeweils mindesten einem elektrischen Teilmotor (11, 12, 21, 22), der als 3-Phasen-Motor ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (50) im Betrieb ein Mitsystem, ein Gegensystem und ein Nullsystem als symmetrische Komponenten des mindestens einen Teilmotors (11, 12, 21, 22) überwacht und ein Gegensystemüberwachungsmittel (51) aufweist, mit dem eine Abweichung mindestens eines Parameters des Gegensystems von einer vorgegebenen Bedingung erfassbar ist und in Reaktion darauf mindestens ein Steuersignal (S, Su, SI, SN) abgebbar ist.Monitoring device for an electrical drive system (100) with at least one subsystem (10, 20) each with at least one electrical submotor (11, 12, 21, 22), which is designed as a 3-phase motor, characterized in that the monitoring device ( 50) monitors a positive-sequence system, a negative-sequence system and a zero-sequence system as symmetrical components of the at least one sub-motor (11, 12, 21, 22) during operation and has a negative-sequence system monitoring means (51) with which a deviation of at least one parameter of the negative-sequence system from a predetermined condition is detectable and in response thereto min at least one control signal (S, Su, S I , S N ) can be emitted.
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