DE10326816A1 - Damping torsional vibration in rotating drive train involves electrical machine superimposing damping torque with defined damping frequency and in anti-phase to angular rate of torsional vibration - Google Patents

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Abstract

The method involves the electrical machine (13) in the drive train superimposing a damping torque on the drive train with a defined damping frequency and in anti-phase to the angular rate of the torsional vibration. The defined damping frequency essentially corresponds to a resonant frequency of the drive train. The torsional vibration of the drive train has a Q of more than 500 without the damping torque applied and less than 200 with it applied. An independent claim is also included for the following: (A) a damping arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dämpfung einer Torsionsschwingung in einem Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine entsprechende Dämpfungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 20.The The invention relates to a method for damping a torsional vibration in a drive train according to the preamble of claim 1 and a corresponding damping device according to the preamble of claim 20.

In Antriebssträngen, die der Drehmomentübertragung dienen und die einen elektrischen Motor oder Generator enthalten, können insbesondere bei einer großen Masse der bewegten Teile, respektive großen Massenträgheitsmomenten der Welle und der an der Welle befestigten Teile in Verbindung mit geringen Dämpfungen, wie sie insbesondere für den Werkstoff Stahl typisch sind, Torsionsschwingungen auftreten. Aufgrund der geringen Dämpfung bedarf es zur Anregung einer Resonanztorsionsschwingung (Torsionsschwingung bei einer Resonanzfrequenz nur relativ kleiner Leistungen. Die Anregung kann dabei insbesondere mechanisch und/oder elektrisch erfolgen. Auf der mechanischen Seite können die Anregungen beispielsweise durch plötzliche mechanische Lastwechsel mit einem breiten Anregungs-Frequenzspektrum verursacht werden. Auf der elektrischen Seite kann beispielsweise bei einem Generator das Hinzu- oder Abschalten von Lasten eine Anregung darstellen, oder es kommt durch elektromagnetische Ausgleichsvorgänge im Netz zu Anregungen mit der Resonanzfrequenz.In Powertrains, the torque transmission serve and which contain an electric motor or generator, can especially with a large one Mass of moving parts, respectively large moment of inertia the shaft and the shaft-mounted parts in conjunction with low attenuation, as they especially for the material steel are typical, torsional vibrations occur. Due to the low attenuation it requires excitation of a resonance torsional vibration (torsional vibration at a resonant frequency only relatively small powers. The suggestion can be done in particular mechanically and / or electrically. On the mechanical side can the suggestions for example by sudden mechanical load changes with a broad excitation frequency spectrum caused. For example, on the electrical side for a generator, the addition or disconnection of loads is a stimulus, or it comes through electromagnetic balancing processes in the network to suggestions with the resonance frequency.

Die Resonanztorsionsschwingungen können erhebliche Schäden am Antriebsstrang oder an Teilen von diesem, z.B. Kupplungen, verursachen. Versagt der Antriebsstrang, d.h. kommt es auf grund der Torsionsbelastung zum Bruch, kann es aufgrund der hohen mechanischen Energie der rotierenden Teile des Antriebsstrangs zur Zerstörung der an dem Antriebsstrang angeschlossenen Teile kommen. Selbst wenn die Schäden rechtzeitig bemerkt werden, sind die Reparaturen aufwändig und insbesondere wegen der Stilllegung während des Wartungszeitraumes sehr teuer. Da das einfache Abschalten der Maschinen bei Auftreten der genannten Torsionsschwingungen zwar möglich, aber wirtschaftlich nachteilig ist, wurden verschiedene Systeme entwickelt, um solche Schwingungen zu verhindern.The Resonance torsional vibrations can be significant damage on the drive train or on parts thereof, e.g. Couplings, cause. If the drive train fails, i. it comes down to the torsional load To break, it may be due to the high mechanical energy of the rotating Parts of the powertrain to destroy the on the drive train connected parts come. Even if the damage is timely be noticed, the repairs are complex and in particular because of Decommissioning during the maintenance period very expensive. Because the simple shutdown of the Although machines in the occurrence of the aforementioned torsional vibrations possible, but economically disadvantageous have been different systems designed to prevent such vibrations.

Beispielsweise wird im US-Patent US 5 804 949 eine Vorrichtung beschrieben, die über ein gesteuertes Schalten von Kapazitäten und/oder Induktivitäten unerwünschte Schwingungen auf der Lastseite eines Generators unterdrückt, und dadurch eine Schwingungsanregung der Antriebswelle, an der der Generator angeschlossen ist, unterdrückt oder zumindest eindämmt.For example, in US Patent US 5,804,949 describes a device which suppresses undesired vibrations on the load side of a generator via a controlled switching of capacitances and / or inductances, and thereby suppresses or at least restricts a vibration excitation of the drive shaft to which the generator is connected.

Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass sie nur die Schwingungsanregung durch die elektrische Last unterdrückt, nicht jedoch die Schwingung direkt dämpft, also auch keiner Anregung, die auf der mechanischen Seite entsteht, entgegenwirken kann.adversely At this device is that they only vibrate suppressed by the electrical load, but not the vibration directly muffled, so also no stimulation, which arises on the mechanical side, can counteract.

Zur unmittelbaren Dämpfung von Torsionsschwingungen im Antriebstrang eines Generators schlagen C.-J. Wu et al. in „IE-EE Trans. Energy Conv." Bd.8, 5.63 ff., 1993 ein System mit einem Energiezwischenspeicher vor, von dem Wirkleistung in den Generator übertragen und dadurch Schwingungen des Antriebsstranges entgegengewirkt werden kann. Zur Energiezwischenspeicherung wird eine in einem Gleichstromkreis angeordnete supraleitende Spule benutzt, wobei der Gleichstromkreis über eine Thyristorschaltung und einen Transformator an das elektrische Netz des Generators angeschlossen ist. Das Netz besteht aus einer Vielzahl verschiedener Verbraucher, die unabhängig voneinander kurzfristig Lasten zuschalten oder abschalten. Der ursprüngliche Zweck der von C.-J. Wu et al. beschriebenen Anordnung ist dabei nicht die Schwingungsdämpfung, sondern die Bereitstellung eines Energiezwischenspeichers zum Ausgleich kurzfristiger Lastunterschiede im Netz. Indem der Steuerung der Anordnung ein Regler überlagert wird, der Geschwindigkeitsänderungen an der Achse des Generators registriert und diesen mit Hilfe der Anordnung entgegenwirkt, können Torsionsschwingungen im Antriebsstrang, die sich als Geschwindigkeitsänderung an der Achse des Generators bemerkbar machen, gedämpft werden.to immediate damping of torsional vibrations in the drive train of a generator C.-J. Wu et al. in "IE-EE Trans. Energy Conv." Vol.8, 5.63 ff., In 1993, a system with a power cache before, from the real power transferred to the generator and thereby vibrations of the drive train can be counteracted. For energy caching is one in a DC circuit arranged superconducting coil, wherein the DC circuit via a thyristor circuit and a transformer connected to the electrical network of the generator is. The network consists of a large number of different consumers, the independent Switch loads on or off at short notice. The original one Purpose of the C.-J. Wu et al. described arrangement is here not the vibration damping, but the provision of an energy buffer to compensate short-term load differences in the network. By controlling the Arrangement a controller superimposed will, the speed changes registered on the axis of the generator and this with the help of Counteracts arrangement can Torsional vibrations in the drive train, posing as a speed change be felt on the axis of the generator, be damped.

Mit diesem Verfahren könnte zwar theoretisch eine direkte Dämpfung der Torsionsschwingung realisiert werden. Insbesondere wegen der folgenden Nachteile ist das Verfahren von C.-J. Wu et al. jedoch für praktische Anwendungen ungeeignet. So werden bei diesem Verfahren alle Geschwindigkeitsänderungen erfasst und bedämpft, unabhängig davon, ob sie zu einer Torsionsschwingung in Resonanz gehören oder nicht. So kann es zu Störungen beim Generatorbetrieb kommen.With this method could theoretically a direct damping the torsional vibration can be realized. Especially because of The following disadvantages are the method of C.-J. Wu et al. however, for practical Applications inappropriate. So with this procedure all speed changes recorded and damped, independently of whether they belong to a torsional vibration in resonance or Not. So it can cause disturbances come in generator mode.

Außerdem ist der Einsatz in einem Netz problematisch, an dem mehrere Generatoren angeschlossen sind, deren Antriebsstränge gegebenenfalls unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen, da die Dämpfung einer Schwingung eines Antriebsstrangs zur Anregung einer Schwingung in einem anderen Antriebsstrang führen kann.Besides that is the use in a network is problematic, involving multiple generators are connected, the drive trains possibly different Have resonant frequencies, since the attenuation of a vibration of a Powertrain to excite a vibration in another powertrain to lead can.

Zur Bereitstellung der Energie für die breitbandige Dämpfung des Antriebsstranges ist ferner die supraleitende Spule mit großer Induktivität erforderlich, mit deren Betrieb weitere Nachteile verbunden sind.to Providing the energy for the broadband attenuation the drive train is also required the superconducting coil with high inductance, with their operation further disadvantages are connected.

Problematisch bei dem Einsatz einer großen supraleitenden Spule zur Dämpfung von Schwingungen ist unter anderem, dass es bei einer Abgabe von Wirkleistung im Bereich zwischen 10 Hz und 40 Hz in der supraleitenden Wicklung zu Wechselfeldverlusten kommen kann, die zu einem Zusammenbruch der Supraleitung (Quench) führen können. Dies könnte zwar mit großem technischen Aufwand vermieden werden, im Ergebnis wäre die Anlage aber unwirtschaftlich. Außerdem ist es bei dem von C.-J. Wu et al. beschriebenen Verfahren mit einer großen Spule zwingend erforderlich, die Spule unabhängig vom Auftreten einer Schwingung, dauernd stromdurchflossen vorzuhalten, wodurch Verluste entstehen, insbesondere auch im Bereich der Kühlanlage.Problematic in the use of a large superconducting coil for damping Schwingun Among other things, it can happen that with an output of active power in the range between 10 Hz and 40 Hz in the superconducting winding to alternating field losses, which can lead to a collapse of superconductivity (quench). Although this could be avoided with great technical effort, as a result, the system would be uneconomical. Moreover, it is in the case of C.-J. Wu et al. described method with a large coil mandatory, the coil regardless of the occurrence of a vibration to keep current flowing through, resulting in losses, especially in the field of cooling system.

Des weiteren ist die Messung der Geschwindigkeitsunterschiede der Generatorachse als Regelgröße störanfällig, da die Geschwindigkeitsabweichungen relativ zur Rotationsgeschwindigkeit der Achse sehr klein sind. Dies zum einen deshalb, da die Achsen mit Rotationsgeschwindigkeiten von teilweise über 1000 Umdrehungen pro Minute rotieren, und außerdem die Winkelgeschwindigkeiten aufgrund der Torsionsschwingung bei Achsen mit einem großen Durchmesser, beispielsweise mehr als 20 cm, sehr klein sind. So können bei Antriebssträngen großer Generatoren Schwingungen bei etwa 30 Hz mit einer Amplitude der gesamten Winkelverdrehung von etwa 3·10-3 Grad bereits zu kritischen Beanspruchungen führen. Angesichts der hohen Winkelgeschwindigkeit der Welle auf Grund der betriebsbedingten Rotation ist die Messung solcher Winkelverdrehungen über eine Geschwindigkeitsmessung der Welle fehlerbehaftet und unzuverlässig.Furthermore, the measurement of the speed differences of the generator axis as a control variable is susceptible to interference, since the speed deviations are very small relative to the rotational speed of the axis. This is because, for one thing, the axes rotate at rotational speeds of in part over 1000 revolutions per minute and, moreover, the angular velocities due to torsional vibration are very small for large diameter axes, for example more than 20 cm. Thus, with drive trains of large generators vibrations at about 30 Hz with an amplitude of the total angular rotation of about 3 · 10 -3 degrees already lead to critical stresses. In view of the high angular velocity of the shaft due to the operational rotation, the measurement of such angular distortions via a shaft speed measurement is erroneous and unreliable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen in rotierenden Antriebssträngen anzugeben, wobei die Dämpfung mit möglichst geringem Aufwand erfolgen soll und Resonanzschwingungen im Antriebsstrang unterdrücken soll. Außerdem soll die Dämpfung von mehreren Antriebssträngen verschiedener elektrischer Maschinen, die an ein Netz angeschlossen sind, mit gegebenenfalls unterschiedlichen Torsionsresonanzfrequenzen mit möglichst geringem Aufwand erfolgen.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus for damping of Specify torsional vibrations in rotating drive trains, with the damping as possible low effort and resonant vibrations in the drive train suppress should. Furthermore should the damping of several drive trains various electrical machines connected to a network are, optionally with different torsional resonance frequencies with as possible little effort.

Diese Aufgaben werden hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 20 gelöst.These Tasks are governed by the characteristics of the process Claim 1 and with respect the device solved by the features of claim 20.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass ausschließlich Torsionsschwingungen gedämpft werden, die im Betrieb einer Anlage, die einen Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine aufweist, problematisch sind. Problematisch sind dabei beispielsweise solche Torsionsschwingungen mit einer bestimmten Frequenz, die zu einem Schaden an Teilen der Anlage führen können. Dies hat den Vorteil, dass die eingesetzte Dämpfungsleistung minimiert werden kann.Of the Invention is based on the idea that only torsional vibrations muted be involved in the operation of a plant that has a powertrain an electric machine, are problematic. Problematic are, for example, such torsional vibrations with a certain frequency, which can lead to damage to parts of the plant. This has the advantage that the damping power used can be minimized.

Die Dämpfung erfolgt erfindungsgemäß entsprechend einer klassischen mechanischen Dämpfung. Die Dämpfung wird in Gegenphase zur Winkelgeschwindigkeit der Torsionsschwingung aufgebracht. Dies ist vorteilhaft, da auf diese Weise die Energie zielgerichtet für die Dämpfung der Torsionsschwingung verwendet wird. Die Torsionsschwingung eines Antriebsstranges lässt sich vereinfacht in Form der Differentialgleichung eines einfachen Torsionsschwingers darstellen: IΦ** + cΦΦ* + kΦΦ = 0. The damping takes place according to the invention according to a classical mechanical damping. The damping is applied in antiphase to the angular velocity of the torsional vibration. This is advantageous because in this way the energy is used purposefully for the damping of the torsional vibration. The torsional vibration of a drive train can be simplified in the form of the differential equation of a simple torsional vibration: IΦ ** + c Φ Φ * + k Φ Φ = 0.

Dabei ist I das Massenträgheitsmoment des Schwingers, cΦ die Konstante der Torsionsdämpfung und kΦ die Konstante der Torsionsfeder. Φ ist die zeitabhängige Weggröße der Torsions schwingung. Die erste Ableitung der Weggröße nach der Zeit ist die Winkelgeschwindigkeit Φ* und die zweite Ableitung der Weggröße nach der Zeit ist die Winkelbeschleunigung Φ**. Ein Dämpfungsdrehmoment ist dann effektiv, wenn es das maximale Drehmoment beim Durchgang der Nulllage der Weggröße aufbringt, also in Gegenphase zur Winkelgeschwindigkeit.Here, I is the mass moment of inertia of the vibrator, c Φ the constant of the torsional damping and k Φ the constant of the torsion spring. Φ is the time-dependent path of the torsional vibration. The first derivative of the path magnitude by time is the angular velocity Φ * and the second derivative of the path magnitude by time is the angular acceleration Φ **. A damping torque is effective when it applies the maximum torque in the passage of the zero position of the path size, so in opposite phase to the angular velocity.

Gedämpft wird vorzugsweise ein Antriebsstrang, der mindestens eine Maschine zur elektrisch-mechanischen Energiewandlung aufweist, wobei dies z.B. ein Generator und/oder ein Motor sein kann. Die Maschine kann eine Synchron- oder Asynchron-Maschine sein. Der Antriebsstrang kann beispielsweise eine Dampfturbine mit angeschlossenem Generator, eine Windkraftanlage mit Generator, eine Wasserkraftturbine mit Generator oder ein Zwischenspeicher für elektrische Energie mit einem Schwungrad, einem Motor, der das Schwungrad antreibt, und einem Generator sein. Der Zwischenspeicher für elektrische Energie kann auch eine elektrische Maschine für den Antrieb und Abtrieb des Schwungrads aufweisen. Die elektrische Maschine kann beispielsweise auch ein Motor einer Walzanlage sein. Während des bestimmungsgemäßen Betriebes rotiert der Antriebsstrang der hier beschriebenen Anlagen üblicherweise kontinuierlich. Dabei kann er kontinuierlich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit oder mit einer richtungstreuen veränderlichen Winkelgeschwindigkeit in einem Bereich zwischen zwei Winkelgeschwindigkeiten unter Einschluss von Ein- und Ausschaltvorgängen rotieren. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei Anlagen eingesetzt werden, bei denen es insbesondere darum geht, Schwingungen, die während des Ein- und/oder Ausschaltvorganges auftreten, zu dämpfen.Is damped Preferably, a drive train, the at least one machine for having electrical-mechanical energy conversion, e.g. may be a generator and / or a motor. The machine can be one Synchronous or asynchronous machine be. The drive train, for example, a steam turbine with connected generator, a wind turbine with generator, a hydroelectric turbine with generator or a buffer for electrical energy with a Flywheel, a motor that drives the flywheel, and a Be generator. The cache for electrical energy can also an electric machine for have the drive and output of the flywheel. The electric Machine can for example also be a motor of a rolling mill. While the intended use The drive train of the systems described here usually rotates continuously. He can continuously with constant angular velocity or with a directional variable angular velocity in a range between two angular velocities, including of switching on and off rotate. The inventive method can also be used in installations where it is particularly that's all about vibrations that happen during of inputs and / or Switching occur, damp.

Die elektrische Maschine ist an einen elektrischen Mehrpol angeschlossen, der die Maschine antreiben und/oder von der Maschine Leistung entnehmen kann. Der Mehrpol kann ein Dreh stromnetz oder ein einfaches Wechsel- oder Gleichstromnetz darstellen. Der Mehrpol kann ein öffentliches Versorgungsnetz oder ein fabrikinternes Versorgungsnetz sein. Wird mit der elektrischen Maschine ein starres Netz (z.B. öffentliches Versorgungsnetz) versorgt, so lässt sich die Wirkung der erfindungsgemäßen Dämpfung erhöhen, wenn das Versorgungsnetz von der elektrischen Maschine mit der Dämpfungsvorrichtung durch eine Induktivität (z.B. Drossel oder Transformator) vom starren Netz entkoppelt wird. Durch dieses Maßnahme wird vorteilhafterweise die Eingangsinduktivität des Versorgungsnetzes für die von der Dämpfungsvorrichtung bereitgestellte Wirkleistung erhöht. Entsprechendes gilt für eine elektrische Maschine, die aus einem starren Netz versorgt wird.The electric machine is connected to an electric multipole, which connects the machine drive and / or remove power from the machine. The multipole can be a rotary power network or a simple AC or DC network. The multipole may be a public utility network or an in-house utility grid. If a rigid network (eg public supply network) is supplied by the electric machine, the effect of the damping according to the invention can be increased if the supply network is decoupled from the electrical machine with the damping device by an inductance (eg choke or transformer) from the rigid network. By this measure, the input inductance of the supply network for the active power provided by the damping device is advantageously increased. The same applies to an electrical machine that is supplied from a rigid network.

Vorzugsweise wird eine Abstimmung der Dämpfungsvorrichtung auf eine Resonanzfrequenz einer Torsionsschwingung vorgenommen, wodurch sich einerseits die Genauigkeitsanforderungen an die Messeinrichtung und andererseits die eingesetzte Leistung zur Dämpfung minimieren lassen. Die Dämpfung mit der Resonanzfrequenz besitzt ferner den folgenden Vorteil. Generatoranlagen mit den dazugehörigen Turbinen und bewegten Massen oder andere Anlagen mit elektrischen Maschinen vergleichbarer Größenordnung werden üblicherweise über Jahre hinweg nicht in ihrer Anordnung geändert. Deshalb ändern sich auch die Resonanzfrequenzen der Torsionsschwingungen des Antriebsstranges im wesentlichen nicht. Die Vorrichtung kann auf die tiefste Resonanzfrequenz des Antriebsstranges oder eine höhere Torsionsresonanzfrequenz abgestimmt sein. Die Abstimmung kann auch auf eine abweichende Frequenz, die z.B. bis zu 3% über- oder unterhalb einer Resonanzfrequenz liegt, erfolgen. Die Frequenzabstimmung kann bauartbedingt festgelegt und nicht regelbar sein. Es ist ausreichend, wenn die Regelung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Amplitude und die Phasenlage der Dämpfung regelt. Dadurch, dass die Vorrichtung auf eine Resonanzfrequenz abgestimmt wird, kann sich auch ein Kostenvorteil ergeben.Preferably becomes a vote of the damping device made to a resonant frequency of a torsional vibration, on the one hand the accuracy requirements for the measuring device and on the other hand, minimize the power used for damping. The damping with The resonance frequency also has the following advantage. generator sets with the corresponding ones Turbines and moving masses or other installations with electric Machines of comparable size usually over years not changed in their order. That's why change also the resonance frequencies of the torsional vibrations of the drive train essentially not. The device can be at the lowest resonance frequency of the drive train or a higher Torsionsresonanzfrequenz be tuned. The vote can also to a different frequency, e.g. up to 3% above or below one Resonance frequency is done. The frequency tuning can be due to design fixed and not controllable. It is sufficient if the scheme the device according to the invention controls the amplitude and the phase position of the damping. As a result of that the device is tuned to a resonant frequency can also result in a cost advantage.

Vorteilhafterweise wird die Erfindung zur Torsionsdämpfung bei Antriebssträngen eingesetzt, deren Resonanztorsionsschwingung einen Gütefaktor von 500 oder mehr aufweist. Der Gütefaktor ist bei geringen Dämpfungen in guter Näherung indirekt proportional zum logarithmischen Dekrement einer Schwingung und beschreibt das Abklingverhalten. Das Verfahren kann auch vorteilhafterweise bei einem Gütefaktor von mehr als 300 oder 150 eingesetzt werden. Torsionsschwingungen, die einen solch hohen Gütefaktor aufweisen, treten typischerweise in großen, massereichen Anlagen auf.advantageously, The invention is torsional damping in drive trains whose resonant torsional vibration has a quality factor of 500 or more. The quality factor is at low attenuation in a good approximation indirectly proportional to the logarithmic decrement of a vibration and describes the decay behavior. The method may also be advantageous at a quality factor of more than 300 or 150 are used. torsional vibrations, the one such high quality factor typically occur in large, massive plants.

Der Gütefaktor mit dem erfindungsgemäß aufgeprägten Dämpfungsdrehmoment liegt vorzugsweise unter 200. Der Gütefaktor mit aufgeprägtem Dämpfungsdrehmoment kann aber auch vorteilhafterweise darunter liegen, beispielsweise unter 150 oder unter 100. Auch ein Gütefaktor unter 70 ist möglich, je nach Wirkung der Dämpfung. Ein niedriger Gütefaktor hat den Vorteil, dass die Schwingung schnell abklingt.Of the quality factor with the inventively imposed damping torque is preferably less than 200. The quality factor with impressed damping torque but can also be advantageously below, for example below 150 or under 100. Also, a quality factor below 70 is possible, depending after the effect of damping. A low quality factor has the advantage that the vibration fades away quickly.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Amplitude oder die Leistung des Dämpfungsdrehmoments in Abhängigkeit von einer Regelgröße geregelt. Als Eingangsgröße verwendet der Regler eine Regelgröße, welche die mechanische Belastung durch Torsion (Torsionsbeanspruchung) an mindestens einer Stelle des Antriebsstranges repräsentiert. Vorzugsweise wird die Torsionsbeanspruchung des Antriebsstrangs an mindestens einer Stelle gemessen, an der die mechanische Belastung maximal ist. Dadurch können Torsionsschwingungen besonders genau und fehlerfrei detektiert werden. Insbesondere bei Antriebssträngen mit großen Durchmessern kann die Torsionsbeanspruchung durch eine Resonanzschwingung auch bei relativ kleinen Torsionswinkeln sehr hoch sein. Die Messung der mechanischen Beanspruchung an einer geeigneten Stelle bietet daher gegenüber einer bloßen Winkelgeschwindigkeitsmessung an der Welle der elektrischen Maschine Vorteile, obwohl auch bei geeigneter Signalaufbereitung eine Messung der Winkelgeschwindigkeit an der Maschine vorgesehen sein kann. Die Torsionsbeanspruchung als Regelgröße für die Stärke der Dämpfung zu verwenden, hat den Vorteil, dass die aufgebrachten Drehmomente zur Dämpfung der Torsionsschwingung gezielt eingesetzt werden und bei geeigneter Einstellung des Reglers nicht zu einer Überkompensation, d.h. zu einer Schwingungsanregung führen.In a preferred embodiment The invention relates to the amplitude or power of the damping torque dependent on regulated by a controlled variable. As input used the Controller a controlled variable, which the mechanical load due to torsion (torsional stress) represented at least at one point of the drive train. Preferably, the torsional stress of the drive train Measured at least one point at which the mechanical load is maximum. Thereby can Torsional vibrations are detected particularly accurately and without errors. Especially with drive trains with big Diameters can be the torsional stress by a resonance vibration be very high even at relatively small torsion angles. The measurement provides mechanical stress at a suitable location therefore opposite a mere angular velocity measurement on the shaft of the electric machine advantages, although also at suitable signal conditioning a measurement of the angular velocity can be provided on the machine. The torsional stress as a controlled variable for the strength of damping to use, has the advantage that the applied torques to damping the torsional vibration can be used selectively and suitable Adjustment of the controller does not lead to overcompensation, i. to a vibration excitation to lead.

Die Regelgröße kann aus dem Messsignal eines Sensors oder aus den Messsignalen mehrerer Sensoren ermittelt werden. Mehrere Sensoren können dabei den Vorteil haben, dass durch geeignete Signalaufbereitung der Sensoren Störgrößen ausgefiltert werden können. Ein Sensor kann den Vorteil haben, dass dieser einen geringeren Aufwand für den Auf- und Einbau der Messeinrichtung bedingt. Beim Einsatz mehrerer Sensoren werden diese vorzugsweise an verschiedenen Positionen des Antriebsstrangs angebracht. Dabei können die verschiedenen Positionen azimuthal oder axial bezüglich des Antriebsstrangs zueinander beabstandet sein. So ist z.B. eine Anordnung von zwei Torsionsdehnungsmesssensoren auf zwei gegenüberliegenden Positionen des Antriebsstranges vorteilhaft, dergestalt dass die beiden Sensoren einen Azimuthalwinkel von 180° einschließen. Bei geeigneter Verarbeitung der Ausgangssignale der Sensoren können so Störgrößen, die durch eine über den Umfang variierende Eigenschaft der Antriebswelle bedingt sind, ausgefiltert werden. Bei geeigneter Signalaufbereitung sind auch andere Azimuthalwinkel möglich, beispielsweise 30° oder 90°. Vorzugsweise können auch mehrere Sensoren axial zueinander beabstandet angebracht werden. Axial voneinander beabstandete Torsionsdehnmesssensoren sind insbesondere vorteilhaft, wenn zunächst die exakte Eigenform der Resonanztorsionsschwingung und der Ort der höchsten mechanischen Beanspruchung unbekannt sind.The controlled variable can be determined from the measuring signal of a sensor or from the measuring signals of several sensors. Several sensors can thereby have the advantage that interference variables can be filtered out by suitable signal conditioning of the sensors. A sensor may have the advantage that this requires less effort for the installation and installation of the measuring device. When using multiple sensors, these are preferably attached to different positions of the drive train. In this case, the various positions can be azimuthally or axially spaced from each other with respect to the drive train. For example, an arrangement of two torsional strain gauges on two opposite positions of the drive train is advantageous, such that the two sensors enclose an azimuthal angle of 180 °. With appropriate processing of the output signals of the sensors can thus disturbances, which vary by an over the circumference elling property of the drive shaft are conditional to be filtered out. With suitable signal conditioning, other azimuth angles are possible, for example 30 ° or 90 °. Preferably, a plurality of sensors can be mounted axially spaced from each other. Axially spaced Torsionsdehnmesssensoren are particularly advantageous if initially the exact eigenmode of the resonance torsional vibration and the location of the highest mechanical stress are unknown.

Wird die Messung der Torsionsbeanspruchung mit Hilfe einer oder mehrerer Winkelgeschwindigkeitsmesssensoren vorgenommen, bieten zwei axial voneinander beabstandete Winkelgeschwindigkeitsmesseinrichtungen besondere Vorteile, da auf diese Weise aus dem Differenzsignal die Torsionsbeanspruchung der zwischen den beiden Sensoren liegenden Teile des Antriebsstranges ermittelt werden kann.Becomes the measurement of torsional stress by means of one or more Angular velocity sensors made provide two axial spaced apart angular velocity measuring devices special advantages, since in this way from the difference signal the Torsion stress of lying between the two sensors Parts of the drive train can be determined.

Die Winkelgeschwindigkeit der Welle der elektrischen Maschine ist im kontinuierlichen Betrieb Veränderungen unterworfen, die auch bei minimaler Größe die Ermittlung der Torsionsbeanspruchung stark erschweren oder unmöglich machen können. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Winkelgeschwindigkeit aufgrund der Torsionsschwingung gegenüber der konstanten Winkelgeschwindigkeit der Welle sehr klein ist. So sind bei großen Generatoranlagen Winkelgeschwindigkeiten von über 1000 Umdrehungen/Minute üblich. Wegen der durch die dicken Antriebsstränge bedingten hohen Torsionsfedersteifigkeiten kommt es bei den Torsionsschwingungen nur zu kleinen Auslenkungen. In Verbindung mit der oft niedrigen Frequenz der ersten Resonanztorsionsschwingung, z.B. zwischen 10 und 40 Hz, führt dies zu geringen Winkelgeschwindigkeiten der Torsionsschwingung. Diese geringen Torsionswinkelgeschwindigkeiten können messtechnisch ein großes Problem darstellen. Deshalb ist die Messung über ein Differenzsignal zweier voneinander axial beabstandeten Sensoren vorteilhaft. Bei Einsatz eines ausreichend genauen Sensors in Verbindung mit einer sehr guten Signalaufbereitung ist es jedoch auch möglich, nur einen Sensor zu verwenden.The Angular velocity of the shaft of the electric machine is in continuous operation changes subjected to the determination of the torsional stress even at minimum size complicate or impossible can do. there is taken into account, that the angular velocity due to the torsional vibration against the constant angular velocity of the shaft is very small. So are at big Generator systems angular speeds of over 1000 revolutions / minute usual. Because of the through the thick drive trains conditional high torsional spring stiffness occurs in the torsional vibrations only to small deflections. In conjunction with the often low Frequency of the first resonant torsional vibration, e.g. between 10 and 40 Hz this too low angular velocities of the torsional vibration. These low torsional angular velocities can be a major problem in terms of metrology represent. Therefore, the measurement is a differential signal of two axially spaced apart sensors advantageous. When used a sufficiently accurate sensor in conjunction with a very good Signal conditioning, however, it is also possible to only one sensor use.

Vorteilhafterweise kann die Erfindung mit verschiedenen Sensortypen realisiert werden. Wird die Messung der Torsionsbeanspruchung mit Hilfe von Winkelgeschwindigkeitssensoren durchgeführt, so können alle an sich bekannten optischen Winkelgeschwindigkeitssensoren eingesetzt werden. Diese besitzen die Vorteile, dass sie berührungslos messen, in der Anwendung erprobt sind und außerdem kostengünstig sind.advantageously, The invention can be realized with different types of sensors. Is the measurement of torsional stress using angular velocity sensors performed, so can all known optical angular velocity sensors be used. These have the advantages of being contactless measure, are proven in the application and are also cost-effective.

Vorzugsweise wird die Torsionsbeanspruchung jedoch direkt gemessen. Dazu können z.B. Dehnmessstreifen verwendet werden, die auf der Welle befestigt, z.B. aufgeklebt werden. Hierbei sind aufgrund der geringen Dehnungen insbesondere bei Wellen mit großen Durchmessern lange Dehnmesssteifen mit mehreren parallel liegenden Bahnen sinnvoll. Mit Dehnmessstreifen wird direkt die mechanische Beanspruchung gemessen, was einen Vorteil gegenüber indirekten Messungen bedeuten kann.Preferably However, the torsional stress is measured directly. For this, e.g. Strain used, which are mounted on the shaft, e.g. glued on. These are due to the low strains especially in waves with big Diameters long strain gauges with several parallel lying Makes sense. With strain gauges is directly the mechanical Stress measured, which means an advantage over indirect measurements can.

Vorzugsweise wird eine berührungslose Messung der Torsionsbeanspruchung vorgenommen, beispielsweise durch einen magnetostriktiven Sensor. So sind aus der Praxis verschiedene Sensoren zur magnetostriktiven Messung der Torsionsbeanspruchung bekannt, z.B. der „Berührungslose Drehmomentsensor" des Fraunhofer Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik in Kaiserslautern (Datenblatt Fraunhofer ITWM 2001). Für den Einsatz an großen Wellen sind magnetostriktive Sensoren wegen ihrer hohen Genauigkeit besonders vorteilhaft. Um Störeffekte, die beispielsweise durch mit der Welle umlaufenden Materialinhomogenitäten verursacht werden können, auszuschließen, können mehrere Sensoren in Umfangsrichtung der Welle angebracht werden.Preferably becomes a non-contact measurement the torsional stress made, for example by a magnetostrictive sensor. So are from practice different sensors known for magnetostrictive measurement of torsional stress, e.g. the "Non-Contact Torque Sensor" of the Fraunhofer Institute for techno- and Business Mathematics in Kaiserslautern (Datasheet Fraunhofer ITWM 2001). For the use of large Shafts are magnetostrictive sensors because of their high accuracy especially advantageous. To disturbing effects, caused for example by circulating with the shaft material inhomogeneities can be ruled out can several Sensors are mounted in the circumferential direction of the shaft.

Das Messsignal des Sensors oder der Sensoren wird verarbeitet, um zur Regelung der Dämpfung eingesetzt zu werden. Vor zugsweise wird aus der Regelgröße, die aus dem Messsignal eines oder mehrerer Sensoren gewonnen wurde, eine Rückführgröße abgeleitet. Die Rückführgröße stellt dabei vorzugsweise die von der Resonanztorsionsschwingung verursachte Winkelgeschwindigkeit dar. Wird diese Winkelgeschwindigkeit, wie oben beschrieben, direkt aus der Differenz des Signals zweier Winkelgeschwindigkeitsmesssensoren ermittelt, so wird dieses Signal vorteilhafterweise nur noch gefiltert, um die Rückführgröße zu erhalten. Eventuell sind weitere Verfahrensschritte vorgesehen, um Störgrößen auszublenden. Wird die Torsionsbeanspruchung direkt gemessen, so können die ermittelten Weggrößen abgeleitet werden, um eine der Winkelgeschwindigkeit der Torsionsschwingung entsprechende Größe zu erhalten. Vorteilhafterweise wird dazu das gefilterte Messsignal phasenverschoben und invertiert. Beträgt die gesamte Phasenverschiebung im Regelkreis im Wesentlichen 90°, so entsteht mit der Invertierung eine Größe, die in Gegenphase zur Winkelgeschwindigkeit der Torsionsschwingung steht. Wird das Signal vor oder nach der Phasenverschiebung und Invertierung mit einem Filter bearbeitet, der darauf ausgelegt ist, dass das ausgegebene Signal hauptsächlich ein Schwingungssignal entsprechend einer Resonanztorsionsfrequenz des Antriebsstranges ist, bietet dies den Vorteil, dass die Dämpfungsvorrichtung die eingesetzte Leistung hauptsächlich oder ausschließlich zur Dämpfung der Resonanztorsionsschwingung verwendet.The Measurement signal of the sensor or sensors is processed to Regulation of damping to be used. Before preferably from the controlled variable, the was obtained from the measurement signal of one or more sensors, derived a feedback value. The return size poses preferably the one caused by the resonance torsional vibration Angular velocity. Will this angular velocity, such as described above, directly from the difference of the signal of two angular velocity measuring sensors determined, this signal is advantageously only filtered, to get the return size. Eventually, further method steps are provided to hide disturbances. If the torsional stress is measured directly, then the derived path values derived be one of the angular velocity of the torsional vibration to get appropriate size. Advantageously, the filtered measuring signal is phase-shifted for this purpose and inverted. is the entire phase shift in the control loop substantially 90 °, so arises with the inversion a size that is in antiphase to the angular velocity of the torsional vibration. Is the signal before or after the phase shift and inversion edited with a filter that is designed to do that output signal mainly an oscillation signal corresponding to a resonant torsional frequency of the drive train, this offers the advantage that the damping device the power used mainly or exclusively for damping the resonance torsional vibration used.

Die Dämpfung der Torsionsschwingung geschieht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung dadurch, dass Wirkleistung in der Maschine verursacht wird. Dadurch wird die Maschine je nach Phasenlage der Torsionsschwingung und des Dämpfungsdrehmoments abgebremst oder beschleunigt. Vorteilhafterweise wird ein Energiezwischenspeicher verwendet, in dem Energie, die der elektrischen Maschine in einer Bremsphase entnommen wird, zwischengespeichert wird, um sie der Maschine in der nächsten Beschleunigungsphase wieder als Wirkleistung aufzuprägen. Die Energie kann jedoch alternativ einem anderen Energieträger entnommen werden. Ist der an die elektrische Maschine angeschlossene Mehrpol ein Wechselstromkreis, so wird vorteilhafterweise als Energiezwischenspeicher ein Gleichstromkreis mit Schwingungsanteil, welcher auch als Wechselstromanteil bezeichnet werden kann, verwendet.The damping The torsional vibration occurs in the method according to the invention with the damping device according to the invention in that active power is caused in the machine. Thereby the machine is depending on the phase position of the torsional vibration and the damping torque braked or accelerated. Advantageously, an energy buffer is used in the energy that the electric machine in one Brake phase is taken, cached to them Machine in the next acceleration phase to impose again as active power. However, the energy can alternatively be taken from another source of energy become. Is the multipole connected to the electric machine an AC circuit, it is advantageously used as an energy buffer a DC circuit with vibration component, which also as AC component can be designated.

Als Energiezwischenspeicher im Gleichstromkreis eignet sich besonders eine Spule, da diese vorteilhafterweise ein hohes Energiespeichervermögen hat. Es ist alternativ möglich, im Gleichstromkreis eine Anordnung von Kapazitäten und/oder Induktivitäten und/oder zusätzlichen ohmschen Widerständen als Energiezwischenspeicher zu verwenden.When Energy buffer in the DC circuit is particularly suitable a coil, since this advantageously has a high energy storage capacity. It is alternatively possible in the DC circuit an arrangement of capacitances and / or inductances and / or additional ohmic resistances to use as energy buffer.

Wird als Energiezwischenspeicher eine Spule verwendet, so ist diese Spule vorteilhafterweise eine Spule mit oder ohne Eisenkern, die luft- oder wassergekühlt ist. Diese zeichnen sich gegenüber beispielsweise supraleitenden Spulen durch wesentlich geringere Anschaffungskosten und Unterhaltskosten aus. Es ist jedoch auch möglich, eine andere, als die hier genannten Spulen zu verwenden. Auch eine Kombination von Spulen ist möglich.Becomes as a temporary energy store uses a coil, so this coil advantageously a coil with or without iron core, the air or water cooled is. These are distinguished from, for example superconducting coils by significantly lower acquisition costs and maintenance costs. However, it is also possible to use a different one than that to use coils mentioned here. Also a combination of coils is possible.

Vorzugsweise beträgt die Gesamtinduktivität der mindestens einen Spule weniger als 5 mH. Durch die Verwendung von Spulen mit geringer Induktivität lassen sich Kosteneinsparungen und eine kompakte Bauform der Dämpfungsvorrichtung erzielen. Bei größeren Anlagen oder tiefen Resonanzfrequenzen können auch größere Spulen, beispielsweise bis 10 mH oder auch 20 mH oder darüber (z. B. 50 mH) vorteilhaft sein. Bei bestimmten Anwendungen können auch Gesamtinduktivitäten kleiner als 3 mH oder auch 1 mH ausreichend und vorteilhaft sein. Ein weiterer, besonders wichtiger Vorteil der Verwendung von kleinen Induktivitäten besteht in der Möglichkeit, die Spule schnell aufladen zu können. Der Stromaufbau in der Spule kann innerhalb kurzer Zeit zum Beispiel innerhalb weniger Millisekunden erfolgen. Die Spule muss nicht dauernd stromdurchflossen vorgehalten werden und kann gegebenenfalls erst beim Auftreten einer Resonanztorsionsschwingung bereits während der ersten Periode geladen werden. Die Dämpfungsvorrichtung kann somit Verluste ersparen, die beim Vorhalten der stromdurchflossenen Spule auftreten würden.Preferably is the total inductance of at least one coil less than 5 mH. By the use of Leave coils with low inductance cost savings and a compact design of the damping device achieve. For larger systems or low resonance frequencies also larger coils, for example, up to 10 mH or 20 mH or above (z. B. 50 mH) may be advantageous. For certain applications can also total inductors less than 3 mH or 1 mH be sufficient and advantageous. Another, especially important advantage of using small inductors consists in the possibility of the Recharge the coil quickly. The current build-up in the coil can be done within a short time, for example within a few milliseconds. The coil does not have to be permanent be kept streamed through and can optionally only on the occurrence of a resonance torsional vibration already during the first period to be loaded. The damping device can thus Save losses when holding the current-carrying coil would occur.

Vorteilhafterweise wird der Gleichstromkreis über einen Stromrichter an den Wechselstromkreis angeschlossen. Dies ist im Falle eines Drehstromkreises mit einer Netzfrequenz über der zu dämpfenden Resonanztorsionsfrequenz vorzugsweise eine 6-Puls-Brückenschaltung. Es ist jedoch alternativ möglich, eine 12-Puls-Brückenschaltung oder andere Schaltungen zu verwenden. Liegt die Torsionsresonanzfrequenz über der Netzfrequenz des Wechselstromkreises, so können andere Stromrichter als die genannten sinnvoll sein. Im Falle einer 6-Puls-Brückenschaltung oder anderer thyristorbestückter Stromrichter kann der Gleichstromkreis über eine geeignete Zündwinkelansteuerung der Thyristoren stromgeregelt werden. Dabei erfolgt die Thyristoransteuerung nach an sich bekannten Methoden der Stromrichtertechnik.advantageously, the DC circuit is over a power converter connected to the AC circuit. This is in the case of a three-phase circuit with a mains frequency above the to be damped Resonant torsional frequency, preferably a 6-pulse bridge circuit. However, it is alternatively possible a 12-pulse bridge circuit or to use other circuits. Is the torsional resonance frequency above the Mains frequency of the AC circuit, so other converters than the mentioned ones make sense. In the case of a 6-pulse bridge circuit or other thyristor-equipped power converter can the DC circuit over a suitable Zündwinkelansteuerung the thyristors are current regulated. The thyristor control takes place here according to known methods of power converter technology.

Die Erfindung wird vorzugsweise zur Dämpfung einer Torsionsschwingung an einem Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine, die eine Synchronmaschine ist, eingesetzt. Dies hat den Vorteil, dass über die Drehzahl der Synchronmaschine die Netzfrequenz festgelegt ist. Damit kann bei bekannter Frequenz der Torsionsschwingung und bekannter Netzfrequenz oder bekanntem Netzfrequenzbereich der Stromrichter geeignet aus gelegt werden. Falls die Netzfrequenz in einem Bereich über der zu dämpfenden Torsionsfrequenz liegt, lassen sich beispielsweise die oben genannten 6- oder 12-Puls-Brückenschaltungen verwenden.The Invention is preferably for damping a torsional vibration on a powertrain with an electric machine that has a Synchronous machine is used. This has the advantage that over the Speed of the synchronous machine, the mains frequency is fixed. In order to can at known frequency of torsional vibration and known network frequency or known mains frequency range of the power converter suitably laid out become. If the grid frequency is in a range above that to be attenuated Torsion frequency is, for example, the above 6- or 12-pulse bridge circuits use.

Je nach Anwendungsfall kann die Anwendbarkeit des Verfahrens bei der Asynchronmaschine einen zusätzlichen technischen Aufwand erfordern, beispielsweise bei einem drehzahlveränderlichen Antrieb. Dieser Aufwand betrifft die Anpassung des Stromrichters an die ggf. in einem größeren Bereich veränderliche Netzfrequenz.ever After application, the applicability of the method in the Asynchronous machine an additional require technical effort, for example in a variable speed drive. This effort relates to the adaptation of the power converter to the possibly variable in a larger area Mains frequency.

Vorteilhafterweise wird der Stromrichter mit seiner wechselstromseitigen Seite galvanisch vom Wechselstromkreis getrennt. Dies hat den Vorteil, dass die Spannung auf der Seite des Stromrichters über das Übersetzungsverhältnis des Transformators eingestellt werden kann. Diese Einstellung erfolgt in Abhängigkeit von der Spannung im Wechselstromkreis, an dem die elektrische Maschine angekoppelt ist. Es ist auch eine Anordnung ohne galvanische Trennung möglich, wobei sich Vorteile aus dem Verzicht auf den Transformator ergeben können.advantageously, the converter becomes galvanic with its AC side disconnected from the AC circuit. This has the advantage that the tension on the side of the converter over the gear ratio of Transformers can be adjusted. This setting is done dependent on from the voltage in the AC circuit at which the electric machine is coupled. It is also an arrangement without galvanic isolation possible, which benefits from not using the transformer can.

Aus der Rückführgröße des Regelkreises wird durch geeignete Maßnahmen ein Sollwert für die Phasenanschnittsteuerung der Stromregelung des Gleichstromkreises gebildet. Vorteilhafterweise wird dazu ein Schwingungsanteil, der die Rückführgröße repräsentiert und dementsprechend eine Frequenz aufweist, die im Wesentlichen der zu dämpfenden Resonanztorsionsfrequenz entspricht, mit einem Gleichstromanteil addiert. Wird nun mit dem so gebildeten Sollwert der Stromrichter angesteuert, so wird entsprechend dem Schwingungsanteil des Sollwerts Dämpfungsleistung in der Maschine verursacht.From the feedback variable of the control loop, a desired value for the phase control of the current control of the DC circuit is formed by suitable measures. Advantageously, this is a vibration component, which represents the feedback size and, accordingly, a frequency which substantially corresponds to the resonant torsional frequency to be damped, is added with a DC component. If the converter is then controlled with the setpoint thus formed, damping power is generated in the machine in accordance with the vibration component of the setpoint.

Die Stärke der Dämpfung kann vorteilhafterweise geregelt werden, indem die Amplitude des Schwingungsanteils des Sollwerts gesteuert wird. Je größer der Schwingungsanteil, um so mehr Energie wird in jeder Torsionsschwingungs-Phase der Maschine entzogen und wieder zugeführt. Außerdem kann die Dämpfungsleistung über die Größe des Gleichstromanteils eingestellt werden. Dadurch ist es vorteilhafterweise auch möglich, eine maximale Dämpfungsleistung vorzugeben, da die maximal speicherbare Energie in jeder Phase vom Gleichstromanteil abhängig ist. Die Steuerung des Gleichstromanteils bietet besondere Vorteile bei der erstmaligen Einrichtung und Inbetriebnahme der Dämpfungsvorrichtung an einer neuen oder an einer bereits bestehenden Anlage. Vorzugsweise wird der Gleichstromkreis stromlos geschaltet, wenn keine Torsionsschwingung auftritt. Auch nach dem Ausklingen einer Torsionsschwingung kann der Gleichstromkreis stromlos geschaltet werden, gegebenenfalls nach einer Wartezeit.The Strength the damping can be advantageously controlled by the amplitude of the vibration component the setpoint is controlled. The greater the vibration component, the more energy is generated in each torsional vibration phase of the machine withdrawn and returned. In addition, can the damping performance over the Size of DC component be set. As a result, it is advantageously possible, a maximum damping performance pretend that the maximum storable energy in each phase of DC component dependent is. The control of the DC component offers particular advantages during the initial setup and startup of the damping device at a new or existing plant. Preferably the DC circuit is de-energized when no torsional vibration occurs. Even after the end of a torsional vibration can the DC circuit are de-energized, if necessary after a wait.

Die Dämpfungsvorrichtung ist darauf ausgelegt, Wirkleistung mit der Frequenz einer Torsionsresonanzfrequenz der Antriebswelle in der elektrischen Maschine zu leisten. Dies könnte bei nicht funktionierendem Regelkreis innerhalb kurzer Zeit zu schweren Schäden an der Anlage führen. Deshalb ist für die Betriebssicherheit der Dämpfungsvorrichtung die Stromregelung im Gleichstromkreis von besonderem Vorteil, da dadurch bei kleinem Gleichstromanteil und entsprechend geringer maximaler Wirkleistung die Funktionsfähigkeit des Regelkreises und der gesamten Dämpfungsvorrichtung überprüft werden können. Im Betrieb ermöglicht die Stromregelung eine Beschränkung der Dämpfungsleistung, wodurch eine Überlastung des Stromrichters und/oder der Spule und/oder anderer Teile verhindert werden kann.The damping device is designed to provide real power at the frequency of a torsional resonance frequency to perform the drive shaft in the electric machine. This could if the control loop is not functioning, it will be too heavy within a short time damage at the plant lead. That is why for the reliability of the damping device the current control in the DC circuit of particular advantage, since thereby at a small DC component and correspondingly lower maximum efficiency the functionality of the control circuit and the entire damping device to be checked can. in the Operation possible the current regulation is a limitation the damping performance, causing an overload the power converter and / or the coil and / or other parts prevented can be.

Die Dämpfungsvorrichtung kann vorteilhafterweise bei einer sehr geringen Leistung betrieben werden. Dies hat den Vorteil, dass alle Komponenten im Bereich des Stromrichters und des Gleichstromkreises kostengünstig ausgelegt werden können. Vorzugsweise ist die Dämpfungsvorrichtung darauf ausgelegt, maximal 5% der von der Maschine elektrisch-mechanisch gewandelten Leistung als Dämpfungsleistung einzusetzen. Dies ist in den meisten Anwendungsfällen ausreichend, da mit der Dämpfungsvorrichtung nur die Schwingungen im Frequenzbereich der Resonanz bedämpft werden. Es ist alternativ möglich, die Anlage auf maximal 1% oder 3% der von der Maschine gewandelten Leistung auszulegen. Es kann aber auch eine Auslegung auf 10% oder 20% sinnvoll sein.The damping device can be advantageously operated at a very low power. This has the advantage that all components in the field of the power converter and the DC circuit can be designed inexpensively. Preferably is the damping device designed to be a maximum of 5% of the machine's electrical-mechanical converted power as damping performance use. This is sufficient in most applications, as with the damping device only the vibrations in the frequency range of resonance are damped. It is alternatively possible the plant to a maximum of 1% or 3% of that converted by the machine Performance interpreted. It can also be a design to 10% or 20% make sense.

Das Verfahren und die Dämpfungsvorrichtung sind besonders geeignet für Anlagen mit elektrischen Maschinen, bei denen die Masse der rotierenden Antriebswelle mit den daran befestigten mitrotierenden Teilen mehr als 20 Tonnen beträgt. Die Torsionsschwingungseigenschaften werden wesentlich durch die Massenträgheitsmomente der an der Antriebswelle montierten Teile bestimmt. Tiefe Resonanzfrequenzen bei geringer Dämpfung, für die das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet ist, treten bevorzugt bei Antriebssträngen mit großen Massenträgheitsmomenten auf. So ist der Einsatz des Verfahrens und der Vorrichtung zur Dämpfung besonders vorteilhaft, wenn das Gesamtmassenträgheitsmoment des Antriebsstranges mit den daran montierten Teilen mehr als 5000 kgm2 beträgt. Der Einsatz kann aber auch bei geringeren, z.B. über 1000 kgm2, Massenträgheitsmomenten sinnvoll sein. Insbesondere eignet sich das Verfahren für sehr große Massenträgheitsmomente von über 20 000 oder 80 000 kgm2. So ist der Einsatz besonders vorteilhaft bei Gesamtmassen der rotierenden Teile eines Antriebsstranges von über 40 oder 100 Tonnen.The method and the damping device are particularly suitable for installations with electric machines, in which the mass of the rotating drive shaft with the co-rotating parts attached thereto is more than 20 tons. The torsional vibration characteristics are essentially determined by the mass moments of inertia of the parts mounted on the drive shaft. Low resonance frequencies with low damping, for which the method according to the invention is particularly suitable, preferably occur in drive trains with high mass moments of inertia. Thus, the use of the method and the device for damping is particularly advantageous if the total mass moment of inertia of the drive train with the parts mounted thereon is more than 5000 kgm 2 . The use can also be useful at lower, eg over 1000 kgm 2 , moments of inertia. In particular, the method is suitable for very large moments of inertia of over 20,000 or 80,000 kgm 2 . Thus, the use is particularly advantageous in total masses of the rotating parts of a drive train of over 40 or 100 tons.

Bei großen Anlagen wird die Dämpfungsvorrichtung vorteilhafterweise in ein Regel- und mehrere Leistungsmodule getrennt, wodurch über die Anzahl baugleicher Leistungsmodule die Gesamtdämpfungsleistung skalierbar ist. Die Module sind derart ausgelegt, dass ein Regelmodul mehrere Leistungsmodule ansteuern kann. Die Leistungsmodule bestehen jeweils aus einem Stromrichter, eventuell einem Transformator zur galvanischen Trennung vom Netz, einem an den Stromrichter angeschlossenen Gleichstromkreis mit Energiezwischenspeicher, vorzugsweise in Form einer Spule, und der Zündwinkelsteuerung. Alternativ kann die Zündwinkelsteuerung auch im Regelmodul enthalten sein. Das Regelmodul beinhaltet alle für die Signalaufbereitung vorgesehenen Vorrichtungen und weist eingangsseitig Anschlüsse für einen oder mehrere Sensoren auf. Mit diesem Aufbau können vorteilhafterweise bestehende Dämpfungsvorrichtungen durch das zusätzliche Installieren von Leistungsmodulen in ihrer maximalen Leistung verstärkt werden.at huge Equipment is the damping device advantageously separated into one control and several power modules, which over the number of identical power modules the total attenuation performance is scalable. The modules are designed such that a control module can control several power modules. The power modules exist each from a power converter, possibly a transformer for Galvanic isolation from the mains, one connected to the converter DC circuit with energy buffer, preferably in shape a coil, and the ignition angle control. Alternatively, the ignition angle control also be included in the control module. The rule module includes all for the Signal conditioning devices provided and has the input side Connections for one or more sensors. With this structure can advantageously existing damping devices through the additional Installing power modules to be boosted in their maximum performance.

Befinden sich mehrere elektrische Maschinen in einem Netz, d.h. sind mehrere elektrische Maschinen an den selben Mehrpol angeschlossen, so können Resonanztorsionsschwingungen in den Antriebssträngen der einzelnen elektrischen Maschinen vorteilhafterweise getrennt bedämpft werden, falls die Antriebsstränge unterschiedliche Tarsionsresonanzfrequenzen aufweisen. Dafür ist für jede Torsionsresonanzfrequenz eines Antriebsstranges einer elektrischen Maschine im Netz eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen, die auf die jeweilige Torsionsresonanzfrequenz abgestimmt ist. Die Leistung die zur Dämpfung in das Netz eingebracht wird, um die Torsionsschwingung einer Antriebswelle zu dämpfen, ist unschädlich für den Antriebsstrang einer anderen elektrischen Maschine in demselben Netz, da dort keine Resonanzschwingung angeregt werden kann, falls die Torsionsresonanzfrequenzen der Antriebsstränge unterschiedlich sind.If there are several electrical machines in one network, ie if several electrical machines are connected to the same multipole, resonance torsional vibrations in the drive trains of the individual electrical machines can advantageously be damped separately if the drive trains have different resonance frequencies. For a damping device is provided for each torsional resonance frequency of a drive train of an electric machine in the network, which is responsive to the respective Torsionsre resonant frequency is tuned. The power that is introduced into the network for damping in order to dampen the torsional vibration of a drive shaft, is harmless to the drive train of another electric machine in the same network, since there can be excited no resonance oscillation, if the torsional resonance frequencies of the drive trains are different.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be explained in more detail with reference to the drawings. It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Aufbaus einer Dämpfungsvorrichtung und 1 a schematic representation of an exemplary construction of a damping device and

2 die Darstellung mehrerer im Betrieb einer Dämpfungsvorrichtung aufgezeichneter Daten. 2 the representation of several recorded during operation of a damping device data.

In 1 ist zentral eine Energieversorgungseinheit 10 dargestellt, die insbesondere für die Versorgung stark schwankender elektrischer Lasten von Verbrauchern 20 eingesetzt wird. Die Energieversorgungseinheit 10 enthält einen Motor 11, der mit elektrischer Energie aus einem öffentlichen Netz 30 einen Antriebsstrang antreibt, an dem weiterhin eine Schwungmasse 12 und ein Generator 13 montiert sind. Der Generator 13 gibt eine Leistung von 140 MVA (Kurzzeitnennleistung) oder rund 20 bis 30 MVA (Dauerleistung) ab. Der Generator 13 wandelt die mechanische Energie der Schwungmasse 12 in elektrische Energie und speist diese in ein vom öffentlichen Netz 30 getrenntes Versorgungsnetz 31 ein. Das Versorgungsnetz 31 ist ein Drehstromnetz, das bei Netzfrequenzen zwischen 85 Hz und 110 Hz betrieben wird.In 1 is centrally a power supply unit 10 in particular for the supply of highly fluctuating electrical loads of consumers 20 is used. The power supply unit 10 contains a motor 11 who uses electrical energy from a public network 30 drives a drive train, on which continues a flywheel 12 and a generator 13 are mounted. The generator 13 Gives an output of 140 MVA (short-term rated power) or around 20 to 30 MVA (continuous power). The generator 13 converts the mechanical energy of the flywheel 12 into electrical energy and feed it into the public network 30 separate supply network 31 one. The supply network 31 is a three-phase network that operates at mains frequencies between 85 Hz and 110 Hz.

Die Resonanzfrequenz des Antriebsstranges bei der ersten Torsionsschwingungs-Eigenform beträgt im Beispiel etwa 25 Hz. Bei dieser Eigenform verdreht sich die Welle des Generators 13 gegenüber der Welle der Schwungmasse 12. Die höchste Torsionsbeanspruchung tritt also in dem Antriebsstrang im Bereich zwischen der Schwungmasse 12 und dem Generator 13 auf. Es können weitere Torsionsschwingungs-Eigenformen des Antriebsstrangs mit höheren Resonanzfrequenzen existieren, die aber mit der hier gezeigten Dämpfungsvorrichtung nicht gedämpft werden sollen.In the example, the resonance frequency of the drive train in the first torsional vibration mode is about 25 Hz. In this mode, the shaft of the generator twists 13 opposite the wave of the flywheel 12 , The highest torsional stress thus occurs in the drive train in the area between the flywheel 12 and the generator 13 on. There may be other torsional vibration modes of the drive train with higher resonance frequencies exist, but should not be damped with the damping device shown here.

Die Torsionsschwingungen werden angeregt durch Lastwechsel der Verbraucher 20, die über das Versorgungsnetz 31 mit elektrischer Energie vom Generator 13 versorgt werden. An dem Versorgungsnetz 31 ist außerdem die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung angeschlossen, die ein Leistungsmodul 40, eine Steuerung 50, einen Sollwertgeber 60 und einen Sensor 14 aufweist.The torsional vibrations are stimulated by load changes of the consumer 20 over the supply network 31 with electrical energy from the generator 13 be supplied. On the supply network 31 In addition, the damping device according to the invention is connected, which is a power module 40 , a controller 50 , a setpoint generator 60 and a sensor 14 having.

Die mechanische Belastung aufgrund der Torsionsschwingung wird im Beispiel mit dem Sensor 14 erfasst, der den magnetostriktiven Effekt auf Grund der mechanischen Belastung durch die Torsion ausnutzt. Der Sensor 14 liefert ein Signal 33, dessen Verlauf sich aus der Schwingungsamplitude der Torsionsschwingung und gegebenenfalls Störgrößen zusammensetzt. In der Messeinrichtung mit Regler 60 wird das Signal 33 in einem Filter 61 gefiltert, in einem Phasenschieber 62 phasenverschoben, in einem Inverter 63 invertiert und in einem Verstärker 64 verstärkt. Die dadurch ermittelte Rückführgröße ist ein Schwingungssignal mit der Frequenz der Resonanzfrequenz der Torsionsschwingung, dessen Amplitude der Stärke der Resonanztorsionsschwingung entspricht. Die Rückführgröße wird zur Bildung eines Sollwertes 32 für die Steuerung 50 der Leistungseinheit 40 in einem Addierer 65 mit einem einstellbaren Gleichstromanteil 66 addiert. Der Gleichstromanteil wird in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Dämpfungsvorrichtung eingestellt oder manuell vorgegeben. Beim Auftreten einer Torsionsschwingung kann der Gleichstromanteil auch in Abhängigkeit von der gemessenen Amplitude der Torsionsschwingung eingestellt werden.The mechanical load due to the torsional vibration is in the example with the sensor 14 detects that exploits the magnetostrictive effect due to the mechanical stress due to the torsion. The sensor 14 delivers a signal 33 whose course is composed of the oscillation amplitude of the torsional vibration and possibly disturbances. In the measuring device with regulator 60 becomes the signal 33 in a filter 61 filtered, in a phase shifter 62 out of phase, in an inverter 63 inverted and in an amplifier 64 strengthened. The feedback quantity thus determined is an oscillation signal having the frequency of the resonance frequency of the torsional vibration whose amplitude corresponds to the magnitude of the resonance torsional vibration. The feedback quantity is used to form a setpoint 32 for the controller 50 the power unit 40 in an adder 65 with an adjustable DC component 66 added. The DC component is set depending on the operating state of the damping device or specified manually. When a torsional vibration occurs, the DC component can also be adjusted as a function of the measured amplitude of the torsional oscillation.

Die Steuerung 50 steuert die Leistungseinheit 40 so an, dass diese über das Versorgungsnetz 31 Wirkleistung in dem Generator 13 leistet. Die Wirkleistung wird durch den Gleichstrom- und den Wechselstromanteil bestimmt. Im einzelnen wird über einen Verstärker 53 eine Zündwinkelsteuerung 51 angesteuert, die mit einem Stromrichter 42 in der Leistungseinheit 40 verbunden ist. Der Stromrichter 42 besteht aus einer 6-Puls-Brückenschaltung mit Thyristoren. Die Zündwinkelsteuerung 51 steuert die 6-Puls-Brückenschaltung 42 im herkömmlichen Zündsteuerungsverfahren mit der gleichzeitigen Stromführendstellung von zwei Ventilen und der Bildung von drei Gruppen, die jeweils einen Versatz von 120° aufweisen.The control 50 controls the power unit 40 so on, that these over the supply network 31 Active power in the generator 13 guaranteed. The active power is determined by the DC and AC components. In detail it will be via an amplifier 53 a firing angle control 51 controlled by a power converter 42 in the power unit 40 connected is. The power converter 42 consists of a 6-pulse bridge circuit with thyristors. The ignition angle control 51 controls the 6-pulse bridge circuit 42 in the conventional ignition control method with the simultaneous current-carrying end position of two valves and the formation of three groups, each having an offset of 120 °.

Auf der Gleichstromseite des Stromrichters 42 ist in einem Gleichstromkreis, der durch den Stromrichter 42 stromgeregelt wird, ein Strommessgerät 44 und eine Spule 41 mit etwa 1 mH angeordnet. Das Strommessgerät 44 dient als Messeinrichtung für einen Addierer 52, der vom Sollwert 32 den tatsächlich im Gleichstromkreis fließenden Strom subtrahiert. Die Spule 41 stellt den Energiezwischenspeicher dar.On the DC side of the converter 42 is in a DC circuit passing through the power converter 42 is current-controlled, an ammeter 44 and a coil 41 arranged at about 1 mH. The electricity meter 44 serves as a measuring device for an adder 52 , the set point 32 subtracts the current actually flowing in the DC circuit. The sink 41 represents the energy buffer.

Des Weiteren ist an den Stromrichter 42 ein Transformator 43 angeschlossen, über den die 6-Puls-Brückenschaltung des Stromrichters 42 galvanisch getrennt mit dem Versorgungsnetz 31 verbunden ist. Der Transformator 43 ist im dargestellten Fall ein Drehstromtransformator, mit dem die 6-Puls-Brückenschaltung auf einem geeigneten Spannungsniveau betrieben werden kann.Furthermore, to the power converter 42 a transformer 43 connected via the 6-pulse bridge circuit of the power converter 42 galvanically isolated with the supply network 31 connected is. The transformer 43 In the case shown, a three-phase transformer with which the 6-pulse bridge circuit can be operated at a suitable voltage level.

Zum erstmaligen Aufbau des Stroms im Gleichstromkreis wird dem Generator 13 entsprechend dem Gleichstromanteil des Sollwerts 32 über das Versorgungsnetz 31, den Transformator 43 und den Stromrichter 42 Wirkleistung entnommen. Wegen der geringen Induktivität der Spule kann der Aufbau des Stroms im Gleichstromkreis beim Auftreten einer Torsionsschwingung mit Resonanzfrequenz innerhalb weniger Millisekunden erfolgen. Dies zeigt die hohe Dynamik der erfindungsgemäßen Dämpfung. Tritt eine Torsionsschwingung mit Resonanzfrequenz im Antriebsstrang auf, so enthält der Sollwert 32 einen Anteil, der in Gegenphase zur Winkelgeschwindigkeit der Schwingung schwingt. Dem Generator 13 wird dann entsprechend dem Schwingungsanteil des Sollwerts 32, also mit der Resonanzfrequenz, aber in Gegenphase zur Winkelgeschwindigkeit der Torsionsschwingung zusätzlich Wirkleistung entnommen oder zugeführt, wodurch die Schwingung im Antriebsstrang gedämpft wird.For the initial construction of the current in the DC circuit is the generator 13 according to the DC component of the setpoint 32 over the supply network 31 , the transformer 43 and the power converter 42 Active power taken. Because of the low inductance of the coil, the structure of the current in the DC circuit can occur when a torsional vibration occurs with resonance frequency within a few milliseconds. This shows the high dynamics of the damping according to the invention. If a torsional vibration occurs with resonance frequency in the drive train, the setpoint contains 32 a proportion that oscillates in antiphase to the angular velocity of the vibration. The generator 13 is then according to the vibration component of the setpoint 32 , So with the resonant frequency, but in addition to the angular velocity of the torsional vibration additional active power taken or fed, whereby the vibration is damped in the drive train.

2 zeigt mehrere Diagramme, die verschiedene im laufenden Betrieb einer Dämpfungsvorrichtung aufgezeichnete Größen über die Zeit darstellen. Im obersten Diagramm in 2 ist eine Störgröße Pstör gezeigt, die eine Resonanztorsionsschwingung im Antriebsstrang anregt. Die Störgröße ist im dargestellten Fall eine Lastschwingung im elektrischen Netz, an dem die elektrische Maschine als Generator angeschlossen ist. Die Störgröße schwingt mit einer Frequenz, die im Wesentlichen der ersten Resonanzfrequenz des Antriebsstranges entspricht. Das Torsionsmoment mSG im Antriebsstrang ist im untersten Diagramm von 2 über die Zeit angetragen. Deutlich erkennt man, wie sich in Folge der Anregung eine stärker werdende Torsionsschwingung aufbaut. Die Torsionsschwingung wird von der Dämpfungsvorrichtung erfasst, worauf diese Wirkleistung Pdämp in der Maschine verursacht. Der Verlauf der Wirkleistung Pdämp ist im mittleren Diagramm über die Zeit angetragen. Die Wirkleistung Pdämp ist gegenüber der Torsionsschwingung mSG um 90° phasenverschoben (siehe Pfeil A) und liegt in Gegenphase zur Winkelgeschwindigkeit der Torsionsschwingung. Durch die mit der zunehmenden Amplitude der Torsionsschwingung zunehmende Dämpfung wird die Torsionsschwingung trotz fortgesetzter Anregung begrenzt (siehe Pfeil B). 2 FIG. 12 shows several diagrams illustrating various quantities recorded during operation of a damper device over time. FIG. In the top diagram in 2 a disturbance P sturgeon is shown, which excites a resonant torsional vibration in the drive train. The disturbance is in the case shown a load oscillation in the electrical network to which the electric machine is connected as a generator. The disturbance oscillates at a frequency which substantially corresponds to the first resonance frequency of the drive train. The torsional moment m SG in the drive train is in the lowest diagram of 2 Posted over time. It can be clearly seen how, as a result of the excitation, a stronger torsional vibration builds up. The torsional vibration is detected by the damping device, whereupon this active power P damp causes in the machine. The course of the active power P dämp is plotted in the middle diagram over time. The active power P dämp is phase-shifted by 90 ° with respect to the torsional vibration m SG (see arrow A) and lies in antiphase to the angular velocity of the torsional vibration. Due to the increasing damping with the increasing amplitude of the torsional vibration, the torsional vibration is limited despite continued excitation (see arrow B).

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.The The invention is not limited to the preferred embodiment described above limited. Rather, a variety of variants and modifications is possible, the also make use of the idea of the invention and therefore in fall within the scope of protection.

Claims (39)

Verfahren zur Dämpfung einer Torsionsschwingung in einem rotierenden Antriebsstrang, der mindestens eine elektrische Maschine (13) aufweist, wobei die elektrische Maschine (13) dem Antriebsstrang ein Dämpfungsdrehmoment aufprägt, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsdrehmoment mit einer vorgegebenen Dämpfungsfrequenz und in Gegenphase zu der Winkelgeschwindigkeit der Torsionsschwingung aufgeprägt wird.Method for damping a torsional vibration in a rotating drive train, comprising at least one electric machine ( 13 ), wherein the electric machine ( 13 ) imposes a damping torque on the drive train, characterized in that the damping torque is impressed with a predetermined damping frequency and in opposite phase to the angular velocity of the torsional vibration. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Dämpfungsfrequenz im wesentlichen einer Resonanzfrequenz des Antriebsstrangs entspricht.Method according to claim 1, characterized in that that the predetermined damping frequency in essentially corresponds to a resonant frequency of the drive train. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsschwingung des Antriebsstrangs ohne aufgeprägtes Dämpfungsdrehmoment einen Gütefaktor von mehr als 500 aufweist.Method according to claim 1 or 2, characterized that the torsional vibration of the drive train without impressed damping torque a quality factor of more than 500. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gütefaktor mit aufgeprägtem Dämpfungsdrehmoment unter 200 liegt.Method according to claim 3, characterized that the quality factor with impressed damping torque less than 200. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Ermittlung mindestens einer Regelgröße (33), welche eine Torsionsbeanspruchung an mindestens einer Stelle des Antriebsstrangs repräsentiert, und – Regelung des Dämpfungsdrehmoments in Abhängigkeit von der Regelgröße (33) in einem Regelkreis.Method according to one of the preceding claims, characterized by the following steps: - determination of at least one controlled variable ( 33 ), which represents a torsional stress on at least one position of the drive train, and - regulation of the damping torque as a function of the controlled variable ( 33 ) in a control loop. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelgröße (33) aus einem Messsignal eines oder mehrerer Sensoren (14) ermittelt wird.Method according to Claim 5, characterized in that the controlled variable ( 33 ) from a measuring signal of one or more sensors ( 14 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren bezüglich des Anstriebsstrangs azimuthal und/oder axial zueinander beabstandet sind.Method according to Claim 6, characterized that the sensors respect of the drive train azimuthally and / or axially spaced apart are. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Sensoren (14) ein magnetostriktiver Sensor und/oder ein Dehnmessstreifen und/oder ein Sensor zur Winkelgeschwindigkeitsmessung ist.Method according to claim 6 or 7, characterized in that at least one of the sensors ( 14 ) is a magnetostrictive sensor and / or a strain gauge and / or a sensor for angular velocity measurement. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Regelgröße (33) eine Rückführgröße abgeleitet wird, indem die Regelgröße (33) gefiltert, phasenverschoben und invertiert wird, wobei die gesamte Phasenverschiebung im Regelkreis im wesentlichen 90° beträgt, wobei die Rückführgröße die von der Torsionsschwingung bei der Resonanzfrequenz verursachte Winkelgeschwindigkeit darstellt.Method according to at least one of claims 5 to 8, characterized in that from the controlled variable ( 33 ) a feedback variable is derived by the controlled variable ( 33 ) is filtered, phase shifted and inverted, the total phase shift in the control loop being substantially 90 °, the feedback magnitude representing the angular velocity caused by the torsional vibration at the resonant frequency. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufprägung des Dämpfungs-Drehmoments Energie in einem Gleichstromkreis mit einem Gleichstrom- und einem Wechselstromanteil zwischengespeichert wird, wobei die zwischengespeicherte Energie einem Wechselstromkreis (31) entnommen wird, an den die elektrische Maschine (13) angeschlossen ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that for impressing the damping torque energy in a DC circuit with a DC cached current and an alternating current component, wherein the cached energy an AC circuit ( 31 ) is taken to which the electrical machine ( 13 ) connected. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie im Gleichstromkreis mit mindestens einer Spule (41) zwischengespeichert wird.A method according to claim 10, characterized in that the energy in the DC circuit with at least one coil ( 41 ) is cached. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Spule (41) eine luft- oder wassergekühlte Spule mit oder ohne Eisenkern ist.Method according to claim 11, characterized in that the at least one coil ( 41 ) is an air or water cooled coil with or without iron core. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Bildung eines Sollwertes (32) für eine Stromregelung des Gleichstromkreises aus dem Gleichstromanteil und dem Wechselstromanteil, wobei der Wechselstromanteil die Rückführgröße repräsentiert und eine Frequenz aufweist, die im wesentlichen der Resonanzfrequenz entspricht, und – Ansteuern des Gleichstromkreises mit dem Sollwert über einen mit dem Wechselstromkreis (31) verbundenen Stromrichter (42), wobei über den Wechselstromkreis (31) Wirkleistung in der elektrischen Maschine (13) verursacht wird.Method according to at least one of Claims 10 to 12, characterized by the following steps: - formation of a desired value ( 32 ) for current regulation of the DC circuit from the DC component and the AC component, wherein the AC component represents the feedback magnitude and has a frequency which substantially corresponds to the resonant frequency, and - driving the DC circuit with the desired value via a with the AC circuit ( 31 ) connected converters ( 42 ), whereby via the AC circuit ( 31 ) Active power in the electric machine ( 13 ) is caused. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsleistung über die Größe des Gleichstromanteils und/oder über die Größe des Schwingungsanteils eingestellt wird.Method according to claim 13, characterized in that that the damping power over the size of the DC component and / or over the size of the vibration component is set. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass maximal 5% der von der elektrischen Maschine (13) gewandelten Leistung über den Stromrichter (42) für die Dämpfung der Torsionsschwingung eingesetzt werden.A method according to claim 13 or 14, characterized in that a maximum of 5% of the electrical machine ( 13 ) converted power via the power converter ( 42 ) are used for damping the torsional vibration. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmasse der rotierenden Teile des Antriebsstrangs mehr als 20t beträgt.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the total mass of the rotating parts of the drive train is more than 20t. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsschwingung mindestens eines weiteren Antriebsstrangs, der mindestens eine weitere elektrische Maschine aufweist, gedämpft wird, wobei die Antriebsstränge unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the torsional vibration of at least one another drive train, the at least one more electrical Machine has steamed is where the drive trains have different resonance frequencies. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (13) eine Synchronmaschine ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electric machine ( 13 ) is a synchronous machine. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Gleichstromkreis nur bei Auftreten der Torsionsschwingung im Antriebsstrang Strom fließt.Method according to at least one of claims 10 to 18, characterized in that in the DC circuit only when occurring the torsional vibration in the drive train current flows. Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung einer Torsionsschwingung in einem rotierenden Antriebsstrang mit – einer in dem Antriebsstrang angeordneten elektrischen Maschine (13), – einem an die elektrische Maschine (13) angeschlossenen elektrischen Mehrpol (31), und – einem an die elektrische Maschine (13) angeschlossenen elektrischen Dämpfungsglied zur Erzeugung eines Dämpfungs-Drehmoments in der elektrischen Maschine (13), dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsdrehmoment eine vorgegebene Dämpfungsfrequenz aufweist und in Gegenphase zu der Winkelgeschwindigkeit der Torsionsschwingung liegt.Damping device for damping a torsional vibration in a rotating drive train with - an electric machine arranged in the drive train ( 13 ), - one to the electric machine ( 13 ) connected electrical multipole ( 31 ), and - one to the electric machine ( 13 ) connected electrical attenuator for generating a damping torque in the electric machine ( 13 ), characterized in that the damping torque has a predetermined damping frequency and is in opposite phase to the angular velocity of the torsional vibration. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Dämpfungsfrequenz im wesentlichen einer Resonanzfrequenz des Antriebsstrangs entspricht.damping device according to claim 20, characterized in that the predetermined damping frequency essentially corresponds to a resonant frequency of the drive train. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsschwingung des Antriebsstrangs ohne aufgeprägtes Dämpfungs-Drehmoment einen Gütefaktor von mehr als 500 aufweist.damping device according to claim 20 or 21, characterized in that the torsional vibration of the powertrain without imposing damping torque a quality factor of more than 500. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gütefaktor mit aufgeprägtem Dämpfungs-Drehmoment unter 200 beträgt.damping device according to claim 22, characterized in that the quality factor with imprinted Damping torque under 200 is. Dämpfungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 23, gekennzeichnet durch einen Regler, der die Stärke des Dämpfungs-Drehmoments in Abhängigkeit einer Regelgröße (33) regelt.Damping device according to at least one of Claims 20 to 23, characterized by a regulator which determines the intensity of the damping torque as a function of a control variable ( 33 ) regulates. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Messeinrichtung mit mindestens einem Sensor (14) zur Ermittlung der Regelgröße (33).Damping device according to claim 24, characterized by a measuring device with at least one sensor ( 14 ) for determining the controlled variable ( 33 ). Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren der Messeinrichtung bezüglich des Anstriebsstrangs azimuthal und/oder axial zueinander beabstandet sind.damping device according to claim 25, characterized in that the sensors of the measuring device in terms of of the drive train azimuthally and / or axially spaced apart are. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (14) ein magnetostriktiver Sensor und/oder ein Dehnmessstreifen und/oder ein Winkelgeschwindigkeitssensor ist.Damping device according to claim 25 or 26, characterized in that the at least one sensor ( 14 ) is a magnetostrictive sensor and / or a strain gauge and / or an angular velocity sensor. Dämpfungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung einen Filter (61), der auf die Resonanzfrequenz abgestimmt ist, einen Phasenschieber (62) und einen Inverter (63) zur Erzeugung einer Rückführgröße aufweist, wo bei die Rückführgröße ein Schwingungssignal mit der Dämpfungsfrequenz ist.Damping device according to at least one of claims 25 to 27, characterized in that the measuring device is a filter ( 61 ) tuned to the resonant frequency, a phase shifter ( 62 ) and an inverter ( 63 ) for generating a feedback amount where the feedback quantity is a vibration signal having the attenuation frequency. Dämpfungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 28, gekennzeichnet durch einen Energiespeicher zum Zwischenspeichern von Energie, wobei die Energie der elektrischen Maschine (13) oder dem Mehrpol (31) entnommen wird.Damping device according to at least one of claims 20 to 28, characterized by an energy store for temporarily storing energy, wherein the energy of the electric machine ( 13 ) or the multipole ( 31 ) is taken. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher mindestens eine Spule (41) aufweist, die in einem Gleichstromkreis mit Wechselstromanteil angeordnet ist.Damping device according to claim 29, characterized in that the energy store at least one coil ( 41 ), which is arranged in a DC circuit with alternating current component. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Spule (41) eine luft- oder wassergekühlte Spule mit oder ohne Eisenkern ist.Damping device according to claim 30, characterized in that the at least one coil ( 41 ) is an air or water cooled coil with or without iron core. Dämpfungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 29 bis 31, gekennzeichnet durch einen Stromrichter (42), über den der Energiespeicher stromgesteuert mit dem Mehrpol (31) verbunden ist.Damping device according to at least one of claims 29 to 31, characterized by a power converter ( 42 ), via which the energy storage current-controlled with the multipole ( 31 ) connected is. Dämpfungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler einen Addierer (65) mit zwei Eingängen aufweist, dessen einer Eingang mit der die Rückführgröße ausgebenden Messeinrichtung verbunden ist und an dessen anderem Eingang ein zu addierender Gleichstromanteil anliegt, wobei der Ausgang einen Sollwert (32) für eine Steuerung (50) des Stromrichters (42) ausgibt.Damping device according to at least one of claims 29 to 32, characterized in that the controller comprises an adder ( 65 ) having two inputs, whose one input is connected to the measuring device which outputs the feedback variable, and to whose other input a DC component to be added is applied, the output having a nominal value ( 32 ) for a controller ( 50 ) of the power converter ( 42 ). Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsleistung regelbar ist, indem im Regler die Verstärkung der Rückführgröße und die Größe des Gleichstromanteils steuerbar ist.damping device according to claim 33, characterized in that the damping power is adjustable by the controller in the gain of the feedback variable and the size of the DC component is controllable. Dämpfungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromrichter (42) eine maximale Leistung von 5% der von der elektrischen Maschine (13) gewandelten Leistung steuert.Damping device according to at least one of claims 32 to 34, characterized in that the power converter ( 42 ) a maximum power of 5% of that of the electric machine ( 13 ) Converted power controls. Dämpfungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang eine Gesamtmasse über 20t aufweist.damping device according to at least one of the claims 20 to 35, characterized in that the drive train a Total mass over 20t. Dämpfungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regel- und mehrere Leistungsmodule vorhanden sind, wobei die Leistungsmodule von dem Regelmodul parallel gesteuert werden können, um eine höhere Dämpfungsleistung zu erreichen.damping device according to at least one of the claims 20 to 36, characterized in that a control and several power modules available with the power modules controlled in parallel by the control module can be to a higher one damping performance to reach. Dämpfungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (13) eine Synchronmaschine ist.Damping device according to at least one of claims 20 to 37, characterized in that the electric machine ( 13 ) is a synchronous machine. Dämpfungsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 30 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstromkreis stromlos ist, wenn keine Torsionsschwingung auftritt.damping device according to at least one of the claims 30 to 38, characterized in that the DC circuit is de-energized is when no torsional vibration occurs.
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