DE19960491A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung des Antriebs einer Fördereinrichtung - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung des Antriebs einer FördereinrichtungInfo
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Abstract
Verfahren zur Steuerung des Antriebs einer einen Antriebsmotor (26) und einen hinsichtlich seiner Ausgangsfrequenz steuerbaren Frequenzumrichter (42) aufweisenden, zwischen einem Lastbetrieb und einem Leerbetrieb umschaltbaren Fördereinrichtung in Form einer Fahrtreppe (10) oder eines Fahrsteiges, wobei: DOLLAR A der Antriebsmotor (26) im Lastbetrieb mit einer Netzspannung mit im wesentlichen konstanter Netzfrequenz (f¶Netz¶) und im Leerbetrieb mit einer Ausgangsspannung des Frequenzumrichters (42) gespeist wird; DOLLAR A die Netzspannung und die Frequenzumrichter-Ausgangsspannung hinsichtlich Frequenz und Phasenlage miteinander verglichen werden; DOLLAR A der Frequenzumrichter (42) auf eine Ausgangsfrequenz gesteuert wird, die einen vorbestimmten Frequenzabstand (DELTAf¶up¶, DELTAf¶down¶) von der Netzfrequenz (f¶Netz¶) aufweist; DOLLAR A mittels eines Beförderungssignalgebers (48) ein Betriebsartenumschaltbedarf signalisiert wird DOLLAR A und zu demjenigen Zeitpunkt (t¶1¶, t¶4¶) nach dem Signalisieren eines Betriebsartenumschaltbedarfs, zu welchem die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) sowohl den vorbestimmten Frequenzabstand (DELTAf¶up¶, DELTAf¶down¶) zur Netzfrequenz (f¶Netz¶) aufweist als auch ein vorbestimmter Phasenabstand zwischen der Frequenzumrichter-Ausgangsfrequenz und der Netzfrequenz (f¶Netz¶) erreicht worden ist, ein die Umschaltung des Antriebsmotors (26) zwischen Frequenzumrichterspeisung und Netzspeisung auslösendes Umschaltsteuersignal (58) erzeugt wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung
des Antriebs einer zwischen einem Lastbetrieb und einem Leerbetrieb
umschaltbaren Fördereinrichtung in Form einer Fahrtreppe oder eines
Fahrsteiges. Dabei umfasst die Fördereinrichtung einen
Netzspannungsanschluß, der eine im wesentlichen konstante
Netzfrequenz liefert, einen elektrischen Antriebsmotor, insbesondere in
Form eines Induktionsmotors oder Synchronmotors, und einen
Betriebsartenumschaltbedarf signalisierenden
Beförderungsbedarfsignalgeber.
Eine typische Fördereinrichtung zur Personenförderung in Form einer
Fahrtreppe oder eines Fahrsteigs umfaßt eine Vielzahl dicht benachbarter
Trittplatten, die mit Hilfe des Antriebsmotors in Form eines
Endlosbandes in gewünschter Förderrichtung bewegt werden.
Um den Energieverbrauch und die Abnutzung derartiger
Fördereinrichtungen zu reduzieren, ist man dazu übergegangen, solche
Fördereinrichtungen nur bei Förderbedarf in Förderbewegung zu
versetzen, sie ansonsten zum Stillstand zu bringen. Zu diesem Zweck ist
ein Beförderungsbedarfsignalgeber vorgesehen, beispielsweise in Form
einer Trittplatte, einer Lichtschranke oder eines manuell betätigbaren
Schalters, mittels welchem das Vorliegen von Beförderungsbedarf
festgestellt werden kann. Liegt Beförderungsbedarf vor, beispielsweise
weil ein Fahrgast auf die Trittplatte getreten ist, wird die
Fördereinrichtung für eine vorbestimmte Zeitdauer in Förderbewegung
versetzt und wieder abgeschaltet, wenn innerhalb einer vorbestimmten
Zeitdauer kein weiterer Beförderungsbedarf festgestellt worden ist.
Aus der WO 98/18711 ist es bekannt, zur Vermeidung von
Spitzenbelastungen während häufigen Ein- und Ausschaltens der
Fördereinrichtung den Antriebsmotor nicht abrupt ein- und auszuschalten
sondern bei Umschaltvorgängen die Drehzahl des Antriebsmotors
rampenförmig ansteigen beziehungsweise abfallen zu lassen. Für
derartige Fördereinrichtungen werden vorwiegend Induktionsmotoren
verwendet. Da die Drehzahl eines Induktionsmotors von der Frequenz
der ihn speisenden Wechselspannung abhängt, was bei direkter Speisung
aus einem Wechselspannungsnetz mit konstanter Netzfrequenz konstante
Drehzahl des Induktionsmotors bedeutet, wird ein steuerbarer
Frequenzumrichter eingesetzt, mit welchem die ihm zugeführte
Netzfrequenz in steuerbarer Weise in eine von der Netzfrequenz
verschiedene Ausgangsfrequenz umgesetzt werden kann.
Die Kosten für einen Frequenzumrichter, welcher den Antriebsmotor
einer Fahrtreppe oder eines Fahrsteigs auch bei Lastbetrieb speist, wären
hoch, da sie mit der Ausgangsleistung, welche ein Frequenzumrichter
liefern können muß, enorm ansteigen.
Um die Anschaffungs- und Betriebskosten niedriger zu halten, sieht die
WO 98/18711 vor, daß die Fördereinrichtung nur im Lastbetrieb mit
voller Fördergeschwindigkeit angetrieben wird, in einem Stand-By-
Betrieb oder Leerbetrieb, während welchem kein Förderbedarf besteht,
jedoch nur mit einer reduzierten Leerbetriebgeschwindigkeit, und daß
der Antriebsmotor nur während des Leerbetriebs und der
Umschaltvorgänge aus dem Frequenzumrichter gespeist wird, während
des Lastbetriebs jedoch direkt aus der Netzspannungsquelle. Dies schafft
die Möglichkeit, den Frequenzumrichter hinsichtlich seiner
Maximalleistung viel niedriger auszulegen, was zu einer beträchtlichen
Kosteneinsparung gegenüber einem Frequenzumrichter führt, dessen
Maximalleistung dem Lastbetrieb der Fördereinrichtung angepaßt ist.
Die aus der WO 98/18711 bekannte Fördereinrichtung geht dann, wenn
nach Durchführung eines Förderauftrags kein weiterer Förderbedarf
gemeldet wird, zunächst in den Leerbetrieb über und wird in den
Stillstand erst dann geschaltet, wenn für eine vorbestimmte Zeitdauer
nach dem Übergang in den Leerbetrieb kein erneuter Förderbedarf
gemeldet wird.
Durch die genannten Maßnahmen hat man eine beträchtliche
Reduzierung von Lastspitzen und abrupten Geschwindigkeitsänderungen
der Fördereinrichtungen erreicht. Bei Wechseln zwischen Netzspeisung
und Frequenzumrichterspeisung des Antriebsmotors kann es aber immer
noch zu hohen Übergangsströmen kommen, und zwar aufgrund der
jeweiligen Eigenspannung des Antriebsmotors, die zu einer Überlastung
des Frequenzumrichters und zu ruckartigen Bewegungsänderungen der
Fördereinrichtung führen können.
Derartige Erscheinungen sollen mit der vorliegenden Erfindung
überwunden werden.
Dies gelingt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1
und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei
Weiterbildungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung in den abhängigen
Ansprüchen angegeben sind.
Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Antriebsmotor im
Lastbetrieb mit einer Netzspannung und im Leerbetrieb mit einer
Ausgangsspannung eines Frequenzumrichters gespeist. Um das
erfindungsgemäße Ziel zu erreichen, werden die Netzspannung und die
Frequenzumrichterausgangsspannung hinsichtlich Frequenz und
Phasenlage miteinander verglichen und wird der Frequenzumrichter auf
eine Ausgangsfrequenz gesteuert, die einen vorbestimmten
Frequenzabstand von der Netzfrequenz aufweist. Ist mittels eines
Beförderungssignalgebers ein Bedarf für ein Umschalten der
Fördereinrichtung von Lastbetrieb auf Leerbetrieb oder umgekehrt
signalisiert worden, wird zu demjenigen Zeitpunkt nach dem
Signalisieren dieses Betriebsartenumschaltbedarfs, zu welchem die
Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters sowohl den vorbestimmten
Frequenzabstand zur Netzfrequenz aufweist als auch ein vorbestimmter
Phasenabstand zwischen der Frequenzumrichterausgangsfrequenz und der
Netzfrequenz erreicht worden ist, ein die Umschaltung des
Antriebsmotors zwischen Frequenzumrichterspeisung und Netzspeisung
auslösendes Umschaltsteuersignal erzeugt.
Die zum Umschalten zwischen Netzspeisung und
Frequenzumrichterspeisung verwendeten Schaltereinrichtungen,
üblicherweise Schütze, arbeiten einerseits nicht verzögerungsfrei und
andererseits ist eine Stromloszeit zwischen dem Abfallen des einen
Schützes und dem Anziehen des anderen Schützes erforderlich, um einen
Kurzschluß des Netzes über den Frequenzumrichter zu vermeiden.
Zwischen der Abgabe eines Umschaltsteuersignals und dem Abfallen des
zuvor leitenden Schützes und schließlich dem Anziehen des anderen
Schützes gibt es eine bestimmte inhärente Reaktionsverzögerung, die von
den speziellen Komponenten der speziellen Fördereinrichtung abhängt.
Daher kann man einen glatten Übergang zwischen
Frequenzumrichterspeisung und Netzspeisung und umgekehrt nicht
dadurch erreichen, dass man die Netzspannung und die
Ausgangsspannung des Frequenzumrichters auf Übereinstimmung von
Frequenz und Phasenlage überwacht und ein Umsteuersignal zu
demjenigen Zeitpunkt erzeugt, zu welchem eine derartige
Übereinstimmung festgestellt ist. Bis es aufgrund der inhärenten
Reaktionsverzögerung zum tatsächlichen Umschalten kommt, wäre schon
wieder eine Frequenz- und Phasenabweichung vorhanden und fände kein
glatter Übergang zwischen Netzspeisung und Frequenzumrichterspeisung
statt.
Daher wird erfindungsgemäß ein Umschaltvorgang "vorausschauend"
gesteuert, d. h., unter Einplanung der Reaktionsverzögerung und der
während der Reaktionsverzögerung auftretenden Frequenz- und
Phasenänderungen zwischen Netzfrequenz und Ausgangsfrequenz des
Frequenzumrichters. Zu diesem Zweck werden für eine spezielle
Fördereinrichtung die inhärente Reaktionsverzögerung, die während der
Reaktionsverzögerung auftretende Frequenzänderung der Motorspannung
und die während der Reaktionsverzögerung auftretende Änderung der
Phasendifferenz zwischen der Netzfrequenz und der Ausgangsfrequenz
des Frequenzumrichters ermittelt und wird das Umschaltsteuersignal zu
einem Vorlaufzeitpunkt erzeugt, bei welchem sowohl ein vorbestimmter
Frequenzabstand als auch ein vorbestimmter Phasenabstand zwischen der
Netzspannung und der Ausgangsspannung des Frequenzumrichters
bestehen. Zum Ende der Reaktionsverzögerung liegt dann die für ein
glattes Umschalten erforderliche Frequenz- und Phasenübereinstimmung
vor.
Das Vorzeichen des vorbestimmten Frequenzabstandes hängt davon ab,
in welcher Richtung umgeschaltet wird. Während der Stromloszeit,
während welcher der Antriebsmotor weder aus dem Netz noch aus dem
Frequenzumrichter gespeist wird, nimmt die Motordrehzahl aufgrund
von inhärenten Reibungsverlusten der Fördereinrichtung ab. Da von
einer konstanten Netzfrequenz ausgegangen wird, welcher die
Motordrehzahl am Ende eines Umschaltvorgangs entsprechen soll, liegt
der vorbestimmte Frequenzabstand der Ausgangsspannung des
Frequenzumrichters bei Umschaltung von Frequenzumrichterspeisung
oberhalb der Netzfrequenz und bei Umschaltung von Netzspeisung auf
Frequenzumrichterspeisung unterhalb der Netzfrequenz.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich ausführen mit einer
elektrischen Steuervorrichtung zur Steuerung des Antriebs einer
zwischen einem Lastbetrieb und einem Leerbetrieb umschaltbaren
Fördereinrichtung in Form einer Fahrtreppe oder eines Fahrsteiges, die
einen Netzspannungsanschluss mit im wesentlichen konstanter
Netzfrequenz, einen Antriebsmotor und einen
Betriebsartenumschaltbedarf signalisierenden
Beförderungsbedarfsignalgeber aufweist, wobei die Steuervorrichtung
einen hinsichtlich seiner Ausgangsfrequenz steuerbaren
Frequenzumrichter aufweist sowie eine steuerbare Umschalteinrichtung
mit einem Lastbetriebsschaltzustand, in welchem der Antriebsmotor mit
dem Netzspannungsanschluß direkt gekoppelt ist, und einem
Leerbetriebsschaltzustand, in welchem der Antriebsmotor mit dem
Netzspannungsanschluss über den Frequenzumrichter gekoppelt ist,
und eine Synchronisiereinrichtung, mittels welcher die Ausgangsfrequenz
des Frequenzumrichters steuerbar ist, die Ausgangsspannungen von
Netzspannungsanschluss und Frequenzumrichter hinsichtlich Frequenz
und Phasenlage miteinander vergleichbar sind, der Frequenzumrichter
auf eine Ausgangsfrequenz steuerbar ist, die einen vorbestimmten
Frequenzabstand von der Netzfrequenz aufweist, und zu demjenigen
Zeitpunkt nach dem Signalisieren eines Betriebsartenumschaltbedarfs, zu
welchem die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters sowohl den
vorbestimmten Frequenzabstand zur Netzfrequenz aufweist als auch ein
vorbestimmter Phasenabstand zwischen den Ausgangsspannungen von
Frequenzumrichter und Netzspannungsanschluß erreicht worden ist, ein
Umschaltsteuersignal an die Umschalteinrichtung lieferbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die
Schaltereinrichtungen der Umschalteinrichtung je durch ein Schaltschütz
gebildet. Schaltschütze, die für eine Schaltleistung ausgelegt sind, wie
man sie im Zusammenhang mit Fahrtreppen und Fahrsteigen benötigt,
haben üblicherweise eine inhärente Abschaltverzögerung zwischen dem
Erhalt eines Ausschaltsteuersignals und dem tatsächlichen Übergang in
den nicht leitenden Zustand und eine inhärente Anziehverzögerung
zwischen dem Erhalt eines Einschaltsteuersignals und dem tatsächlichen
Übergang in den leitenden Zustand. In diesem Fall setzt sich die
inhärente Reaktionsverzögerung der Umschalteinrichtung aus der
Abfallverzögerung des bisher leitenden Schützes, der Stromloszeitdauer,
während welcher dem Antriebsmotor keine elektrische Energie zugeführt
wird, und der Anziehverzögerung des bisher nicht leitenden Schützes
zusammen.
Der vorbestimmte Frequenzabstand und der vorbestimmte Phasenabstand
von Netzspannung und Frequenzumrichterausgangsspannung, die zu dem
Zeitpunkt vorliegen sollen, zu welchem das Umschaltsteuersignal erzeugt
wird, werden empirisch unter Zugrundelegung der jeweiligen
Stromloszeitdauer und gegebenenfalls der jeweiligen
Abschaltverzögerung einer praktischen Ausführungsform einer
Fördereinrichtung festgelegt. Hierzu wird ermittelt, in welchem Maß
sich Frequenz und Phasenlage der Klemmenspannung des
Antriebsmotors während der Stromloszeitdauer ändern und wie groß die
Abfallverzögerung ist. Daraus ergibt sich, zu welchem Zeitpunkt eines
Umschaltvorgangs das Umschaltsteuersignal erzeugt werden muß, damit
bei Beginn des Leitendwerdens der bisher nicht leitenden
Schaltereinrichtung Übereinstimmung zwischen der
Motorklemmenspannung und der mit dieser Schaltereinrichtung
geschalteten Motorspeisequelle hinsichtlich Frequenz und Phasenlage
besteht oder mindestens im wesentlichen besteht.
Um zu berücksichtigen, daß die Motordrehzahl des Antriebsmotors
während der jeweiligen Stromloszeitdauer abnimmt, wird die
Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters je nachdem, ob sich die
Fördereinrichtung im Lastbetrieb oder im Leerbetrieb befindet, auf einen
vorbestimmten Frequenzabstand über der Netzfrequenz bzw. unter der
Netzfrequenz gesteuert. In beiden Fällen ist der Frequenzabstand derart
gewählt, daß er der Abnahme der Frequenz der Motorklemmenspannung
während der Stromloszeitdauer des jeweiligen Umschaltvorgangs
entspricht.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die
Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters im Zusammenhang mit
Umschaltvorgängen mit ansteigender bzw. abfallender Flanke gesteuert
wird. Vorzugsweise wird die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters
außerhalb solcher Rampen auf den vorbestimmten Frequenabstand
gegenüber der Netzfrequenz geregelt. Hierfür kann eine
Zweipunktregelung eingesetzt werden. Um beim Umschalten von
Stillstand auf Lastbetrieb einerseits ein schnelles Erreichen der
endgültigen Lastbetriebsdrehzahl des Antriebsmotors und andererseits
einen kurzen Regelvorgang zu ermöglichen, sieht eine Ausführungsform
der Erfindung vor, daß die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters in
einem ersten Rampenteil, der einen vorbestimmten Abstand unterhalb
der Netzfrequenz liegt, mit steilerer Anstiegsrampe und ab Erreichen
dieses Abstandes mit einer flacheren Anstiegsrampe gesteuert wird.
Eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung weist zur Umschaltung
zwischen Lastbetrieb und Leerbetrieb eine Umschalteinrichtung auf, die
vorzugsweise zwei Schaltschütze enthält, und eine
Synchronisiereinrichtung, mittels welcher die Ausgangsfrequenz des
Frequenzumrichters steuerbar ist, die Ausgangsspannungen von
Netzspannungsanschluß und Frequenzumrichter hinsichtlich Frequenz
und Phasenlage miteinander vergleichbar sind, der Frequenzumrichter
auf den vorbestimmten Frequenzabstand von der Netzfrequenz steuerbar
ist und ein Umschaltsteuersignal zu demjenigen Zeitpunkt nach dem
Signalisieren eines Betriebsartenumschaltbedarfs lieferbar ist, zu
welchem die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters sowohl den
vorbestimmten Frequenzabstand zur Netzfrequenz aufweist als auch ein
vorbestimmter Phasenabstand zwischen den Ausgangsspannungen von
Frequenzumrichter und Netzspannungsanschluß erreicht worden ist.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine zum Teil aufgeschnittene, perspektivische Ansicht einer
Fahrtreppe;
Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild, teilweise in Blockdarstellung, mit
einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;
Fig. 3 eine zeitliche Darstellung von Abläufen im Zusammenhang mit
einer Umschaltung von Stillstand auf Lastbetrieb;
Fig. 4 eine zeitliche Darstellung von Abläufen im Zusammenhang mit
einer Umschaltung von Lastbetrieb auf Leerbetrieb; und
Fig. 5a und 5b ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen
Steuerungsverfahrens.
Als Beispiel für eine erfindungsgemäße Fördereinrichtung wird eine
Fahrtreppe betrachtet, wie sie in Fig. 1 in teilweise geschnittener,
perspektivischer Ansicht zu sehen ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Fahrtreppe 10 umfaßt einen unteren
Treppenabsatz 12, einen oberen Treppenabsatz 14, ein Tragwerk 16,
eine Vielzahl von hintereinander aufgereihten, ein Endlosband bildenden
Trittplatten 18, eine Schleppkette 22 zum Antreiben der Trittplatten 18,
ein Paar Balustraden 24, die sich zu beiden Seiten der aufgereihten
Trittplatten 18 erstrecken, einen Antriebsmotor 26, der antriebsmäßig
mit der Schleppkette 22 gekoppelt ist, eine mit dem Antriebsmotor 26
zusammenwirkende Steuervorrichtung 28 und einen
Beförderungsbedarfsignalgeber in Form eines Fahrgastsensors 32, bei
dem es sich beispielsweise um eine Lichtschranke handeln kann. Die
Trittplatten 18 bilden die Plattformen für das Befördern von Fahrgästen
zwischen den beiden Treppenabsätzen 12 und 14. Jede der beiden
Balustraden 24 umfaßt einen beweglichen Handlauf 34, der mit
derselben Geschwindigkeit wie die Trittplatten 18 angetrieben wird.
Die Steuervorrichtung 28 bestimmt die dem Antriebsmotor 26 zugeführte
elektrische Energie und steuert damit die Drehzahl der Antriebsmotor 26
und somit die Bewegungsgeschwindigkeit der Trittplatten 18.
Fig. 2 zeigt ein elektrisches Schaltbild mit einer Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Steuervorrichtung. Diese umfaßt einen
Frequenzumrichter 42, eine Synchronisiereinrichtung 44, ein erstes
Schütz K1, ein zweites Schütz K2, eine Umschaltsteuereinrichtung 46
und eine als Beförderungsbedarfsignalgeber dienende Kontaktmatte 48.
Die gesamte Schaltungsanordnung ist dreiphasig ausgebildet und wird
von einem dreiphasigen Wechselstromnetz mit drei Phasenleitungen L1,
L2 und L3 gespeist.
Der Frequenzumrichter 42 ist eingangsseitig mit den drei Leitungen L1-
L3 des Netzes verbunden. Der Antriebsmotor 26 ist über das Schütz K1
mit der Ausgangsseite des Frequenzumrichters 42 und über das Schütz
K2 mit den Leitungen L1-L3 des Netzes verbunden. Von der
Synchronisiereinrichtung 44 führen drei Steuerleitungen S1, S2 und S3
auf Steuereingänge des Frequenzumrichters 42. Außerdem führt von der
Synchronisiereinrichtung 44 eine Steuerleitung S4 auf einen
Steuereingang der Umschaltsteuereinrichtung 46. Von der
Umschaltsteuereinrichtung 46 führen eine Steuerleitung S5 auf einen
weiteren Steuereingang des Frequenzumrichters 42, eine Steuerleitung
S6 auf einen Steuereingang des Schützes K1 und eine Steuerleitung S7
auf einen Steuereingang des Schützes K2. Von der Kontaktmatte 48
führt eine Steuerleitung S8 auf einen Steuereingang der
Umschaltsteuereinrichtung 46. Von der Umschaltsteuereinrichtung 46
führt eine Steuerleitung S9 auf einen Steuereingang der
Synchronisiereinrichtung 44.
Über die Steuerleitungen S5, S6 und S7 werden dem Frequenzumrichter
42 bzw. dem Schütz K1 bzw. dem Schütz K2 EIN/AUS-Steuersignale
zugeführt. Über die Steuerleitung S3 erhält der Frequenzumrichter 42
von der Synchronisiereinrichtung 44 ein Rampensteuersignal. Über die
Steuerleitung S4 erhält die Umschaltsteuereinrichtung 46 von der
Synchronisiereinrichtung 44 einen Umschaltsteuerimpuls. Über die
Steuerleitung S8 erhält die Umschaltsteuereinrichtung 46 von der
Kontaktmappe 48 ein Beförderungsbedarfssignal.
Die Umschaltsteuereinrichtung 46 enthält vorzugsweise einen
Mikroprozessor, mit welchem der Frequenzumrichter 42 und die beiden
Schütze K1 und K2 in Abhängigkeit von einem von der Kontaktmatte 48
erhaltenen Beförderungsbedarfsignal bzw. von dem von der
Synchronisiereinrichtung 44 erhaltenen Umschaltsteuersignal schaltbar
sind.
Die Synchronisiereinrichtung 44 steuert über die Steuerleitungen S1 und
S2 eine Anhebung bzw. eine Absenkung der Ausgangsfrequenz f des
Frequenzumrichters 42, und zwar in Abhängigkeit eines Steuersignals,
das der Synchronisiereinrichtung 44 über die Steuerleitung S9 zugeführt
wird. Messeingänge E1 und E2 der Synchronisiereinrichtung 44 sind
über ein Leitungspaar 50 bzw. ein Leitungspaar 52 mit zwei
Ausgangsleitungen des Frequenzumrichters 42 bzw. zwei entsprechenden
Leitungen des Netzes verbunden. Über die Messeingänge E1 und E2
werden die Phasenlage und die Frequenz einer Netzphase sowie die
Frequenz und die Phasenlage einer entsprechenden ausgangsseitigen
Phase des Frequenzumrichters gemessen. Die Synchronisiereinrichtung
44 umfaßt eine mit den Messeingängen E1 und E2 verbundene
Vergleichseinrichtung, mittels welcher die Netzspannung und die
Ausgangsspannung des Frequenzumrichters hinsichtlich Frequenz und
Phasenlage miteinander verglichen werden können.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird für die
Synchronisiereinrichtung 44 ein an die spezielle Anwendung angepasstes
Synchronisierrelais der dänischen Firma DEIF mit der
Artikelbezeichnung GAS-113DG verwendet.
Für den Zeitpunkt der Abgabe des Umschaltsteuerimpulses sind folgende
Parameter zu berücksichtigen:
- a) Die inhärente Verzögerung zwischen dem Auftreten des Umschaltsteuerimpulses und der Abgabe des Ausschaltsteuersignals an das nicht leitend zu schaltende Schütz;
- b) die inhärente Ausschaltverzögerung eines Schützes zwischen dem Erhalt des Ausschaltsteuersignals und dem Umschalten in den nicht leitenden Zustand;
- c) die die Stromloszeit bildende inhärente Verzögerung zwischen dem Umschalten des einen Schützes in den nicht leitenden Zustand und dem Umschalten des anderen Schützes in den leitenden Zustand;
- d) die inhärente Einschaltverzögerung eines Schützes zwischen dem Erhalt des Einschaltsteuersignals und dem Umschalten in den leitenden Zustand;
- e) der auf inhärenter Reibung der Fördereinrichtung beruhende Drehzahlabfall des Antriebsmotors während der Stromloszeitdauer, während welcher der Antriebsmotor weder aus dem Netz noch aus dem Frequenzumrichter gespeist wird; und
- f) die Klemmenspannung des Antriebsmotors, deren Phasenlage und Amplitude von der Motorzeitkonstanten und der für das Umschalten benötigten Zeitdauer abhängt.
Wird als Antriebsmotor ein Induktionsmotor verwendet, kommt als
weiterer Parameter hinzu:
- a) der Schlupf des Antriebsmotors.
Alle diese Parameter können für eine spezielle Fördereinrichtung
empirisch ermittelt werden. Daraus können der vorbestimmte
Frequenzabstand gegenüber der Netzfrequenz, auf welchen die
Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters 42 zu regeln ist, und der
Zeitpunkt, zu welchem der Umschaltsteuerimpuls abgegeben werden
muß, um zum Beginn des Leitens des zuvor nicht leitenden Schützes
Frequenz- und Phasenübereinstimmung zwischen Netzspannung und
Motorklemmenspannung zu erreichen, bestimmt werden.
Mittels der Synchronisiereinrichtung 44 wird die Ausgangsfrequenz des
Frequenzumrichters 42 auf den vorbestimmten Frequenzabstand
gegenüber der Netzfrequenz geregelt und durch Ermittlung der
Phasendifferenz zwischen der gemessenen Netzphase und der
entsprechenden Phase des Frequenzumrichters 42 wird das Auftreten des
vorbestimmten Phasenabstandes ermittelt. Ein Umschaltsteuerimpuls
wired von der Synchronisiereinrichtung 44 dann abgegeben, wenn die
folgenden beiden Bedingungen erfüllt sind:
- 1. Die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichtres 42 liegt innerhalb eines definierten Toleranzbereichs in dem vorbestimmten Frequenzabstand zur Netzfrequenz; und
- 2. der Phasenwinkel zwischen der überwachten Phase des Netzes und der entsprechenden Phase des Frequenzumrichters 42 wird nach einer bestimmbaren Zeitdauer ab dem Auftreten des Umschaltsteuerimpulses Null sein.
Da man für eine spezielle Fördereinrichtung ermitteln kann, welche
Zeitdauer für eine bestimmte Phasenlagenänderung erforderlich ist, kann
man die für den Umschaltsteuerimpuls erforderliche Vorlaufzeit bis zum
Erreichen der gewünschten Übereinstimmung der Phasenlagen
bestimmen.
Die genauere Arbeitsweise der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung
wird nun anhand der Fig. 3 und 4 näher betrachtet. Dabei zeigt Fig. 3
den Vorgang einer Umschaltung von Stillstand auf Lastbetrieb, während
Fig. 4 den Vorgang einer Umschaltung von Lastbetrieb auf Leerbetrieb
oder Stand-By-Betrieb zeigt. Beide Figuren zeigen Frequenzverläufe, die
Schaltzustände der Schütze K1 und K2 sowie das Auftreten eines
Umschaltsteuerimpulses SP in Abhängigkeit von der Zeit. In den Fig. 3
und 4 bedeuten fNetz die Netzfrequenz, Δfup einen vorbestimmten
Frequenzabstand oberhalb fNetz und Δdown einen vorbestimmten
Frequenzabstand unterhalb fNetz.
Anhand der Fig. 3 werden zunächst die Vorgänge beim Umschalten der
Fördereinrichtung von Stillstand auf Lastbetrieb betrachtet.
Nach dem Einschalten der Fördereinrichtung aufgrund eines
Beförderungsbedarfssignals von der Kontaktmatte 48 wird der
Antriebsmotor 26 über das leitend geschaltete Schütz K1 aus dem
Frequenzumrichter 42 gespeist und mit einem Statordrehfeld
entsprechend der in Fig. 3 gezeigten zweistufigen Anstiegsrampe der
Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters 42 beschleunigt. Dabei
erfolgt zunächst eine stärkere Beschleunigung entsprechend dem ersten
steileren Rampenteil von 0 Hz auf FNetz - 1,5 Hz, woran sich eine
langsamere Beschleunigung von FNetz - 1,5 Hz über FNetz hinaus auf
FNetz + Δfup anschließt.
Da die Synchronisiereinrichtung 44 laufend die Netzfrequenz mißt und
sich bei der Einstellung der Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters
42 an der Netzfrequenz orientiert, werden Netzfrequenzänderungen
kompensiert.
Sind alle Bedingungen für die Synchronisierung erfüllt, das heißt, daß
sich die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters 42 auf fNetz + Δfup
befindet und nach der Summe aus der inhärenten Ausschaltverzögerung
Δtd und der Stromloszeitdauer Δti eine Phasenabweichung 0 erreicht sein
wird, wird zum Zeitpunkt t1 der Umschaltsteuerimpuls erzeugt. Nach
Ablauf der inhärenten Ausschaltverzögerung Δtd des Schützes K1 zum
Zeitpunkt t2 geht das Schütz K1 vom leitenden in den nicht leitenden
Zustand und der Antriebsmotor 26 in den stromlosen Zustand über. Die
Frequenz der Motorspannung verringert sich schlagartig entsprechend
dem einer Induktionsmaschine eigenen Schlupf. Danach verringert sich
die Frequenz der Motorspannung aufgrund Reibungsverlusten in dem
Antriebsmotor 26 und in der Fördereinrichtung. Da Δfup unter
Berücksichtigung des Schlupfes und des Frequenzabfalls der
Motorklemmenspannung gewählt worden ist, landet die Frequenz der
Motorklemmenspannung zum Zeitpunkt t3, zu welchem das Schütz K2 in
den leitenden Zustand übergeht und die Speisung des Antriebsmotors 26
aus dem Schütz K2 beginnt, bei der Netzfrequenz fNetz.
Die Ströme innerhalb der Statorwindung des Antriebsmotors 26 sind
nach dem Abtrennen des Antriebsmotors 26 von dem Frequenzumrichter
42 Null. Es ist jedoch noch ein Magnetfeld vorhanden. Dieses
Magnetfeld induziert eine Restspannung in der Statorwindung, die sich
mit zunehmender Zeit exponentiell verringert. Aufgrund der großen
Zeitkonstanten der für Fördereinrichtungen verwendeten
Antriebsmotoren ist die Restspannung noch hoch, wenn der
Antriebsmotor 26 wieder mit Strom versorgt wird.
Zum Zeitpunkt t3 geht das Schütz K3 in den leitenden Zustand über und
wird der Antriebsmotor 26 mit dem Netz verbunden, so daß er nun
unter voller Lastbedingung arbeiten kann.
Der Frequenzabstand Δfup der Ausgangsspannung des
Frequenzumrichters 42 kompensiert die sprunghafte
Frequenzverringerung der Motorklemmenspannung aufgrund des
Motorschlupfes und den Abfall der Frequenz der
Motorklemmenspannung aufgrund Reibungsverlusten.
Aufgrund der zeitlichen Verzögerung zwischen t1 und t3 entsteht eine
bestimmte Phasenverschiebung zwischen der Netzspannung und der
Restspannung an den Motorklemmen. Diese Phasenverschiebung wird
berücksichtigt, um hohe Übergangsströme nach dem Übergang des
Schützes K2 in den leitenden Zustand zu vermeiden. Daher wird der
Umschaltsteuerimpuls nicht zu demjenigen Zeitpunkt abgegeben, zu
welchem exakt Übereinstimmung zwischen den Phasen von
Netzspannung und Motorklemmenspannung besteht sondern mit einer
vorbestimmten Vorlaufzeit vor dem Zeitpunkt, zu welchem die Speisung
des Antriebsmotors auf dem Netz beginnt.
Der in Fig. 4 gezeigte Vorgang für das Umschalten von Lastbetrieb auf
Leerbetrieb dann, wenn für eine vorbestimmte Zeitdauer kein erneuter
Beförderungsbedarf signalisiert worden ist, läuft ähnlich ab wie der in
Fig. 3 dargestellte Umschaltvorgang. Ein Hauptunterschied besteht
darin, daß die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters 42 vor dem
Umschaltvorgang auf einen vorbestimmten Frequenzabstand Δfdown
unterhalb der Netzfrequenz fNetz geregelt wird. Die Umschaltung der
Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters 42 auf diese
Ausgangsfrequenz geschieht beispielsweise nach Ablauf einer
vorbestimmten Zeitdauer seit dem letzten Beförderungsbedarfsignal.
Der Frequenzabstand Δfdown entspricht dem Frequenzabfall gegenüber der
Netzfrequenz fNetz, welchen die Motorklemmenspannung während der
Stromloszeitdauer Δti erfährt. Für den üblichen Fall, daß für K1 und K2
identische Schütze verwendet werden, sind sowohl die inhärente
Ausschaltverzögerung Δtd als auch die Stromloszeitdauer Δti gleich groß
wie im Fall der Fig. 3. Die Vorlaufzeit zwischen dem Zeitpunkt t4, zu
welchem der Umschaltsteuerimpuls erzeugt wird, und dem Zeitpunkt t6,
zu welchem das Schütz K2 vom nicht leitenden in den leitenden Zustand
übergeht, ist daher gleich groß wie im Fall der Fig. 3.
Nach dem Umschalten des Antriebsmotors 26 auf
Frequenzumrichterspeisung wird die Ausgangsfrequenz des
Frequenzumrichters 42 und damit die Frequenz des Statordrehfeldes des
Antriebsmotors abgesenkt, bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel auf 25 Hz.
In dem dann erreichten Leerbetrieb besteht dann eine
Fördergeschwindigkeit der Fördereinrichtung, die halb so groß ist wie
im Lastbetrieb.
Man kann nun den Leerbetrieb aufrechterhalten, bis zu irgendeiner
beliebigen Zeit wieder ein Beförderungsbedarf signalisiert wird. Man
kann aber die Fördereinrichtung auch ganz abschalten, das heißt, in den
Stillstand, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer ab Erreichen
des Leerbetriebs kein erneuter Beförderungsbedarf signalisiert wird.
In den Fig. 5a und 5b ist der gesamte Betriebsablauf einer
erfindungsgemäß gesteuerten Fördereinrichtung in Form eines
Flussdiagramms dargestellt.
Zu Beginn des Flussdiagramms wird davon ausgegangen, daß sich die
Fördereinrichtung nicht im Lastbetrieb befindet sondern im Stillstand
(Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters ist Null) oder im Leerbetrieb
oder Stand-By-Betrieb (die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters ist
größer als Null). Je nachdem, ob sich die Fördereinrichtung zum
Zeitpunkt der Beförderungsanfrage im Stillstand oder im Leerbetrieb
befindet, zieht das Schütz K1 an oder bleibt angezogen und beginnt ein
Frequenzhochlauf des Frequenzumrichters von 0 Hz oder von seiner
Momentanfrequenz. Mit Hilfe der Synchronisiereinrichtung 44 wird
überwacht, ob sich die Momentanfrequenz des Frequenzumrichters
unterhalb oder oberhalb fNetz - 1,5 Hz befindet. Wie aus Fig. 3 ersichtlich,
wird im ersteren Fall ein Frequenzhochlauf mit höherem
Frequenzanstieg und im letzteren Fall ein Frequenzhochlauf mit
niedrigerem Frequenzanstieg gesteuert, und zwar von der
Synchronisiereinrichtung 44. Dieser Frequenzanstieg wird fortgesetzt,
bis die Synchronisiereinrichtung 44 feststellt, daß die Frequenz fNetz + Δfup
erreicht worden ist. Ist dies der Fall, wird mittels der
Synchronisiereinrichtung 44 überwacht, ob die vorbestimmte
Phasendifferenz zwischen der Netzspannung und der Ausgangsspannung
des Frequenzumrichters 42, bei welcher der Umschaltsteuerimpuls
abgegeben werden soll, erreicht worden ist. Durch Abgabe des
Umschaltsteuerimpulses SP beim Erreichen der vorbestimmten
Phasendifferenz erhält das Schütz K1 ein AUS-Steuersignal und das
Schütz K2 ein EIN-Steuersignal. Nach Ablauf einer weiteren Zeitdauer
τ1, welche der Summe der inhärenten Ausschaltverzögerung Δtd und der
Stromloszeitdauer Δti entspricht, geht das Schütz K2 in den leitenden
Zustand über, beginnt die Speisung des Antriebsmotors 26 aus dem Netz
und ist der Lastbetrieb der Fördereinrichtung erreicht.
An der in Fig. 5b oben befindlichen Stelle des Flussdiagramms wird
überwacht, ob innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer Δt1 seit dem
Übergang in den Lastbetrieb eine erneute Beförderungsanfrage
eingegangen ist. Im letzteren Fall erfolgt mit Hilfe der
Synchronisiereinrichtung 44 eine Absenkung der Frequenz des
Frequenzumrichters 42 auf fNetz - Δfdown. Ist diese Absenkung erreicht und
stellt danach die Synchronisiereinrichtung 44 fest, daß eine vorbestimmte
Phasendifferenz zwischen Netzspannung und Frequenzumrichterspannung
erreicht ist, wird ein Umschaltsteuerimpuls abgegeben, was zur
Erzeugung eines AUS-Steuersignals für K2 und eines EIN-Steuersignals
für K1 führt. Nach Ablauf einer Zeitdauer τ2 seit Erzeugung des
Umschaltsteuerimpulses geht das Schütz K1 in den leitenden Zustand
über und beginnt die Speisung des Antriebsmotors 26 aus dem
Frequenzumrichter 42 (Zeitpunkt t6). Mittels der
Synchronisiereinrichtung 44 wird anschließend eine Frequenzabsenkung
des Frequenzumrichters auf die Stand-By-Frequenz (25 Hz in Fig. 4)
gesteuert. Geht innerhalb Δt2 eine erneute Beförderungsanfrage ein,
kommt es zu einem erneuten Frequenzhochlauf des Frequenzumrichters,
und zwar von seiner Leerbetriebfrequenz (25 Hz) aus. Geht innerhalb
Δt2 eine erneute Beförderungsanfrage nicht ein, wird überprüft, ob ein
Befehl vorliegt, die Fördereinrichtung in einem solchen Fall in den
Stillstand zu schalten oder nicht. Gibt es einen solchen Befehl, wird ein
AUS-Steuersignal sowohl an K1 als auch an K2 gegeben, woraufhin
beide Schütze K1 und K2 abfallen, das heißt, in den nicht leitenden
Zustand übergehen, und der Antriebsmotor 26 keinen Strom mehr
erhält.
Claims (22)
1. Verfahren zur Steuerung des Antriebs einer einen Antriebsmotor
(26) und einen hinsichtlich seiner Ausgangsfrequenz steuerbaren
Frequenzumrichter (42) aufweisenden, zwischen einem Lastbetrieb
und einem Leerbetrieb umschaltbaren Fördereinrichtung in Form
einer Fahrtreppe (10) oder eines Fahrsteiges, wobei:
der Antriebsmotor (26) im Lastbetrieb mit einer Netzspannung mit im wesentlichen konstanter Netzfrequenz (fNetz) und im Leerbetrieb mit einer Ausgangsspannung des Frequenzumrichters (42) gespeist wird;
die Netzspannung und die Frequenzumrichter-Ausgangsspannung hinsichtlich Frequenz und Phasenlage miteinander verglichen werden; der Frequenzumrichter (42) auf eine Ausgangsfrequenz gesteuert wird, die einen vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) von der Netzfrequenz (fNetz) aufweist;
mittels eines Beförderungssignalgebers (48) ein Betriebsartenumschaltbedarf signalisiert wird;
und zu demjenigen Zeitpunkt (t1, t4) nach dem Signalisieren eines Betriebsartenumschaltbedarfs, zu welchem die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) sowohl den vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) zur Netzfrequenz (fNetz) aufweist als auch ein vorbestimmter Phasenabstand zwischen der Frequenzumrichter-Ausgangsfrequenz und der Netzfrequenz (fNetz) erreicht worden ist, ein die Umschaltung des Antriebsmotor (26) zwischen Frequenzumrichterspeisung und Netzspeisung auslösendes Umschaltsteuersignal (58) erzeugt wird.
der Antriebsmotor (26) im Lastbetrieb mit einer Netzspannung mit im wesentlichen konstanter Netzfrequenz (fNetz) und im Leerbetrieb mit einer Ausgangsspannung des Frequenzumrichters (42) gespeist wird;
die Netzspannung und die Frequenzumrichter-Ausgangsspannung hinsichtlich Frequenz und Phasenlage miteinander verglichen werden; der Frequenzumrichter (42) auf eine Ausgangsfrequenz gesteuert wird, die einen vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) von der Netzfrequenz (fNetz) aufweist;
mittels eines Beförderungssignalgebers (48) ein Betriebsartenumschaltbedarf signalisiert wird;
und zu demjenigen Zeitpunkt (t1, t4) nach dem Signalisieren eines Betriebsartenumschaltbedarfs, zu welchem die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) sowohl den vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) zur Netzfrequenz (fNetz) aufweist als auch ein vorbestimmter Phasenabstand zwischen der Frequenzumrichter-Ausgangsfrequenz und der Netzfrequenz (fNetz) erreicht worden ist, ein die Umschaltung des Antriebsmotor (26) zwischen Frequenzumrichterspeisung und Netzspeisung auslösendes Umschaltsteuersignal (58) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Antriebsmotor (26)
vor einer Umschaltung zwischen Netzspeisung und
Frequenzumrichterspeisung für eine vorbestimmte Stromloszeitdauer
(Δti) ohne Speisung betrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das Umschaltsteuersignal
(SP) mit einer der Stromloszeitdauer (Δti) entsprechenden
Vorlaufzeitdauer bezüglich des Zeitpunktes (t3, t6), zu welchem eine
Umschaltung zwischen Frequenzumrichterspeisung und Netzspeisung
wirksam werden soll, abgegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, zur Steuerung einer Fördereinrichtung,
bei welcher die Umschaltung mittels einer Umschalteinrichtung (K1,
K2) mit inhärenter Ausschaltverzögerung (Δtd) bezüglich des
Zeitpunktes (t1, t4) des Erhalts des Umschaltsteuersignals (SP)
bewirkt wird,
wobei eine Umschaltung zwischen Frequenzumrichterspeisung und
Netzspeisung mit einem der zeitlichen Summe aus
Ausschaltverzögerung (Δtd) und Stromloszeitdauer (Δti)
entsprechenden Vorlaufzeitdauer bezüglich des Zeitpunktes (t3, t6),
zu welchem eine Umschaltung zwischen Frequenzumrichterspeisung
und Netzspeisung wirksam werden soll, abgegeben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welchem die
Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) auf einen
Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) gegenüber der Netzfrequenz (fNetz)
gesteuert wird, welcher dem Abfall der Drehzahl des
Antriebsmotors (26) während derjeweiligen Stromloszeitdauer (Δti)
entspricht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welchem als
vorbestimmter Phasenabstand ein Wert verwendet wird, welcher der
Phasenänderung der Motorklemmenspannung während der
Vorlaufzeitdauer entspricht, sodass nach Ablauf der
Vorlaufzeitdauer im Wesentlichen Übereinstimmung zwischen den
Phasenlagen von Motorklemmenspannung und Frequenzumrichter-
Ausgangsspannung erreicht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem bei
einem Umschalten vom Lastbetrieb zum Leerbetrieb die
Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) mit vorbestimmter
Frequenzabsenkungsrampe von einem vorbestimmten
Frequenzabstand (Δfdown) unterhalb der Netzfrequenz (fNetz) auf eine
Leerbetriebsfrequenz (25 Hz) gesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, für eine
Fördereinrichtung, die zwischen Stillstand, Lastbetrieb und
Leerbetrieb umschaltbar ist, bei welchem der Frequenzumrichter
(42) im Stillstand der Fördereinrichtung auf eine Ausgangsfrequenz
null gesteuert wird und bei einem Übergang der Fördereinrichtung
vom Stillstand zum Lastbetrieb der Frequenzumrichter (42) mit
vorbestimmter Frequenzanstiegsrampe von der Ausgangsfrequenz
null bis zu einem vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup) oberhalb
der Netzfrequenz (fNetz) gesteuert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem eine
Regelung der Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) auf
den vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) gegenüber der
Netzfrequenz (fNetz) durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Ausgangsfrequenz des
Frequenzumrichters (42) bei einem Übergang der Fördereinrichtung
vom Stillstand in den Lastbetrieb zunächst bis zum Anstieg bis auf
eine vorbestimmten Frequenzdistanz unterhalb der Netzfrequenz
(fNetz) mit einer steileren Frequenzanstiegsrampe und danach bis zum
weiteren Frequenzanstieg auf den vorbestimmten Frequenzabstand
(Δfup) oberhalb der Netzfrequenz (fNetz) mit einer weniger steilen
Frequenzanstiegsrampe gesteuert wird.
11. Elektrische Steuervorrichtung zur Steuerung des Antriebs einer
einen Netzspannungsanschluss (Netz) mit im wesentlichen konstanter
Netzfrequenz (fNetz), einen Antriebsmotor (26) und einen
Betriebsartenumschaltbedarf signalisierenden
Beförderungsbedarfsignalgeber (48) aufweisenden, zwischen einem
Lastbetrieb und einem Leerbetrieb umschaltbaren Fördereinrichtung
in Form einer Fahrtreppe (10) oder eines Fahrsteiges, aufweisend:
einen hinsichtlich seiner Ausgangsfrequenz steuerbaren Frequenzumrichter (42);
eine steuerbare Umschalteinrichtung (K1, K2) mit einem Lastbetriebsschaltzustand, in welchem der Antriebsmotor (26) mit dem Netzspannungsanschluß (Netz) direkt gekoppelt ist, und einem Leerbetriebsschaltzustand, in welchem der Antriebsmotor (26) mit dem Netzspannungsanschluss (Netz) über den Frequenzumrichter (42) gekoppelt ist;
und eine Synchronisiereinrichtung (44), mittels welcher die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) steuerbar ist, die Ausgangsspannungen von Netzspannungsanschluss (Netz) und Frequenzumrichter (42) hinsichtlich Frequenz und Phasenlage miteinander vergleichbar sind,
der Frequenzumrichter (42) auf eine Ausgangsfrequenz steuerbar ist, die einen vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) von der Netzfrequenz (fNetz) aufweist,
und zu demjenigen Zeitpunkt (t1, t4) nach dem Signalisieren eines Betriebsartenumschaltbedarfs, zu welchem die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) sowohl den vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) zur Netzfrequenz (fNetz) aufweist als auch ein vorbestimmter Phasenabstand zwischen den Ausgangsspannungen von Frequenzumrichter (42) und Netzspannungsanschluß (Netz) erreicht worden ist, ein Umschaltsteuersignal (SP) an die Umschalteinrichtung (K1, K2) lieferbar ist.
einen hinsichtlich seiner Ausgangsfrequenz steuerbaren Frequenzumrichter (42);
eine steuerbare Umschalteinrichtung (K1, K2) mit einem Lastbetriebsschaltzustand, in welchem der Antriebsmotor (26) mit dem Netzspannungsanschluß (Netz) direkt gekoppelt ist, und einem Leerbetriebsschaltzustand, in welchem der Antriebsmotor (26) mit dem Netzspannungsanschluss (Netz) über den Frequenzumrichter (42) gekoppelt ist;
und eine Synchronisiereinrichtung (44), mittels welcher die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) steuerbar ist, die Ausgangsspannungen von Netzspannungsanschluss (Netz) und Frequenzumrichter (42) hinsichtlich Frequenz und Phasenlage miteinander vergleichbar sind,
der Frequenzumrichter (42) auf eine Ausgangsfrequenz steuerbar ist, die einen vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) von der Netzfrequenz (fNetz) aufweist,
und zu demjenigen Zeitpunkt (t1, t4) nach dem Signalisieren eines Betriebsartenumschaltbedarfs, zu welchem die Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) sowohl den vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) zur Netzfrequenz (fNetz) aufweist als auch ein vorbestimmter Phasenabstand zwischen den Ausgangsspannungen von Frequenzumrichter (42) und Netzspannungsanschluß (Netz) erreicht worden ist, ein Umschaltsteuersignal (SP) an die Umschalteinrichtung (K1, K2) lieferbar ist.
12. Steuervorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher
die Umschalteinrichtung (K1, K2) eine den Antriebsmotor (26) mit
dem Frequenzumrichter (42) verbindende erste steuerbare
Schaltereinrichtung (K1) und eine den Antriebsmotor (26) mit dem
Netzspannungsanschluß (Netz) verbindende zweite
Schaltereinrichtung (K2) aufweist,
jeweils nur eine der beiden Schaltereinrichtungen (K1, K2) leitend schaltbar ist
und das Ein-Schalten der jeweils nicht leitenden Schaltereinrichtung K1, K2) nur nach einer vorbestimmten Stromloszeitdauer (Δti) nach dem Aus-Schalten der bis dahin leitenden Schaltereinrichtung (K1, K2) möglich ist.
jeweils nur eine der beiden Schaltereinrichtungen (K1, K2) leitend schaltbar ist
und das Ein-Schalten der jeweils nicht leitenden Schaltereinrichtung K1, K2) nur nach einer vorbestimmten Stromloszeitdauer (Δti) nach dem Aus-Schalten der bis dahin leitenden Schaltereinrichtung (K1, K2) möglich ist.
13. Steuervorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die beiden
Schaltereinrichtungen (K1, K2) gegenseitig verriegelt sind, derart,
dass ein Übergang der jeweils nicht leitenden Schaltereinrichtung
(K1, K2) in den leitenden Schaltzustand erst nach Ablauf der
Stromloszeitdauer (Δti) seit dem Erreichen des nicht leitenden
Schaltzustandes der zuvor leitenden Schaltereinrichtung (K1, K2)
möglich ist.
14. Steuervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei welcher die
Synchronisiereinrichtung (44) derart ausgelegt ist, dass sie das
Umschaltsteuersignal (SP) zum Umschalten der. Umschalteinrichtung
(K1, K2) in den jeweils anderen Schaltzustand mit einer der
Stromloszeitdauer (Δti) entsprechenden Vorlaufzeitdauer bezüglich
des Zeitpunktes (t3, t6), zu welchem die jeweils nicht leitende
Schaltereinrichtung (K1, K2) den leitenden Zustand annehmen soll,
abgibt.
15. Steuervorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei welcher jede der
beiden Schaltereinrichtungen (K1, K2) eine inhärente
Ausschaltverzögerung (Δtd) bezüglich des Zeitpunktes (t1, t4) des
Erhalts eines Aus-Schaltsteuersignals aufweist und die
Synchronisiereinrichtung (44) derart ausgelegt ist, dass sie das
Umschaltsteuersignal (SP) zum Umschalten der Umschalteinrichtung
(K1, K2) in den jeweils anderen Schaltzustand mit einem der
zeitlichen Summe aus Ausschaltverzögerung (Δtd) und
Stromloszeitdauer (Δi) entsprechenden Vorlaufzeitdauer bezüglich
des Zeitpunktes (t3, t6) zu welchem die jeweils nicht leitende
Schaltereinrichtung (K1, K2) den leitenden Zustand annehmen soll,
abgibt.
16. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei welcher
die Synchronisiereinrichtung (44) derart ausgelegt ist, dass sie die
Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) auf einen
Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) gegenüber der Netzfrequenz (fmain)
steuert, welcher dem Abfall der Drehzahl des Antriebsmotors (26)
während der jeweiligen Stromloszeitdauer (Δti) entspricht.
17. Steuervorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher die
Synchronisiereinrichtung (44) dazu ausgelegt ist, den vorbestimmten
Phasenabstand auf einen Wert zu steuern, welcher der
Phasenänderung der Motorklemmenspannung während der
Vorlaufzeitdauer entspricht, sodass nach Ablauf der
Vorlaufzeitdauer im Wesentlichen Übereinstimmung zwischen den
Phasenlagen von Motorklemmenspannung und Frequenzumrichter-
Ausgangsspannung erreicht ist.
18. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, deren
Synchronisiereinrichtung (44) derart ausgelegt ist, dass sie bei
einem Übergang der Fördereinrichtung vom Lastbetrieb zum
Leerbetrieb den Frequenzumrichter (42) mit vorbestimmter
Frequenzabsenkungsrampe von einem vorbestimmten
Frequenzabstand (Δfdown) unterhalb der Netzfrequenz (fmain) auf eine
Leerbetriebsfrequenz steuert.
19. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, für eine
Fördereinrichtung, die zwischen Stillstand, Lastbetrieb und
Leerbetrieb umschaltbar ist.
20. Steuervorrichtung nach Anspruch 19, die dazu ausgelegt ist, den
Frequenzumrichter (42) vom Stillstand der Fördereinrichtung auf
eine Ausgangsfrequenz null zu steuern, und deren
Synchronisiereinrichtung (44) derart ausgelegt ist, dass sie bei
einem Übergang der Fördereinrichtung vom Stillstand zum
Lastbetrieb den Frequenzumrichter (42) mit vorbestimmter
Frequenzanstiegsrampe von der Ausgangsfrequenz null bis zu einem
vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup) oberhalb der Netzfrequenz
(fNetz) steuert.
21. Steuervorrichtung nach Anspruch 20, bei welcher die
Synchronisiereinrichtung (44) derart ausgelegt ist, dass sie eine
Regelung der Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters (42) auf
den vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup, Δfdown) gegenüber der
Netzfrequenz (fNetz) bewirkt.
22. Steuereinrichtung nach Anspruch 21, deren Synchronisiereinrichtung
(44) derart ausgelegt ist, dass sie bei einem Übergang der
Fördereinrichtung vom Stillstand in den Lastbetrieb zunächst bis
zum Anstieg bis auf eine vorbestimmten Frequenzdistanz (fNetz -
1,5 Hz) unterhalb der Netzfrequenz (fNetz) eine steilere
Frequenzanstiegsrampe und danach bis zum weiteren
Frequenzanstieg auf den vorbestimmten Frequenzabstand (Δfup)
oberhalb der Netzfrequenz (fNetz) eine weniger steile
Frequenzanstiegsrampe steuert.
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