DE2363068C3 - Verfahren zur Steuerung eines über einen Umrichter gespeisten einseitigen asynchronen Linearmotors - Google Patents

Description

ii die bei maximalem Strom die maximale Schub- io Bei zweiseitigen Linearmotoren ist durch entspre-

I; kraft ergibt, als Grundwert bis zum Erreichi.n der chende mechanische Verbindung der beiden Motor-

'·? maximal möglichen Amplitude der Motorspan- hälften eine Aufhebung der Querkräfte möglich.

, nung konstant vorgegeben und der Motorstrom Bei bekannten Verfahren (AEG-Mitteilungen,

und damit die Schubkraft durch Veränderung der 1965, S. 220 bis 226) zur Steuerung eines über Um-

j Spannungsamplitude eingestellt werden. 15 richter gespeisten rotierenden Kurzschlußläufermo-

' 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- tors ist ein optimaler Betrieb des Kurzschlußläufers

ij kennzeichnet, daß die Schlupffrequenz gering- nur möglich, wenn der bei der Berechnung des Mo-

j fügig in Abhängigkeit von der Motorgeschwindig- tors zugrunde gelegte Nennfluß unabhängig von der

keit geändert wird. Belastung und der Speisefrequenz konstant gehalten

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 wird. Bei üblichen Steuerungen wird das Drehmoment

kennzeichnet, daß bei Erreichen der maximal ^durch Vorgeben der Motorschlupffrequenz eingestellt,

möglichen Spannung der gewünschte Motorstrom fDie Schlupffrequenz ist dabei die Differenz zwischen

durch Vergrößerung der Schlupffrequenz von Speisefrequenz und Drehfrequenz des Motors, also

ihrem Grundwert aus eingestellt wird. die Frequenz der Läuferspannungen bzw. -ströme.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 25 In Abhängigkeit von der vorgegebenen Schlupf frebis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verringe- quenz des Motors wird in dem Bereich, in welchem rung der Schlupffrequenz bis anf Null zugleich die maximale Umrichter-Ausgangsspanming noch der Motorstrom so reduziert wird, daß die auf- nicht erreicht ist, der Motorstrom so vorgegeben, daß tretende Querkraft konstant bleibt und/oder der der Fluß des Motors konstant bleibt. Im Feldschwächzulässige Höchstwert nicht überschritten wird. 30 bereich, also in dem Bereich, in welchem die maxi-

5. Verfahren ««ach einem der Ansprüche 1 male Umrichter-Ausgangsspannung erreicht ist, die bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wechsel Motorspeisespannung bei Speisefrequenzerhöhung vom motorischen in den generatorischen Betrieb also nicht mehr vergrößert werden kann, wird die der Motorstrom reduziert wird und die Schlupf- maximale Motorspannung konstant eingestellt und frequenz auf den für den generatorischen Betrieb 35 das Drehmoment des Motors nur über die Schlupfoptimalen Wert umgesteuert wird. frequenz verstellt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 Bei den bekannten Verfahren wird also bei kon- und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Über- stantem Fluß die Schlupffrequenz des Motors zwigang zum generatorischen Betrieb stetig erfolgt. sehen Leerlauf- und Vollast-Betrieb des Motors zwi-

40 sehen Schlupffrequenz Null und der erforderlichen

maximalen Schlupffrequenz verstellt.

Da bei einseitigen Lineannotoren zusätzlich Quer- bzw. Anzugskräfte vorhanden sind und stören,

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ist es eine wirtschaftliche Überlegung, wie diese unSteuerung eines über einen Umrichter mit einstell- 45 erwünschten Kräfte verringert werden können. Eine barer Spannung und Frequenz gespeisten einseitigen Verstärkung der mechanischen oder berührungslos asynchronen Linearmotors (ETZ-A, 1971, S. 342 arbeitenden Führungs- und Trageelemente oder eine bis 347). Es findet insbesondere Anwendung bei der Verringerung der Nutzlast des Fahrzeuges sollen Transport- und Verkehrstechnik, beispielsweise bei nicht in Betracht gezogen werden,
der Vortriebserzeugung von Schwebefahrzeugen. 50 Aufgabe der Erfindung ist es, die sich bei kleiner

Zum Beispiel Schwebefahrzeuge werden vorwie- Last und damit an sich kleiner Schlupffrequenz eingend mit Asynchron-Linearmotoren angetrieben. Der stellenden sehr großen Querkräfte auf das Trag- und Primärteil des Motors befindet sich dabei an dem Führungssystem zu verringern,
eigentlichen Fahrzeug, während der Sekundärteil des Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß

Motors, der physikalisch dem Kurzschlußläufer einer 55 zur Begrenzung der auftretenden Querkraft auf einen rotierenden Asynchronmaschine entspricht, in Form zulässigen Höchstwert unabhängig von der Geeiner Aluminiumschiene mit Eisennickschluß sich auf schwindigkeit die Schlupffrequenz des Motors, die der Fahrbahn befindet. bei maximalem Strom die maximale Schubkraft er-

Bei einseitigen Linearmotoren tritt neben der in gibt, als Grundwert bis zum Erreichen der maximal Vorwärtsrichtung gerichteten Schubkraft eine Quer- ⁶° möglichen Amplitude der Motorspannung konstant kraft meist als Anziehungskraft in Richtung des Se- vorgegeben und der Motorstrom und damit die Schubkundärteiles auf. Die Größe dieser Querkraft ist bei kraft durch Veränderung der Spannungsamplitude einseitigen Linearmotoren abhängig vom Motorfluß, eingestellt werden.

vom Abstand zwischen Primärteil und Sekundärteil Die Schlupffrequenz kann geringfügig in Abhängig-

des Motors und von der Schlupffrequenz des Motors. 65 keit von der Motorgeschwindigkeit geändert werden. Ihren größten Wert erreicht die Querkraft bei Schlupf- Bei Erreichen der maximal möglichen Spannung wird frequenz nahe Nail. der gewünschte Motorstrom durch Vergrößerung der

Mit wachsender Schlupf frequenz nimmt die Quer- Schlupffrequenz von ihrem Grundwert aus eingestellt.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung . ^#-d die Spannung versorgt. Die drei Phasen der Umrichter-Schlupffrequenz bis auf Null verringert, wobei der spannung sind mit U_R, U_s, Uy bezeichnet. Der Um-Motorstrom zugleich so reduziert wird, daß die auf- richter wird mit den Steuergrößen /_t für die Frequenz tretende Querkraft konstant bleibt und/oder der zu- der Motorspannung und U₁ für die Amplitude der lässige Höchstwert nicht überschritten wird. 5 Motorspannung gesteuert.

Bei Wechsel vom motorischen in din generator!- Die Primärfrequenz /, wird in einem Summen-

schen Betrieb wird der Motorstrom reduziert und die punkt 5 durch Addition der konstanten Schlupffre-Schlupffrequenz auf den für den generatorischen Be- quenz /_z und der Frequenz i_v gebildet. Die Fretrieb optimalen Wert umgesteuert. Der Übergang zum quenz f_v ist proportional der Geschwindigkeit des generatorischen Betrieb erfolgt dabei stetig. xo Fahrzeuges und entspricht der Drehfrequenz einer

Vorteilhaft nach dem erfindungsgemäßen Verfah- rotierenden Asynchronmaschine,
ren ist besonders die Verkleinerung der Abmessungen Die Stellgröße U₁ für die Motorspannung wird aus

des Trag- und Führungssystems bzw. die Erhöhung der Schubkraft F₅ gebildet. Die Steuergröße U_x für der Nutzlast. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit die Motorspannung wird aus dem Schubkraft-Solides Systems wesentlich gesteigert. 15 wert F₅ gebildet. Dieser Sollwert wird an den Ein-Auf Grund der kleinen Moiorfluß-Zeitkonstanten gang des Funktionsbildners G gelegt. Das Ausgangswird zudem eine ähnlich gute Regeldynamik erreicht, signal dieses Funktionsbildners ist die Führungswie sie bei der Regelung von rotierenden Asynchron- größe W_n, des Motorstroms. Sie wird auf den Summaschinen nach dem eingangs beschriebenen Ver- menpunkt7 geführt und dort mit dem Signal X₁₁, ^ fahren erzielt wird. 30 verglichen, das dem Istwert des Motorstroms ent- *·?£ΐ Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen spricht und in dem Strombetragsbildner 9 gewonnen /^Verfahrens ist nachstehend an Hand der Zeichnun- iwird. Das Differenzsignal gelangt an den Eingang des § i- ,gennäher erläutert. mit einem bestimmten Zeitverhalten ausgestatteten *' ' F i g. 1 zeigt dabei die prinzipielle Anordnung des Reglers 8 und wird dort in die Steuergröße IZ₁ für Motors in einem Fahrzeug, während Fig. 2 das 25 die Amplitude der Motorspannung umgewandelt.
_ Blockschaltbild für die erfindungsgemäße Ansteue- Durch die Konstanthaltung der Schlupf frequenz/₂ ' rung des einseitigen Linearmotors wiedergibt. und Veränderung des Motorstroms X_n, über die Am-'-" In Fig. 1 stellt die Aluminiumschiene 1 mit dem plitude der Motorspannung ZZ₁ wird eine Änderung 'Eisenrückschluß3 den Sekundärteil des eigentlichen der SchubkraftF₅ erreicht. Da der StromistwertX_m ,Motors 2 dar. Das System Aluminiumschiene und 30 durch Veränderung der Spannung U_x für den Um- * "Eisenrückschluß ist fest im Boden verankert. richter 4 und damit Änderung der Amplitude der '* * Der Ständer bzw. der Primärteil des Motors 2 hat Motorspannung bzw. Umrichterausgangsspannung Nuten zur Aufnahme der Motorwicklungen. Das U_R, U_s, U_T eingestellt wird, ist beim Erreichen der 'eigentliche Fahrzeug ist oberhalb des Motors ange- maximalen Umrichterausgangsspannung U_R, U₅, U₇-ordnet und bewegt sich in Pfeilrichtung. Neben der 3- eine weitere Erhöhung des Stromistwertes X_n, über ί'να. Pfeilrichtung wirkenden Schubkraft F₃ tritt bei die Amplitude der Umrichterausgangsspannung nicht ^einseitigen Lineannotoren eine in Richtung Reak- 'mehr möglich. Beim Erreichen der maximalen Um-"tionsschiene gerichtete Querkraft Fq ein. Diese Quer- richterausgangsspannung U_R, U₅, U_T wird deshab kraft kann die Größenordnung der Schubkraft er- zur Erhöhung der Schubkraft in vorteilhafter Weise reichen und bewirkt eine starke mechanische Be- 40 die Schlupffrequenz /₂ kontinuierlich von ihrem bis- j lastung des Sekundärteiles, Die Querkraft entspricht herigen konstanten Wert ausgehend erhöht,
einer magnetischen Anziehungskraft und ist haupt- In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahsächlich abhängig vom Motorfluß und der Schlupf- rens wird die Schlupffrequenz /₂ bis auf Null redufrequenz des Motors 2. Durch feste Vorgabe der ziert. Zugleich wird aber der Motorstrom X₁₁, so weit 'Schlupffrequenz und Steuerung der Schubkraft F₅ 45 verringert, daß die Querkraft konstant bleibt,
•des Motors 2 über den Motorstrom wird eine kleinst- Beim Wechsel vom motorischen in den generato-Tmögliche QuerkraftF₀ erreicht und der Motorfluß rischen Betrieb, d.h. beim Übergang in den Bremsbei verminderter Schubkraft F₅ verringert. betrieb wird der Motorstrom reduziert und die F i g. 2 zeigt die elektrische Ansteuerung des Mo- Schlupffrequenz auf sinen für generatorischen Betors. 50 trieb optimalen Wert umgesteuert. Diese Umsteue-Der Motor 2 v/ird über einen Umrichter 4 mit rung auf den generatorischen Betrieb erfolgt stetig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

PatentanüDitiche- kraft aD> Bei Einsatz von Schwebefahrzeugen muß v ' diese Querkraft durch das Trag-und Führungssystem

1. Verfahren zur Steuerung eines über einen kompensiert werden. Da die Größe dieser Querkraft

Umrichter mit einstellbarer Spannung und Fre- in der Größenordnung des Schubes liegt, also nicht

quenz gespeisten einseitigen asynchronen Linear- S vernachlässigbar klein ist, ist es mit Rücksicht auf

[ motors, dadurch gekennzeichnet, daß möglichst kleine Dimensionierung des Trag- und

zur Begrenzung der auftretenden Querkraft auf Führungssystems notwendig, durch entsprechende

einen zulässigen Höchstwert unabhängig von der Steuermaßnahmen die Querkraft möglichst klein zu

- Geschwindigkeit die Schlupffrequenz des Motors, halten.