DE3148007C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur berührungslosen Ermittlung des Lagesignals eines durch einen Langstator-Linearmotor angetriebenen Körpers.

Finden für den Antrieb eines Körpers, z. B. eines Magnetschwebefahrzeugs, synchrone oder asynchrone Langstator-Linearmotoren Anwendung, muß die räumliche Verteilung des Statorstrombelags der jeweiligen Bewegung des Körpers angepaßt werden. Hierzu ist es erforderlich, den den Statorstrom­ belag liefernden Wechselrichter so zu regeln, daß sich zwischen dem Statorstrombelag und dem Körper zu jedem Zeitpunkt eine den maximalen Schub sicherstellende Phasenbeziehung einstellt. Zu diesem Zweck werden ständig Informationen über die Lage des Körpers bezüglich der Stromwick­ lung des Langstator-Linearmotors benötigt. Zur Erzielung dieser Informa­ tionen sind bereits zahlreiche Meßverfahren bekannt (ETR 29, 7/8-1980, S. 587-590).

Ein gewisser Nachteil derartiger Meßverfahren besteht darin, daß die erhaltenen Signale von den elektrischen und/oder magnetischen Einflußgrö­ ßen des Langstators abhängen und daher eine schlechte Qualität besitzen und zu einem unsauberen Regelverhalten für die Phasenbeziehung führen oder aufwendige zusätzliche Einbauten am Fahrweg erfordern.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß das ermittelte Lagesi­ gnal auch bei niedriger Geschwindigkeit verfügbar ist, keine zusätzlichen Einbauten am Fahrweg erfordert und unabhängig von den elektrischen und magnetischen Einflußgrößen des Langstators ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß am Fahrzeug eine Nutenmeßeinrichtung zur Erzeugung eines mit der Nutteilung periodischen Signals vorgesehen ist, die an einem das Lagesignal bildenden Zähler angeschlossen ist, der zur Orientierung des Lagesignals an die Langstator-Wicklungsverteilung durch ein mit diesem in Beziehung stehendes Korrektursignal zurücksetzbar ist.

Die Erfindung geht damit von dem Gedanken aus, mittels einer speziellen Nutenmeßeinrichtung ein sauberes, für Regelzwecke gut geeignetes Signal zu erzeugen, daß zwar mit der Wicklungsteilung des Langstators periodisch verläuft, aber keinen definierten Bezug zur Linearmotorwicklung aufweist. Zur Herstellung dieses Bezugs ist eine Hilfsvorrichtung vorgesehen, z. B. eine der obenerwähnten bekannten Einrichtungen zur Ermittlung der Pol- Lage.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeich­ nung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Abb. 1 bis 3 schematisch drei Ausführungsbeispiele der Erfindung; und

Abb. 4 schematisch ein das Verständnis der Erfindung erleichterndes Phasendiagramm mit den beteiligten Signalen.

Entsprechend der Darstellung in Abb. 1 erfolgt die Korrektur des auf dem Fahrzeug ermittelten Lagesignals N (14) durch ein Signal P (17), das aus dem auf dem Fahrzeug gemessenen Strombelag A (13) und dem gemessenen zeitlichen Verlauf der Statorströme i (16) gebildet wird.

Die Ermittlung der auf das Fahrzeug bezogenen Strombelagsverteilung erfolgt dabei mit einer bekannten Streufeldmeßeinrichtung (1) (ETR 29, 7/8 - 1980, S. 587-590). Das in der Schaltungsanordnung 3 gebildete Signal A (13) wird durch die Komponenten A _d , A _q bezüglich des fahrzeug­ seitigen Koordinatensystems d, q beschrieben (Abb. 4). Dabei ergibt sich für den allgemeinen Fall ein Winkel α _i des Strombelags A bezüglich der Fahrzeuglage P . Die auf dem Fahrzeug ermittelten Signale werden mit der Übertragungseinrichtung 5 dem ortsfesten Anlagenteil zugeführt.

Mit der Strommeßanordnung 6 werden die vom Wechselrichter 7 gelieferten Wechselströme 15 erfaßt und nach einer Koordinatenwandlung in 8 als Stromvektor i (16) im ortsfesten α, β-Koordinatensystem dargestellt. Durch Division (9) der Größen 13 und 16 (Gleichung 1) ergibt sich das von der Amplitude des Stromes bzw. Strombelages unabhängige Lagesignal P (17), das bezüglich des α, β-Koordinatensystems um einen Winkel R = ω t + α _i gedreht ist.

Das von der Nutenzähleinrichtung (2) in der Schaltungsanordnung 4 gebil­ dete Lagesignal N (14) weist bezüglich des Lagesignals P (17) die Winkel­ abweichung R - τ ≠ 0 auf. Eine Phasenkorrektur des Signales N auf das Signal P erfolgt dadurch, daß der zur Bildung des Lagesignals L (18) verwendete Zähler 11 das Signal P periodisch zu Null gesetzt wird.

Bei nicht vorhandenem Wicklungsstrom i und Strombelag A ist das Signal P nicht verfügbar. Erfolgt ein selbsttätiges Rücksetzen des Zählers 11 bei einem Zählerstand, der gerade einer Wicklungsperiode entspricht, so beschreibt das Signal L (18) dann eine dem Signal P entsprechende Lage, wenn keine Nutungsstörungen auftreten.

Eine weitere Korrekturmöglichkeit des Lagesignals N (14) ist in Abb. 2 dargestellt.

Die mit der Strommeßeinrichtung 6 der Spannungsmeßeinrichtung 19 erfaßten elektrischen Größen der Langstatorwicklung werden als Signale 15, 20 einer Modellschaltung 21 zugeführt. Das Ausgangssignal der Modell­ schaltung ist bei einem sychronen Linearmotor die vom Fahrzeug induzierte Spannung u _p (22), deren zeitlicher Verlauf durch den Lagewinkel R be­ schrieben wird. Eine Phasenkorrektur des Signales N auf das Signal u _p erfolgt dadurch, daß der zur Bildung des Lagesignals L (18) verwendete Zähler 11 durch das Signal u periodisch zu Null gesetzt wird. Das zur Phasenkorrektur verwendete Signal u _p (22) ist auch bei fehlendem Stator­ strombelag verfügbar.

Eine punktförmige Korrektur des Lagesignales N (14) erfolgt durch eine fahrzeugseitige Sondeneinrichtung 24 entsprechend der Darstellung in Abb. 3.

Von einem in definiertem Bezug zur Langstatorwicklung angeordneten passivem Geberteil 25 wird in der aktiven Sondeneinrichtung 24 ein Impuls I (26) ausgelöst. Das Rücksetzen des Zählers 11 erfolgt selbsttätig durch das Signal N (14) mit einer der Langstatorwicklung entsprechenden Perio­ dizität und zusätzlich durch den Impuls I (26). Dabei ist es zweckmäßig, die fahrzeugseitigen passiven Geberteile 25 so anzuordnen, daß in der Statornutung auftretende Diskontinuitäten eng eingegrenzt sind. Hierdurch wird erreicht, daß auftretende Lagefehler sich nur örtlich begrenzt auswirken können.

Claims (4)

1. Einrichtung zur berührungslosen Ermittlung des Lagesignals eines durch einen Langstator-Linearmotor angetriebenen Körpers, dadurch gekennzeich­ net, daß am Fahrzeug eine Nutenmeßeinrichtung (2) zur Erzeugung eines mit der Nutteilung periodischen Signals vorgesehen ist, die an einen das Lagesignal bildenden Zähler (11) angeschlossen ist, der zur Orientierung des Lagesignals an die Langstator-Wicklungsverteilung durch ein mit diesem in Beziehung stehendes Korrektursignal zurücksetzbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Korrek­ tursignal die auf dem Fahrzeug mit einer Sonde ermittelte Zuordnung zum Statorstrombelag sowie der meßbare zeitliche Verlauf der Statorwick­ lungsströme herangezogen wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Korrek­ tursignal die in einem Streckmodell aus den meßbaren elektrischen Größen Spannung und Strom errechnete, vom Fahrzeug induzierte Spannung herange­ zogen wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Korrek­ tursignal ein impulsförmiges Signal herangezogen wird, welches entsteht aus dem Zusammenwirken einer weiteren fahrzeugseitigen Sonde (24) und an dem Fahrweg angebrachten passiven Geberteilen (25), wobei diese so angeordnet sind, daß ein örtlich definierter Bezug zur Statorwicklung gegeben ist.