DE4441757B4 - Method for transmitting data from a moving part of a long stator drive to stationary devices of the long stator drive - Google Patents

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    • G08C19/00Electric signal transmission systems
    • G08C19/38Electric signal transmission systems using dynamo-electric devices

Abstract

Verfahren zur Regelung eines Fahrzeugantriebs, der einen stationäre Statorwicklungen aufweisenden Langstator und im Fahrzeug angeordnete Erregermagnete umfasst,
wobei Daten vom Fahrzeug zur Regelung der Antriebsströme einer Drehstromversorgung übertragen werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Daten über in den Erregermagneten erzeugte Wechselfelder durch Induktion von Spannungen im Langstator übertragen und
dass anhand der Daten die den Langstator speisenden Ströme der Drehstromversorgung in Betrag, Phase und Frequenz geregelt werden.
Method for controlling a vehicle drive, comprising a stator having stationary stator windings and arranged in the vehicle excitation magnets,
wherein data is transmitted from the vehicle to control the drive currents of a three-phase power supply,
characterized,
that the data transmitted via induced fields in the exciter magnet by induction of voltages in the long stator and
in that, based on the data, the currents of the three-phase supply supplying the long stator are regulated in magnitude, phase and frequency.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übermittlung von Daten von einem beweglichen Teil eines Langstatorantriebs zu stationären Einrichtungen des Langstatorantriebs, vgl. DE 37 22 295 A1 , DE 31 40 169 C2 .The invention relates to a method for transmitting data from a moving part of a long stator drive to stationary devices of the long stator drive, cf. DE 37 22 295 A1 . DE 31 40 169 C2 ,

Die Übermittlung von Daten zwischen einem beweglichen Teil eines Langstatorantriebs und seinen stationären Einrichtungen erfolgt im bekannten Fall über Datenleitungen. Dies ist jedoch sehr aufwendig.The transmission of data between a moving part of a long stator drive and his stationary Facilities takes place in the known case via data lines. This is but very expensive.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren anzugeben, bei dem zum Betrieb eines Langstatorantriebs in allen Geschwindigkeitsbereichen keine Datenübertragungseinrichtungen zwischen dem beweglichen Teil und den stationären Einrichtungen erforderlich sind.task the present invention is therefore to provide a method when operating a long stator drive in all speed ranges no data transmission equipment between the moving part and the stationary facilities required are.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.The The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved. Advantageous embodiments of the invention are described in the further claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Daten von dem beweglichen Teil zu den stationären Einrichtungen des Langstatorantriebs durch Erzeugung von Wechselfeldern in den Erregermagneten und Induktion von Spannungen im Langstator übertragen. Damit entfallen zusätzliche Polradwinkel-Erfassungseinrichtungen, insbesondere auch Datenübertragungseinrichtungen vom beweglichen Teil zu den stationären Einrichtungen. Ein derartiges Verfahren ist deshalb besonders vorteilhaft bei Magnetschwebefahrzeugen einsetzbar. Durch die Einsparung von Datenübertragungseinrichtungen zwischen Fahr zeug und Speiseeinrichtung im Unterwerk vereinfacht sich der konstruktive Aufbau erheblich.at the method according to the invention The data from the moving part to the stationary devices Langstatorantriebs by generating alternating fields in the Excitation magnets and induction of voltages transmitted in the long stator. This eliminates additional Polradwinkel detection devices, in particular also data transmission devices from the moving part to the stationary devices. Such a procedure is therefore particularly advantageous in magnetic levitation vehicles used. By saving data transmission equipment simplified between driving tool and feeding device in the substation the constructive structure considerably.

Ein Verfahren nach Anspruch 2 oder 4 ermöglicht – neben der Datenübertragung – im gesamten Geschwindigkeitsbereich – also auch bei 0 km/h – einen Betrieb des Langstatorantriebs ohne Einspeisen von Gleichstrom bzw. von Strom niedriger Frequenz. Damit entfallen auch die notwendigen Trafo-Überbrückungen. Weiterhin ist eine Hochspannungseinspannung oder eine Einspeisung mittels Spannungsquelle konstanter Frequenz (Synchronmaschine) möglich.One The method of claim 2 or 4 allows - in addition to the data transfer - throughout Speed range - so even at 0 km / h - one Operation of the long stator drive without feeding direct current or of low frequency electricity. This eliminates the necessary Transformer bridges. Furthermore, a high voltage clamping or a feed by means of voltage source of constant frequency (synchronous machine) possible.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den weiteren Ansprüchen. Es zeigen:Further Advantages and details of the invention will become apparent from the following Description of an embodiment with reference to the drawings and in conjunction with the other claims. It demonstrate:

1 eine Anordnung von Erregermagneten und Langstator bei einem Magnetschwebefahrzeug, wobei im unteren Teil der örtliche Verlauf des Erregerfeldes zum Zeitpunkt t ≤ t1 dargestellt ist, 1 an arrangement of excitation magnets and long stator in a magnetic levitation vehicle, wherein in the lower part of the local course of the exciter field at time t ≤ t 1 is shown,

2 den zeitlichen Verlauf des Erregerfeldes bei Überlagerung einer konstanten Frequenz fW am Pluspol-Erregermagnet„ 2 the temporal course of the exciter field with superimposition of a constant frequency f W on the positive pole excitation magnet "

3 die induzierten Spannungen bei konstanter Erregerfeld-Frequenz fW bei der Anordnung 1, 3 the induced voltages at constant excitation field frequency f W in the arrangement 1 .

4 den zeitlichen Schubkraftverlauf. 4 the temporal thrust force course.

In 1 ist mit 1 ein dreiphasiger Langstatorantrieb bezeichnet. Der Langstator 1 trägt eine Statorwicklung 2, wobei die Phasen der Statorwicklung 2 mit R und S und T bezeichnet sind. Entlang des Langstators 1 bewegt sich ein Fahrzeug, dessen Fahrtrichtung mit einem Pfeil gekennzeichnet ist. Das Fahrzeug weist Pluspol-Erregermagnete 3 sowie Minuspol-Erregermagnete 4 auf. Ein Pluspol-Erregermagnet 3 sowie ein Minuspol-Erregermagnet 4 definieren zusammen die Länge der Polteilung p.In 1 is with 1 denotes a three-phase long stator drive. The longstator 1 carries a stator winding 2 , wherein the phases of the stator winding 2 with R and S and T are designated. Along the longstator 1 moves a vehicle whose direction is marked with an arrow. The vehicle has positive pole magnet magnets 3 as well as negative pole exciter magnets 4 on. A positive pole magnet 3 and a negative pole excitation magnet 4 together define the length of the pole pitch p.

Wird bei dem in 1 dargestellten Langstatorantrieb dem Tragfeld BT(Magnetgleichfeld) der Erregermagnete bei Stillstand des Fahrzeugs eine Frequenz fW überlagert, dann werden in den Statorwicklungen 2 des Langstators 1 Wechselspannungen induziert. Durch Auswertung dieser Spannungen in der Antriebsregelung im Unterwerk erhält man einen pulsierenden Raumzeiger mit fester Phasenlage (3). Damit kann mittels des vorhandenen Umrichters ein Drehstrom mit folgenden Eigenschaften in den Langstator eingespeist werden:

  • – die Frequenz beträgt fW;
  • – zum Zeitpunkt t0 beträgt der Winkel des Strom-Raumzeigers φ0 bei positiver Schubkraft bzw. φ1 bei negativer Schubkraft,
  • – zum Zeitpunkt t1 beträgt der Winkel des Strom-Raumzeigers φ1 bei positiver Schubkraft bzw. φ0 bei negativer Schubkraft,
  • – die Drehrichtung ist positiv bei positiver Schubkraft und negativ bei negativer Schubkraft.
Will be in the in 1 illustrated Langstatorantrieb the supporting field B T (magnetic field) of the exciter magnets at standstill of the vehicle a frequency f W superimposed, then be in the stator windings 2 of the longstator 1 AC voltages induced. By evaluating these voltages in the drive control in the substation, a pulsating space vector with a fixed phase position is obtained ( 3 ). Thus, by means of the existing converter, a three-phase current with the following properties can be fed into the long stator:
  • The frequency is f W ;
  • - at time t 0 is the angle of the current space vector is φ 0 for positive thrust and φ 1 for negative thrust force,
  • At the time t 1 , the angle of the current space vector φ 1 is at a positive thrust force or φ 0 at a negative thrust force,
  • - The direction of rotation is positive with positive thrust and negative with negative thrust.

Damit bewegt sich der Strom synchron zu einer der Frequenz fW entsprechenden scheinbaren Fahrzeuggeschwindigkeit vW fort. Dieser Betrieb wird im folgenden als scheinsynchron bezeichnet. Den daraus resultierenden Schubkraftverlauf zeigt 4.Thus, the current moves synchronously to an apparent vehicle speed v W corresponding to the frequency f W. This operation is referred to as apparent synchronous in the following. The resulting thrust curve shows 4 ,

Die Wahl der Frequenz fW erfolgt nach folgenden Gesichtspunkten:

  • – fW ist groß genug, um die Tragregelung nicht zu beeinflussen und so groß, daß die Auswirkungen der pulsierenden Kraftwirkung durch die Masse, die Federung und die Dämpfung der Magnetpolaufhängung sowie des Fahrzeugkastens weitgehend weggedämpft werden,
  • – fW ist klein genug, so daß keine unnötig große Blindleistung im Langstator 1 erzeugt wird und der Umrichter frequenzmäßig nicht überbelastet wird.
The choice of the frequency f W is based on the following criteria:
  • - f W is large enough not to affect the carrying control and so large that the effects of the pulsating force effect by the mass, the suspension and the damping of the magnetic pole suspension and the vehicle body are largely damped away,
  • - f W is small enough so that no unnecessarily large Reactive power in the long stator 1 is generated and the frequency converter is not overloaded.

Eine Frequenz die diese Bedingungen erfüllt, ist beispielsweise fW = 200 Hz.A frequency that meets these conditions, for example, f W = 200 Hz.

Nachdem sich das Fahrzeug physikalisch in Bewegung gesetzt hat, addiert sich die der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit vF proportionale Frequenz fF zur Frequenz fW, d. h. die oszillierende Spannung läuft mit fF um. Es können dann zwei Alternativen zum Betreiben des Langstatorantriebs verwendet werden.After the vehicle has been set physically to move, the actual vehicle speed v F adds proportional frequency f F to the frequency f W, that is, the oscillating voltage is running at f F to. Two alternatives for operating the long stator drive can then be used.

Bei der ersten Alternative wird fW erniedrigt, so daß die gesamte Frequenz f = fW + fF konstant bleibt. Dem Strom können dann auch synchrone Anteile überlagert werden. Bei Erhöhung der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit läuft somit der Langstatorantrieb spätestens bei f = fF in den synchronen Betrieb ein.In the first alternative, f W is lowered, so that the total frequency f = f W + f F remains constant. The current can then be superimposed synchronous shares. By increasing the actual vehicle speed of the long stator thus runs the latest one at f = f F to the synchronous operation.

Bei der zweiten Alternative wird der scheinsynchrone Betrieb unter Erhöhung der Speisefrequenz entsprechend f = fW + fF beibehalten. Nach Erreichen einer vorgebbaren Umschaltfrequenz = fU kann auf synchronen Betrieb umgeschaltet werden, vorzugsweise geschieht dies z. B. beim Statorabschnittswechsel.In the second alternative, the translucent synchronous operation is in accordance with f = f + f F W retained by increasing the supply frequency. After reaching a predetermined switching frequency = f U can be switched to synchronous operation, preferably this happens z. B. at Statorabschnittswechsel.

Claims (5)

Verfahren zur Regelung eines Fahrzeugantriebs, der einen stationäre Statorwicklungen aufweisenden Langstator und im Fahrzeug angeordnete Erregermagnete umfasst, wobei Daten vom Fahrzeug zur Regelung der Antriebsströme einer Drehstromversorgung übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über in den Erregermagneten erzeugte Wechselfelder durch Induktion von Spannungen im Langstator übertragen und dass anhand der Daten die den Langstator speisenden Ströme der Drehstromversorgung in Betrag, Phase und Frequenz geregelt werden.Method for controlling a vehicle drive, comprising a stationary stator windings long stator and arranged in the vehicle exciter magnets, wherein data from the vehicle to control the drive currents of a three-phase power supply are transmitted, characterized in that the data generated in the excitation magnet alternating fields by induction of voltages in the long stator and that based on the data, the currents of the three-phase supply supplying the long-stator are regulated in magnitude, phase and frequency. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die übertragenen Daten die in den beabstandeten Statorwicklungen R, S, T induzierten Wechselspannungen sind, anhand derer die den Langstator speisenden Ströme geregelt werden, insbesondere indem aus den induzierten Wechselspannungen ein Raumzeiger mit fester Phasenlage ermittelt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the transferred Data induced in the spaced stator windings R, S, T AC voltages are, by means of which regulated the long stator feeding currents in particular, from the induced AC voltages a space vector with a fixed phase position is determined. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Pluspol-Felder der Erregermagnete mit einer vorgebbaren Frequenz fP und die Minuspol-Felder der Erregermagnete (3, 4) mit einer anderen vorgebaren Frequenz fM überlagert werden, so daß in den stationären Einrichtungen des Langstatorantriebs durch vektorielle Addition der induzierten Spannungsbeträge mit Gewichtung mit dem örtlichen Induktionsverlauf und unter Beachtung des durch die Frequenz gegebenen Vorzeichens sich der Polradspannungs-Raumzeiger ergibt und daraus der Polradwinkel ermittelt wird.The method of claim 2, wherein the positive pole fields of the exciter magnets with a predetermined frequency f P and the negative pole fields of the exciter magnets ( 3 . 4 ) are overlaid with another predetermined frequency f M , so that results in the stationary devices of the Langstatorantriebs by vectorial addition of the induced voltage amounts with weighting with the local induction curve and in consideration of the given by the frequency sign of Polradspannungs space vector, and therefrom the Polradwinkel is determined. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Wechselfeld gleichzeitig als Erregerfeld zur Schubkraftbildung dient.The method of claim 2, wherein the alternating field at the same time serves as exciter field for thrust generation. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pluspol- und Minuspol-Magnete (3, 4) mit einem gemeinsamen Wechselfeld überlagert werden, und wobei a) die Amplitude über dem Pluspol-Magnet (3) maximal ist, wenn die Amplitude über dem Minuspol-Magnet (4) minimal ist und umgekehrt, b) das Wechselfeld zeitlich verstärkt oder unterbrochen wird und c) das Wechselfeld am Pluspol-Magnet (3) nach der Unterbrechung stets mit der gleichen Flanke beginnt, so daß hierdurch das Vorzeichen der Pole bestimmbar ist, d) in den stationären Einrichtungen des Langstatorantriebs durch vektorielle Addition der induzierten Spannungsbeträge mit dem örtlichen Induktionsverlauf und unter Beachtung des nach c) ermittelten Vorzeichens sich der Polradspannungs-Raumzeiger ergibt und daraus der Polradwinkel ermittelt wird.The method of claim 1, wherein the plus pole and minus pole magnets ( 3 . 4 ) are superimposed with a common alternating field, and wherein a) the amplitude across the positive pole magnet ( 3 ) is maximum when the amplitude above the negative pole magnet ( 4 ) is minimal and vice versa, b) the alternating field is amplified or interrupted in time and c) the alternating field at the positive pole magnet ( 3 ) always begins with the same edge after the interruption, so that thereby the sign of the poles is determinable d) in the stationary devices of the long stator drive by vectorial addition of the induced voltage amounts with the local induction curve and observing the c) determined sign of the Polrad voltage space vector results and from the Polradwinkel is determined.
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