EP3087668A1 - Verfahren und vorrichtung zum bremsen eines rotierenden elementes einer anordnung sowie anordnung mit einer derartigen vorrichtung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bremsen eines rotierenden elementes einer anordnung sowie anordnung mit einer derartigen vorrichtung

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Publication number
EP3087668A1
EP3087668A1 EP14809611.8A EP14809611A EP3087668A1 EP 3087668 A1 EP3087668 A1 EP 3087668A1 EP 14809611 A EP14809611 A EP 14809611A EP 3087668 A1 EP3087668 A1 EP 3087668A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control device
rotor
stator
electrical
determined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14809611.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Ingo MEIER
Andreas Böhm
Ingo Hahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP3087668A1 publication Critical patent/EP3087668A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P15/00—Arrangements for controlling dynamo-electric brakes or clutches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H02P21/08—Indirect field-oriented control; Rotor flux feed-forward control
    • H02P21/09—Field phase angle calculation based on rotor voltage equation by adding slip frequency and speed proportional frequency

Definitions

  • the invention relates to a method for braking a rotating element of an arrangement, in which a rotor of a rotating eddy current brake is non-rotatably connected to the rotating element, in which a stator of the rotating Eddy current brake is supported on the arrangement and in the braking operation, an exciting coil of the stator is fed by a controlled by a control command of a control device electrical energy source with three-phase current that a rotating field of the stator rotates at an electrical angular velocity.
  • the invention also relates to a device for braking a rotating element of an arrangement with a rotating eddy current brake which has a rotor that can be connected in a rotationally fixed manner to the rotating element and a stator which can be supported on the device, and with an electrical energy source regulated by a regulating command of a regulating device, which is adapted to feed in the braking operation, an excitation coil arrangement of the stator with three-phase current such that a rotating field of the stator rotates at an electrical angular velocity.
  • the invention further relates to an arrangement with a rotating element and with a generic device for braking the rotating element.
  • a generic method and a generic device are known for example from the document DE 200 03 579 U1.
  • the invention is based on the object to further optimize the braking operation.
  • This object is achieved in the method according to the invention in that by means of a control command effected adjustment of the electrical angular velocity of the rotating field of the stator, the instantaneous difference between a instantaneous electrical angular velocity of the rotor and the set electrical angular velocity of the rotating field of the stator to one of the control device predetermined or determined by the controller setpoint is controlled.
  • control device of the device according to the invention is suitably designed, by means of a control command effected adjustment of the electrical angular velocity of the rotating field of the stator, the momentary difference between a current electrical angular velocity of the rotor and the set electrical angular velocity of the rotating field of the stator to one of the control device predetermined or determined by the control device setpoint.
  • an instantaneous electrical braking torque of the rotor is regulated by a setting of the three-phase current in the stator by means of the control command to a braking torque setpoint predetermined by the control device or determined by the control device.
  • control device is suitably designed, by means of the control command caused adjustment of the three-phase current in the stator a momentary electrical braking torque of the rotor to one of the control device predetermined or determined by the control device
  • a sensor device is designed to determine rotational speed values of the rotor by means of redundant rotational speed sensors and if a control device is designed to determine from the rotational speed actual values a momentary rotational speed value from which the current rotational speed values are determined.
  • tane electrical angular velocity of the rotor according to the following relationship: is derivable, where p is the number of poles of the exciting coil assembly.
  • phase current values are determined by current meters of the sensor device and if an instantaneous three-phase current is determined from the phase current actual values by means of the control device, from the amplitude of which the instantaneous electrical braking torque of the rotor follows the following relationship: is derivable, wherein the electrical inductance of the
  • the sensor device is adapted to determine current actual values by means of current meters, and if the control device is designed to determine from the Phasenstromist staple a current three-phase current, from the amplitude of the instantaneous electrical braking torque of the rotor according to the following relationship: is derivable, wherein the electrical inductance of the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an inventive arrangement with a rotating element and with a device according to the invention for braking the rotating element, which comprises a control device.
  • the inventive arrangement 1 shown in FIG. 1 is a rail vehicle.
  • the rail vehicle is provided with rotating elements 2 in the form of shafts, of which only one is shown in FIG. Each of these waves forms a wheel axle to which two wheels 3 are attached.
  • the shafts are rotatably supported by wheel bearings (not shown here) on a bogie 4 of the rail vehicle, which is only partially shown here.
  • the rail vehicle is further provided with a device according to the invention for braking at least one of the shafts, which as a whole is denoted by 5 in FIG.
  • the device 5 comprises at least one rotating eddy current brake 6.
  • a rotor 7 of the rotating eddy current brake 6 is connected in a rotationally fixed manner to the shaft shown.
  • a stator 8 of the rotating eddy current brake 6 is supported by means of a torque arm 9 on the bogie 4 of the rail vehicle.
  • the stator 8 has an excitation coil arrangement 10, which is shown only schematically here.
  • the device 5 according to the invention comprises an electrical energy source 11, a sensor device 12, a control device 13 and a control device 14, wherein the control device 14 controls the electrical energy source 11 by a control command R.
  • the electrical energy source 11 has an inverter 17 connected to an input network 16 via an electrical connection 15.
  • the input network 16 is in this case, for example, formed by the AC onboard electrical system of the rail vehicle.
  • the converter 17 here comprises, by way of example, a rectifier 18 and an inverter 19 connected downstream of the rectifier.
  • the electrical energy source could also include a converter connected to a DC battery, which comprises a step-up converter and a downstream inverter.
  • the converter 17 provides a voltage or current and frequency-variable feed system for the excitation coil arrangement 10 of the stator 8 of the eddy current brake 6.
  • the inverter 17 receives from the control device 14 via a Anêtpfad 20.
  • the drive path 20 may be formed by a control line or by a plurality of control lines.
  • the eddy current brake 6 is rotationally energized and regulated field-oriented.
  • the three-phase current is here known in the art as a vector in
  • the control device 14 shown here is designed in such a way that the adjustment of the electrical angular velocity is effected by means of the control command R. of the rotating field of the stator 8 - the instantaneous difference between a current electrical angular velocity of the rotor 7 and the set electrical angular velocity the rotational field of the stator 8 to a setpoint determined here by the control device 14 gere gere
  • the control device 13 has two independent control devices 24, 25 in the form of brake control devices, which are connected via a data bus 26 to a central vehicle control 27. To determine the setpoint, before
  • control device 14 of the control device 13 via a connection 30, a control difference be specified. Alternatively, it could also be provided to deposit this control difference at a memory location in the control device 14.
  • the sensor device 12 has axle-wise two redundant, the number of revolutions of the wheel axle counting speed sensor 31, 32, by means of which actual speed values of the rotatably connected to the wheel axle rotor 7 can be determined.
  • the actual speed values are read in via connections 33, 34 from the two independent control devices 24, 25 of the control device 13.
  • the control device 13 determines from the two actual values a mo-
  • the control device 14 derives by means of an internal logic 36 from the speed value the instantaneous electrical angular velocity of the rotor 7 according to the following together
  • p is the number of poles of the excitation coil assembly 10, which is also determined before the braking operation and stored at a memory location 37 in the control device 14.
  • the setpoint determines the control device 14 by means of an internal logic 38 preselectable according to one of the following relationships:
  • the conversion of the angular velocity determined by the internal logic 39 in the rule command R is done by a controller 40 of the control device, which then controls the control command R to the inverter 17.
  • the control device 14 thus regulates the setting of the angular velocity of the rotating field of the stator 8, the instantaneous difference between the instantaneous angular velocity of the rotor 7 and the set angular velocity of the rotating field of the stator 8 to the predetermined desired value
  • control device 14 in the setting of the rotating field of the stator 8 as a setpoint value:
  • the control device 14 shown is also designed in such a way that a current electrical current in the stator 8 is produced by a setting of the three-phase current caused by the control command R. nice braking torque of the rotor 7 to a braking torque setpoint is regulated.
  • control device 14 is supplied with a braking torque setpoint by the control device 13 via a connection 41 given in fixed abc coordinates.
  • control device 13 By means of an internal logic 42 determines the controller 14 from the braking torque setpoint in the fixed abc coordinates the
  • the braking torque setpoint be deposited in the control device 14. But it could also directly the braking torque setpoint be deposited in the control device 14.
  • the device according to the invention 5 may have such further rotationally energized and field-oriented controlled eddy current brakes. It can therefore be provided, for example, that the control device 14 of the device 5 controls the energy source 11 by further control commands to supply exciting coil arrangements of stators of further eddy current brakes with other three-phase currents such that rotating fields of the stators of further eddy current brakes with other electrical Rotate angular velocities. But it is also conceivable to regulate groups of eddy current brakes by a common control command.
  • the sensor device 12 has ammeters 43, 44, 45, by means of which phase current actual values are determined. The phase current actual values are sent via connections 46, 47, 48 transmitted to the control device and are referred to in Figure 1 as a vector in ABC coordinates.
  • Rotor 7 according to the following context: from, where again the stored on the memory electric inductance of the rotor 7 is.
  • Stator 8 is determined by controller 40 and provided to internal logic 51.
  • control device 14 transmits the values determined or stored by it via at least one connection 53-here by way of example-to the control device 13 in order to use these preferably for warning purposes and / or diagnostic purposes and thus damage to the device according to the invention 5 to prevent.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines rotierenden Elementes (2) einer Anordnung (1), bei dem ein Rotor (7) einer rotierenden Wirbelstrombremse (6) drehfest mit dem rotierenden Element (2) verbunden wird, bei dem ein Stator (8) der rotierenden Wirbelstrombremse (6) an der Anordnung (1) abgestützt wird und bei dem im Bremsbetrieb eine Erregerspulenanordnung (10) des Stators (8) von einer durch einen Regelbefehl (R) einer Regeleinrichtung (14) geregelte elektrischen Energiequelle (11) derart mit Drehstrom (iS.dq) gespeist wird, dass ein Drehfeld des Stators (8) mit einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωS) rotiert. Zur Optimierung des Bremsbetriebes wird durch eine mittels des Regelbefehls (R) bewirkte Einstellung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωS) des Drehfeldes des Stators (8) diemomentane Differenz ((ωR - ωS)Ist) zwischen einer momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωR) des Rotors (7)und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwindigkeit (ωS) des Drehfeldes des Stators (8) auf einen der Regeleinrichtung (14) vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung (14) bestimmten Sollwert ((ωR - ωS) Soll) geregelt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung (5) zum Bremsen eines rotierenden Elementes (2) einer Anordnung (1) und eine Anordnung (1) mit einer derartigen Vorrichtung (5).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bremsen eines rotierenden Elementes einer Anordnung sowie Anordnung mit einer derartigen Vorrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines rotierenden Elementes einer Anordnung, bei dem ein Rotor einer rotierenden Wirbelstrombremse drehfest mit dem rotierenden Element verbunden wird, bei dem ein Stator der rotierenden Wirbelstrombremse an der Anordnung abgestützt wird und bei dem im Bremsbetrieb eine Erregerspulenanordnung des Stators von einer durch einen Regelbefehl einer Regeleinrichtung geregelten elektrischen Energiequelle derart mit Drehstrom gespeist wird, dass ein Drehfeld des Stators mit einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit rotiert.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Bremsen eines rotierenden Elementes einer Anordnung mit einer rotierenden Wirbelstrombremse, die einen drehfest mit dem rotierenden Element verbindbaren Rotor und einen an der Anordnung ab- stützbaren Stator aufweist, und mit einer durch einen Regelbefehl einer Regeleinrichtung geregelten elektrischen Energiequelle, die geeignet ausgebildet ist, im Bremsbetrieb eine Erregerspulenanordnung des Stators derart mit Drehstrom zu speisen, dass ein Drehfeld des Stators mit einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit rotiert.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung mit einem rotierenden Element und mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung zum Bremsen des rotierenden Elementes .
Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 200 03 579 U1 bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Bremsbetrieb weiter zu optimieren. Gelöst wird diese Aufgabe bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, dass durch eine mittels des Regelbefehls bewirkte Einstellung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators die momentane Differenz zwischen einer mo- mentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators auf einen der Regeleinrichtung vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung bestimmten Sollwert geregelt wird.
Dem entsprechend ist die Regeleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet ausgebildet, durch eine mittels des Regelbefehls bewirkte Einstellung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators die momentane Diffe- renz zwischen einer momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators auf einen der Regeleinrichtung vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung bestimmten Sollwert zu regeln.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn vor dem Bremsbetrieb der elektrische Widerstand und die elektrische Induktivität des Rotors bestimmt werden und wenn der Sollwert
entsprechend einem der folgenden Zusammenhänge:
oder
oder
oder ermittelt wird, wobei eine der Regeleinrichtung vorgegebene oder in der Regeleinrichtung hinterlegte Regeldifferenz ist. Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch eine mittels des Regelbefehls bewirkte Einstellung des Drehstromes im Stator ein momentanes elektrisches Bremsmoment des Rotors auf einen der Regeleinrichtung vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung bestimmten Bremsmomentsollwert geregelt.
Entsprechend wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Regeleinrichtung geeignet ausgebildet ist, durch eine mittels des Regelbefehls bewirkte Einstellung des Drehstromes im Stator ein momentanes elektri- sches Bremsmoment des Rotors auf einen der Regeleinrichtung vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung bestimmten
Bremsmomentsollwert zu regeln.
Weiterhin wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei dem er- findungsgemäßen Verfahren mittels redundanter Drehzahlgeber einer Sensoreinrichtung Drehzahlistwerte des Rotors ermittelt werden und wenn mittels einer Steuereinrichtung aus den Drehzahlistwerten ein momentaner Drehzahlwert bestimmt wird, aus dem die momentane elektrische Winkelgeschwindigkeit des Ro- tors gemäß dem folgenden Zusammenhang:
ableitbar ist, wobei p die Polanzahl der Erregerspulenanord- nung ist.
Es wird entsprechend als vorteilhaft angesehen, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Sensoreinrichtung geeignet ausgebildet ist, mittels redundanter Drehzahlgeber Drehzahl- istwerte des Rotors zu ermitteln und wenn eine Steuereinrichtung geeignet ausgebildet ist, aus den Drehzahlistwerten einen momentanen Drehzahlwert zu bestimmen, aus dem die momen- tane elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors gemäß dem folgenden Zusammenhang: ableitbar ist, wobei p die Polanzahl der Erregerspulenanordnung ist.
Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei dem erfin- dungsgemäßen Verfahren mittels Strommessern der Sensoreinrichtung Phasenstromistwerte ermittelt werden und wenn mittels der Regeleinrichtung aus den Phasenstromistwerten ein momentaner Drehstrom bestimmt wird, aus dessen Amplitude das momentane elektrische Bremsmoment des Rotors nach folgendem Zusammenhang: ableitbar ist, wobei die elektrische Induktivität des
Rotors ist und wobei die Koppelinduktivität zwischen Ro
tor und Stator ist.
Entsprechend wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Sensoreinrichtung geeignet ausgebildet ist, mittels Strommessern Phasenstromistwerte zu ermitteln, und wenn die Regeleinrichtung geeignet ausgebildet ist, aus den Phasenstromistwerten einen momentanen Drehstrom zu bestimmen, aus dessen Amplitude das momentane elektrische Bremsmoment des Rotors nach folgendem Zusammenhang: ableitbar ist, wobei die elektrische Induktivität des
Rotors ist und wobei die Koppelinduktivität zwischen Ro
tor und Stator ist. Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figur 1 näher erläutert. Die
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfin- dungsgemäßen Anordnung mit einem rotierenden Element und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bremsen des rotierenden Elementes, die eine Regeleinrichtung umfasst. Bei der in der Figur 1 gezeigten erfindungsgemäßen Anordnung 1 handelt es sich um ein Schienenfahrzeug. Das Schienenfahrzeug ist mit rotierenden Elementen 2 in Form von Wellen versehen, von denen in der Figur 1 nur eine dargestellt ist. Jede dieser Wellen bildet eine Radachse, an der jeweils zwei Räder 3 befestigt sind. Die Wellen sind über hier nicht gezeigte Radlager drehbar an einem hier nur teilweise dargestellten Drehgestell 4 des Schienenfahrzeugs gehalten ist. Das Schienenfahrzeug ist weiterhin mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bremsen zumindest einer der Wellen verse- hen, die in der Figur 1 als Ganzes mit 5 bezeichnet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 umfasst zumindest eine rotierende Wirbelstrombremse 6. Ein Rotor 7 der rotierenden Wirbelstrombremse 6 ist drehfest mit der gezeigten Welle ver- bunden. Ein Stator 8 der rotierenden Wirbelstrombremse 6 ist mittels einer Drehmomentstütze 9 am Drehgestell 4 des Schienenfahrzeugs abgestützt. Der Stator 8 weist eine hier nur schematisch dargestellte Erregerspulenanordnung 10 auf. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 eine elektrische Energiequelle 11, eine Sensoreinrichtung 12, eine Steuereinrichtung 13 und eine Regeleinrichtung 14, wobei die Regeleinrichtung 14 die elektrische Energiequelle 11 durch einen Regelbefehl R ansteuert.
Die elektrische Energiequelle 11 weist hier beispielhaft einen über eine elektrische Verbindung 15 an ein Eingangsnetz 16 angeschlossenen Umrichter 17 auf. Das Eingangsnetz 16 ist dabei beispielsweise vom Wechselspannungsbordnetz des Schienenfahrzeugs gebildet. Der Umrichter 17 umfasst hier beispielhaft einen Gleichrichter 18 und einen dem Gleichrichter nachgeschalteten Wechselrichter 19.
Alternativ hierzu könnte die elektrische Energiequelle auch einen an eine Gleichstrom-Batterie angeschlossenen Umrichter aufweisen, der einen Hochsetzsteller und einen nachgeschalteten Wechselrichter umfasst.
Mit dem Umrichter 17 ist ein hinsichtlich Spannung bzw. Strom sowie Frequenz variables Speisesystem für die Erregerspulenanordnung 10 des Stators 8 der Wirbelstrombremse 6 bereitgestellt.
Zur Steuerung dieses Speisesystems dient der Regelbefehl R, den der Umrichter 17 von der Regeleinrichtung 14 über einen Ansteuerpfad 20 empfängt. Der Ansteuerpfad 20 kann von einer Steuerleitung oder auch von mehreren Steuerleitungen gebildet sein.
Die an den Umrichter 17 über Anschlussleitungen 21, 22, 23 angeschlossene Erregerspulenanordnung 10 des Stators 8 der Wirbelstrombremse 6 wird hier im Bremsbetrieb durch den an das Eingangsnetz 16 angeschlossenen Umrichter 17 mit einem vom Regelbefehl R abhängigen Drehstrom derart gespeist,
dass ein Drehfeld des Stators 8 mit einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit rotiert. Damit ist die Wirbelstrombremse 6 drehbestromt und feldorientiert geregelt. Der Drehstrom ist hier in dem Fachmann bekannter Weise als Vektor in
feldorientierten dq-Koordinaten angegeben.
Die gezeigte Regeleinrichtung 14 ist dabei so ausgebildet, dass - durch die mittels des Regelbefehls R bewirkte Einstel- lung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators 8 - die momentane Differenz zwischen einer momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors 7 und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwin- digkeit des Drehfeldes des Stators 8 auf einen hier durch die Regeleinrichtung 14 bestimmten Sollwert gere
gelt wird. Die Steuereinrichtung 13 weist zwei unabhängige Steuergeräte 24, 25 in Form von Bremssteuergeräten auf, die über einen Datenbus 26 an eine zentrale Fahrzeugsteuerung 27 angeschlossen sind. Zur Bestimmung des Sollwertes werden vor dem
Bremsbetrieb der elektrische Widerstand und die elektri
sche Induktivität des Rotors 7 bestimmt und an Speicher
plätzen 28, 29 in der Regeleinrichtung 14 hinterlegt. Außerdem kann der Regeleinrichtung 14 von der Steuereinrichtung 13 über eine Verbindung 30 eine Regeldifferenz vorgegeben werden. Alternativ könnte aber auch vorgesehen sein, diese Regeldifferenz an einem Speicherplatz in der Regeleinrichtung 14 zu hinterlegen. Die Sensoreinrichtung 12 weist achsweise zwei redundante, die Anzahl der Umdrehungen der Radachse zählende Drehzahlgeber 31, 32 auf, mittels derer Drehzahlistwerte des mit der Radachse drehfest verbundenen Rotors 7 ermittelt werden .
Die Drehzahlistwerte werden über Verbindungen 33, 34 von den zwei unabhängigen Steuergeräten 24, 25 der Steuereinrichtung 13 eingelesen. Die Steuereinrichtung 13 bestimmt aus den beiden Istwerten einen mo-
mentanen Drehzahlwert und übermittelt diesen über eine Verbindung 35 an die Regeleinrichtung 14.
Die Regeleinrichtung 14 leitet mittels einer internen Logik 36 aus dem Drehzahlwert die momentane elektrische Winkel- geschwindigkeit des Rotors 7 gemäß dem folgenden Zusammen
hang :
ab, wobei p die Polanzahl der Erregerspulenanordnung 10 ist, die ebenfalls vor dem Bremsbetrieb ermittelt und an einem Speicherplatz 37 in der Regeleinrichtung 14 hinterlegt ist.
Den Sollwert ermittelt die Regeleinrichtung 14 mittels einer internen Logik 38 vorwählbar entsprechend einem der folgenden Zusammenhänge:
oder
oder
oder
Anhand der momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors 7 und des Sollwertes ermittelt die Regeleinrichtung 14 mittels einer internen Logik 39 die elekt- rischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators 8, die mittels des Regelbefehls einzustellen ist, damit die momentane Differenz auf den Sollwert
gebracht wird. Die Umwandlung der mittels der internen Logik 39 ermittelten Winkelgeschwindigkeit in den Regelbefehl R erfolgt durch einen Regler 40 der Regeleinrichtung, der dann den Regelbefehl R an den Umrichter 17 aussteuert. Die Regeleinrichtung 14 regelt also über die Einstellung der Winkelgeschwindigkeit des Drehfeld des Stators 8 die momentane Differenz zwischen der momentanen Winkelgeschwindigkeit des Rotors 7 und der eingestellten Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators 8 auf den vor- gegebenen Sollwert
Untersuchungen haben gezeigt, dass zwischen der Kippwinkelgeschwindigkeit des Rotors 7 - also der Winkelgeschwin
digkeit des Rotors 7, bei der sein Kippmoment auf
tritt - sowie dem Widerstand der Rotors 7 und der elektrischen Induktivität des Rotors 7 folgender Zusammenhang besteht :
Besonders vorteilhaft ist es daher, wenn die Regeleinrichtung 14 bei der Einstellung des Drehfeldes des Stators 8 als Sollwert den Wert:
oder den Wert
berücksichtigt. Denn dann wird die Kippwinkelgeschwindigkeit des Rotors 7 dynamisch auf die aktuell bestimmte elekt- rische Winkelgeschwindigkeit des Rotors 7 eingestellt, so
dass bei jeder beliebigen elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors 7 durch entsprechende dynamische Nachführung der Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators 8 das
Kippmoment erreicht werden kann. Dies ermöglicht in
vorteilhafter Weise effektive Bremsungen bis in den Stillstand des Schienenfahrzeugs .
Die gezeigte Regeleinrichtung 14 ist außerdem so ausgebildet, dass durch eine mittels des Regelbefehls R bewirkte Einstel- lung des Drehstromes im Stator 8 ein momentanes elektri- sches Bremsmoment des Rotors 7 auf einen Bremsmomentsollwert geregelt wird.
Der Regeleinrichtung 14 wird dazu bei der gezeigten erfin- dungsgemäßen Anordnung 5 von der Steuereinrichtung 13 über eine Verbindung 41 ein Bremsmomentsollwert in ortsfesten abc-Koordinaten vorgegeben. Mittels einer internen Logik 42 bestimmt die Regeleinrichtung 14 aus dem Bremsmomentsollwert in den ortsfesten abc-Koordinaten den
Bremsmomentsollwert in den feldorientierten dq-
Koordinaten .
Alternativ könnte der Bremsmomentsollwert der Regel
einrichtung 14 vorgegeben werden.
Ferner könnte alternativ der Bremsmomentsollwert in der Regeleinrichtung 14 hinterlegt sein. Es könnte aber auch direkt der Bremsmomentsollwert in der Regeleinrichtung 14 hinterlegt sein.
Neben der gezeigten drehbestromten und feldorientiert geregelten Wirbelstrombremse 6 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 5 weitere derartige drehbestromte und feldorientiert geregelte Wirbelstrombremsen aufweisen. Es kann also beispiels- weise vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung 14 der erfindungsgemäße Vorrichtung 5 die Energiequelle 11 durch weitere Regelbefehle regelt, um auch Erregerspulenanordnungen von Statoren der weiteren Wirbelstrombremsen mit weiteren Drehströmen derart zu speisen, dass Drehfelder der Statoren der weiteren Wirbelstrombremsen mit weiteren elektrischen Winkelgeschwindigkeiten rotieren. Es ist aber auch denkbar Gruppen der Wirbelstrombremsen durch einen gemeinsamen Regelbefehl zu regeln. Außerdem weist die Sensoreinrichtung 12 Strommesser 43, 44, 45 auf, mittels derer Phasenstromistwerte ermittelt werden. Die Phasenstromistwerte werden über Verbindungen 46, 47, 48 an die Regeleinrichtung übermittelt und sind in der Figur 1 als Vektor in abc-Koordnaten bezeichnet.
Aus den Phasenstromistwerten bestimmt die Regelein
richtung 14 mittels einer internen Logik 49 einen momentanen Drehstrom in den dq-Koordinaten und mittels einer in
ternen Logik 50 dessen Amplitude
Aus der Amplitude des momentanen Drehstromes
leitet die Regeleinrichtung 14 dann mittels einer internen Logik 51 das momentane elektrische Bremsmoment des
Rotors 7 nach folgendem Zusammenhang: ab, wobei wieder die am Speicherplatz hinterlegte elektrische Induktivität des Rotors 7 ist. Dabei ist die Kop
pelinduktivität zwischen Rotor 7 und Stator 8, die ebenfalls vor dem Bremsbetrieb ermittelt und an einem Speicherplatz 52 in der Regeleinrichtung 14 hinterlegt wurde. Die momentane Differenz zwischen der momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Rotors 7 und der eingestellten
elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des
Stators 8 wird vom Regler 40 bestimmt und der internen Logik 51 bereitgestellt.
Abschließend sei noch angemerkt, dass die Regeleinrichtung 14 die von ihr bestimmten oder in ihr hinterlegten Werte über zumindest eine Verbindung 53 - hier beispielhaft - an die Steuereinrichtung 13 übermittelt, um diese vorzugsweise für Warnzwecke und/oder Diagnosezwecke zu nutzen und damit Schäden der erfindungsgemäßen Vorrichtung 5 vorzubeugen.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Bremsen eines rotierenden Elementes (2) einer Anordnung ( 1 ) ,
bei dem ein Rotor (7) einer rotierenden Wirbelstrombremse (6) drehfest mit dem rotierenden Element
(2) verbunden wird,
bei dem ein Stator (8) der rotierenden Wirbelstrombremse (6) an der Anordnung (1) abgestützt wird und
bei dem im Bremsbetrieb eine Erregerspulenanordnung (10) des Stators (8) von einer durch einen Regelbefehl (R) einer Regeleinrichtung (14) geregelten elektrischen Energiequelle (11) derart mit Drehstrom gespeist wird,
dass ein Drehfeld des Stators (8) mit einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit rotiert,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s durch eine mittels des Regelbefehls (R) bewirkte Einstellung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators (8) die momentane Differenz
zwischen einer momentanen elektrischen Winkelge
schwindigkeit (COR) des Rotors (7) und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators (8) auf einen der Regeleinrichtung (14) vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung (14) bestimmten Sollwert geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s vor dem Bremsbetrieb der elektrische Widerstand und
die elektrische Induktivität des Rotors bestimmt
werden und
dass der Sollwert entsprechend einem der folgenden Zusammenhänge:
oder oder
oder ermittelt wird,
wobei eine der Regeleinrichtung (14) vorgegebene
oder in der Regeleinrichtung (14) hinterlegte Regeldifferenz ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s durch eine mittels des Regelbefehls (R) bewirkte Einstellung des Drehstromes im Stator (8) ein momentanes
elektrisches Bremsmoment des Rotors (7) auf ei
nen der Regeleinrichtung (14) vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung (14) bestimmten Bremsmomentsollwert
geregelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mittels redundanter Drehzahlgeber (31, 32) einer Sensoreinrichtung (12) Drehzahlistwerte des Ro
tors (7) ermittelt werden und dass mittels einer Steuereinrichtung (13) aus den Drehzahlistwerten
ein momentaner Drehzahlwert bestimmt wird,
aus dem die momentane elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors (7) gemäß dem folgenden Zusammenhang:
ableitbar ist,
wobei p die Polanzahl der Erregerspulenanordnung (10) ist
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s mittels Strommessern der Sensoreinrichtung (12) Phasen- stromistwerte ermittelt werden und dass mittels der Regeleinrichtung (14) aus den Phasenstromistwerten
ein momentaner Drehstrom bestimmt
wird, aus dessen Amplitude das momentane elektrische Bremsmoment des Rotors (7) nach folgendem
Zusammenhang :
ableitbar ist,
wobei die elektrische Induktivität des Rotors (7) ist und wobei die Koppelinduktivität zwischen Rotor (7)
und Stator (8) ist.
6. Vorrichtung (5) zum Bremsen eines rotierenden Elementes (2) einer Anordnung (1)
mit einer rotierenden Wirbelstrombremse (6), die einen drehfest mit dem rotierenden Element (2) verbindbaren Rotor (7) und einen an der Anordnung (1) abstützbaren Stator (8) aufweist, und
mit einer durch einen Regelbefehl (R) einer Regeleinrichtung (14) geregelten elektrischen Energiequelle (11), die geeignet ausgebildet ist, im Bremsbetrieb eine Erregerspulenanordnung (10) des Stators (8) derart mit Drehstrom
zu speisen, dass ein Drehfeld des Stators (8) mit
einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit rotiert,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Regeleinrichtung (14) geeignet ausgebildet ist, durch eine mittels des Regelbefehls (R) bewirkte Einstellung der elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators (8) die momentane Differenz zwischen einer momentanen elektrischen Winkelgeschwindigkeit
des Rotors (7) und der eingestellten elektrischen Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes des Stators (8) auf einen der Regeleinrichtung (14) vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung (14) bestimmten Sollwert
zu regeln.
7. Vorrichtung (5) nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Regeleinrichtung (14) geeignet ausgebildet ist, durch eine mittels des Regelbefehls (R) bewirkte Einstellung de Drehstromes im Stator (8) ein momentanes elektri
sches Bremsmoment des Rotors (7) auf einen der Regeleinrichtung (14) vorgegebenen oder durch die Regeleinrichtung (14) bestimmten Bremsmomentsollwert
zu regeln.
8. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Sensoreinrichtung (12) geeignet ausgebildet ist, mit tels redundanter Drehzahlgeber (31, 32) Drehzahlistwerte des Rotors (7) zu ermitteln, und dass ei
ne Steuereinrichtung (13) geeignet ausgebildet ist, aus den Drehzahlistwerten einen momentanen Drehzahlwert zu bestimmen, aus dem die momentane elektrische Winkelgeschwindigkeit des Rotors (7) gemäß dem folgenden Zusammenhang:
ableitbar ist,
wobei p die Polanzahl der Erregerspulenanordnung (10) ist
9. Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Sensoreinrichtung (12) geeignet ausgebildet ist, mittels Strommessern Phasenstromistwerte zu ermit
teln, und dass die Regeleinrichtung (14) geeignet ausgebildet ist, aus den Phasenstromistwerten einen
momentanen Drehstrom zu bestimmen, aus dessen Amplitude das momentane elektrische Bremsmoment des Rotors (7) nach folgendem Zusammenhang:
ableitbar ist, wobei die elektrische Induktivität des Rotors (7) ist
und wobei die Koppelinduktivität zwischen Rotor (7) und Stator (8) ist.
10. Anordnung (1), insbesondere Schienenfahrzeug, mit einem rotierenden Element (2), insbesondere einer rotierenden Welle, und mit einer Vorrichtung (5) zum Bremsen des rotierenden Elementes (2),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Vorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 5 bis 8 ausgebildet ist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3154158B1 (de) 2015-10-09 2020-04-15 AVL List GmbH Hysteresemotorbremse
AT522279B1 (de) 2019-03-26 2020-12-15 Avl List Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung, Computerprogrammprodukt, Antriebsvorrichtung sowie Kraftfahrzeug

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1291231A1 (de) * 2000-06-13 2003-03-12 Central Japan Railway Company Regenerative bremse

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2553319B2 (ja) * 1994-06-17 1996-11-13 株式会社東芝 可変速発電電動装置
DE20003579U1 (de) 2000-02-29 2000-05-25 Palme, Klaus, 91088 Bubenreuth Bremssystem zum Abbremsen von Rädern motorgetriebener Fahrzeuge
US6619760B1 (en) * 2002-03-07 2003-09-16 Visteon Global Technologies, Inc. Closed-loop control algorithm for an eddy current braking system
DE102005039643B4 (de) * 2005-08-17 2007-08-02 Siemens Ag Regalbediengerät
EP1951542A4 (de) * 2005-11-09 2010-11-03 Evans Electric Pty Ltd Fahrzeugantriebssystem
JP5260382B2 (ja) * 2009-03-30 2013-08-14 公益財団法人鉄道総合技術研究所 渦電流ブレーキの制御装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1291231A1 (de) * 2000-06-13 2003-03-12 Central Japan Railway Company Regenerative bremse

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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