JP7433947B2 - ドライブトレインを動作させるための方法および制御ユニット - Google Patents

Description

本発明は、特にポンプまたはコンプレッサとして設計される作動機械を有するドライブトレインを動作させるため、すなわちドライブトレインを始動するため、かつ作動機械を規定される設定回転速度にけん引するための方法であって、ドライブトレインが、一定の回転速度で動作することができる電気機械として設計される主駆動部と、可変回転速度で動作することができる電気機械として設計される補助駆動部と、２つの駆動部と作動機械との間に接続される、固定の機械的変速比を有する速度変調ギアボックスと、を有する方法に関する。さらに、本発明は、制御ユニットに関する。

特に、作動機械をけん引するためにたとえばポンプまたはコンプレッサとして設計される作動機械とともにドライブトレインが始動されるとき、電気機械として設計される駆動部を始動することが慣例から基本的に既に知られており、電気機械は、供給ネットワークへ直接結合して、いわゆる直入れ始動（ＤＯＬ始動）によって、一定の回転速度で動作することができる。そのような直入れ始動では、電気機械として設計される駆動部は、その定格電流を複数回供給ネットワークから引き込み、このために、供給ネットワークの幹線電圧が一時低下する。このために、供給ネットワークは、かなりの負荷を受け、それによって、供給ネットワークに接続される他の消費者の動作が悪影響を受ける場合がある。今日まで、この問題を考慮するため、供給ネットワークまたは駆動部は、結果として、ドライブトレインのために好適に設計されなければならず、この結果として、ドライブトレインのいわゆる定格動作と比較して過剰な寸法決定がなされている。このことによって、高い投資費用、また定格動作における悪い効率の両方がもたらされている。

特許文献１および２から、それぞれ速度変調ギアボックスを有する例示的なドライブトレインが知られている。速度変調ギアボックスは、固定の機械的変速比を有し、作動機械を駆動するために、２つの駆動ユニットと作動機械との間に接続される。

特許文献３から、ドライブトレインを動作させるための方法が知られており、そこでは、一定の回転速度で動作することができる電気主モータ、および可変回転速度で動作することができる電気調整機械が、静止状態から起動され、すなわち回転速度依存制御を利用して、静止状態から起動される。

独国特許出願公開第１０２０１５００６０８４号明細書 独国特許出願公開第１０２０１７１０１６５０号明細書 独国特許出願公開第１０２０１４２２５７３８号明細書

そのようなドライブトレインを始動するための、すなわち主駆動部のための直入れ始動を利用する、新しいタイプの方法が必要であり、その方法では、供給ネットワークまたは主駆動部のいずれかで過剰な寸法決定をする必要がなくなる。この点から開始して、本発明は、ドライブトレインを動作させるための新しいタイプの方法および制御ユニットを作る目的に基づいている。この目的は、請求項１に従ってドライブトレインを動作させるための方法を介して解決される。本発明にしたがった方法は、主駆動部が、供給ネットワークに直接結合して直入れ始動によって始動されるステップを含む。供給ネットワークに直接結合したコンバータの中間接続を受けて、主駆動部と同時に、または主駆動部より前の時点で、または主駆動部より後の時点で補助駆動部が始動される。作動機械の定格回転速度の規定される百分率に対応する、規定される設定回転速度に作動機械をけん引するため、主駆動部は、モータ的に正転モードで少なくとも時々は動作されて、その定格回転速度に加速され、これと平行して、補助駆動部は、モータ的に逆転モードで少なくとも時々は動作される。

本発明にしたがった方法によれば、ドライブトレインの安全な始動、および、作動機械の定格回転速度よりも規定される百分率だけ小さい、作動機械の規定される設定回転速度への作動機械のけん引を行うことができる。この間、主駆動部は、モータ的に正転モードで少なくとも時々は動作され、補助駆動部は、それと時間的に平行してモータ的に逆転モードで少なくとも時々は動作される。そのため、この動作によって、固定される速度変調ギアボックスの機械的変速比は、可変回転速度で動作することができる補助駆動部の対応する動作を介して、電気的に影響を受ける場合があり、その結果、主駆動部の定格回転速度に到達すると、作動機械は、作動機械の定格回転速度よりも低い回転速度を有する。これが、次いで、作動機械のトルクの減少をもたらす。この場合、次いで、主駆動部は、単にその定格トルクより低いトルクを生成する必要がある。次いで、主駆動部および供給ネットワークをより小さく寸法決定することができる。したがって、固定の機械的変速比を有する速度変調ギアボックスを有するドライブトレイン中の主駆動部のための直入れ始動をサポートするために、補助駆動部が能動的に利用されており、供給ネットワークに許されないほど高い負荷を加えることなくドライブトレインを始動する。

優先的に、作動機械上で規定される設定回転速度に到達すると、または主駆動部上で定格回転速度に到達すると、補助駆動部が、その後、少なくとも時々、発電機的に逆転して動作され、作動機械上で規定される設定回転速度に到達すると、または主駆動部上で定格回転速度に到達すると、補助駆動部をモータ的に逆転動作から発電機的に逆転動作に変えるためにコンバータが作動される。作動機械がその規定される設定回転速度までけん引始動される、または主駆動部がその定格回転速度に到達するとすぐに、始動動作が終了され、供給ネットワークの幹線電圧が開始レベルとなる。次いで、補助駆動部が、モータ的から発電機的モードに、すなわちコンバータの好適な作動によって変化する。

特に好ましいのは、補助駆動部が、主駆動部と同時に、または主駆動部より後の時点で始動される本発明のバージョンである。特に、補助駆動部が主駆動部より後の時点で始動されるとき、最初に、作動機械をけん引して、もっぱら主駆動部がモータ的に正転モードで動作され、補助駆動部が最初は静止しており、その後、規定された時間期間が経過した後、または作動機械の回転速度について規定された閾値に到達したら、補助駆動部が、これと平行して、モータ的に逆転モードで動作されるように、上記のバージョンはなされる。補助駆動部が主駆動部より後の時点で始動される本発明のバージョンは、いずれにしても作動機械の逆回転の可能性を排除するため有利である。これは、ドライブトレインにおいて、たとえば、作動機械として、いずれにしても逆回転を防止しなければならない、ポンプまたはコンプレッサが利用されるときに特に重要である。主駆動部と補助駆動部を同時に始動すること、または主駆動部より後の時点で補助駆動部を始動することが好ましいが、主駆動部を補助駆動部より後の時点で始動することも基本的に可能である。

本発明にしたがった制御ユニットは、請求項１１に規定される。

本発明の好ましいさらなる発展形は、下位の請求項および以下の記載から得られる。本発明の例示的な実施形態は、図面によって、これに限定されることなく、より詳細に説明される。図面は以下を示す。

本発明で動作されるドライブトレインのブロック図である。 本発明の第１のバージョンを図示するための時図表である。 本発明の第１のバージョンのさらなる詳細を図示するための信号フロー図である。 本発明の第２のバージョンを図示するための時図表である。 本発明の第２のバージョンのさらなる詳細を図示するための信号フロー図である。 本発明の第３のバージョンを図示するための時図表である。 本発明の第３のバージョンのさらなる詳細を図示するための信号フロー図である。 本発明の第４のバージョンを図示するための時図表である。

図１は、本明細書で呈示する本発明で動作することができるドライブトレインの可能な構築物のブロック図を示す。

したがって、ドライブトレインは作動機械１０を備え、作動機械１０は、特に、ポンプまたはコンプレッサである。作動機械１０は、主駆動部１１および補助駆動部１２から生じる力によって駆動することができ、２つの駆動部１１、１２と作動機械１０との間に速度変調ギアボックス１３が接続される。

主駆動部１１は、一定の回転速度で動作することができる電気機械である。特に、この主駆動部１１がオンに切り換えられてその定格回転速度に加速されると、主駆動部１１は、一定の回転速度で運転する。補助駆動部１２は、可変回転速度で動作することができる、同様の電気機械である。供給ネットワーク１５と補助駆動部１２との間に接続されるコンバータ１４は、この目的のために働く。ここで、図１によれば、供給ネットワーク１５とコンバータ１４との間に、変圧器１６を接続することができる。

図１は、ドライブトレインの可能な任意選択の組立体として、主駆動部１１と速度変調ギアボックス１３との間に接続される第１のクラッチ１７、および速度変調ギアボックス１３と作動機械１０との間に接続される第２のクラッチ１８を示す。さらなる任意選択の組立体として、図１は、速度変調ギアボックス１３上で作用するブレーキ１９を示す。

速度変調ギアボックス１３は、固定の機械的変速比を有する速度変調ギアボックスである。速度変調ギアボックス１３は、たとえば、特許文献１および２から知られているように設計することができる。しかし、固定の機械的変速比を有する速度変調ギアボックス１３の他の設計も可能である。

図１によれば、回路遮断器２０が供給ネットワーク１５と主駆動部１１との間に接続される。回路遮断器２０は、たとえば、切換信号２２にしたがって制御ユニット２１によって、オンとオフとを切り換えることができる。この制御ユニット２１は、さらなる制御ユニット２４と両矢印２３にしたがって通信し、さらなる制御ユニット２４は、切換信号２５にしたがって、コンバータ１４を作動するために働く。

特に、制御ユニット２１が省略されるとき、回路遮断器２０が、切換信号２６にしたがって、制御ユニット２４によって、代替的にオンとオフとを切り換えることもできる。したがって、制御ユニット２１は任意選択である。

ドライブトレインを始動するため、かつ規定される設定回転速度に作動機械１０をけん引するための、ドライブトレインの動作では、制御ユニット２４に、対応する設定回転速度デフォルト値２７が提供され、すなわち制御ユニット２４上の直接的で好適な入力によって、または代替的に、制御ユニット２１から生じることによってのいずれかによって、対応する設定回転速度デフォルト値２７が提供される。

優先的に、制御ユニット２４は、さらなる入力変数２８、特に、測定によって検出される、作動機械１０および／または主駆動部１１および／または補助駆動部１２の回転速度を受け取る。回転速度は、作動機械１０、主駆動部１１、および補助駆動部１２上に好適に設置される回転速度センサによる測定によって検出することができる。

そのようなドライブトレインを始動して、静止状態から規定される設定回転速度へと作動機械１０をけん引始動するために、一定の回転速度で動作することができる主駆動部１１が、供給ネットワークへ直接結合して直入れ始動によって始動され、すなわち、制御ユニット２１から生じる切換信号２２にしたがって、または制御ユニット２４から生じる切換信号２６にしたがってのいずれかで、回路遮断器２０がオンに切り換えられる。

さらに、可変回転速度で動作することができる補助駆動部１２は、供給ネットワーク１５へ直接結合するコンバータ１４の中間接続を受けて、すなわち主駆動部１１と同時に、または主駆動部１１より前の時点で、または主駆動部１１より後の時点で始動される。

作動機械１０を、作動機械１０の定格回転速度のたとえば７０％または８０％といった規定される百分率に対応する、その規定される設定回転速度にけん引するため、主駆動部１１は、モータ的に正転モードで少なくとも時々は動作されて、その定格回転速度に加速され、これと平行して、補助駆動部１２は、モータ的に逆転モードで少なくとも時々は動作される。補助駆動部１２の能動的で制御されたまたは調整された利用によって、主駆動部１１の直入れ始動をサポートすることができ、すなわち供給ネットワーク１５が許されないほど高い負荷を受けることなく、主駆動部１１の直入れ始動をサポートすることができる。

本発明のさらなる詳細およびバージョンは、図２～図８を参照して以下で記載される。

図２では、ドライブトレインを始動するため、かつ作動機械１０をけん引するため、補助駆動部１２および主駆動部１１が同時に始動される、本発明の構成が示される。図２では、時間ｔにわたって、複数の信号曲線、すなわち信号曲線２９で作動機械１０についての定格回転速度ｎ１０－ＲＡＴＥＤ、信号曲線３０で作動機械１０に本発明を利用して形成された回転速度、信号曲線３１で主駆動部１１の回転速度、信号曲線３２で補助駆動部１２の回転速度が示される。

時間ｔ０で始動すると、ドライブトレインは図２で始動され、作動機械１０は設定回転速度ｎ１０－ＳＥＴにけん引始動される。ここで、図２における信号曲線３１および３２にしたがった主駆動部１１および補助駆動部１２は、同時に始動され、すなわち、ここで、信号曲線３０にしたがって、作動機械１０の回転速度は、連続的に増加し、すなわち信号曲線３０によれば時間ｔ１で作動機械１０が到達する、設定回転速度ｎ１０－ＳＥＴまで連続的に増加する。作動機械１０の回転速度の増加は、絶対に直線的である必要はない。作動機械１０がけん引始動されるべきこの設定回転速度ｎ１０－ＳＥＴは、作動機械１０の定格回転速度２９ ｎ１０－ＲＡＴＥＤよりも小さく、たとえば、定格回転速度２９の７０％または８０％といった、定格回転速度２９の規定される百分率に対応する。

作動機械１０を設定回転速度ｎ１０－ＳＥＴにけん引するため、主駆動部１１は、時間ｔ１における規定される設定回転速度の到達まで、すなわち、時間ｔ０とｔ１の間、信号曲線３１にしたがってモータ的に正転モードで動作され、補助駆動部１２は、時間的にこれと平行して、モータ的に逆転モードで動作される。主駆動部１１は、その定格回転速度ｎ１１－ＲＡＴＥＤに、時間まで加速される。

可変回転速度で動作することができる補助駆動部１２は、図２に信号曲線３０によって示される作動機械１０の回転速度の、連続的だが必須ではない直線的な増加を行うように、すなわち作動機械１０が規定される設定回転速度ｎ１０－ＳＥＴまでけん引始動される時間ｔ１まで、コンバータ１４を好適に作動することによって、制御されたまたは調整された様態で動作される。

したがって、時間ｔ１において、主駆動部１１が次いでその定格回転速度ｎ１１－ＲＡＴＥＤに到達する。ここで、時間ｔ１において、コンバータ１４の好適な作動を通して、補助駆動部１２が、モータ的な逆回転動作から発電機的な逆回転動作に変わる。時間ｔ１、すなわち、作動機械１０上で規定される設定回転速度ｎ１０－ＳＥＴに到達し、主駆動部１１上で定格回転速度ｎ１１－ＲＡＴＥＤに到達すると、ドライブトレインの実際の始動動作が完了する。

ここで、可変回転速度で動作することができる補助駆動部１２は、四象限モード、すなわち、モータ的な逆回転と発電機的な逆回転との両方、ならびにモータ的な正回転および発電機的な正回転で動作することができる電気機械として優先的に設計されることが指摘される。

本発明の第１のバージョンのさらなる詳細は、図３の信号フロー図を参照して以下で記載され、第１のバージョンによれば、作動機械１０をけん引するために主駆動部１１および補助駆動部１２が同時に始動される。

図３では、ブロック３３は、本発明にしたがった方法の開始を視覚化する。ブロック３４では、ドライブトレインについての始動条件が満たされているかが検査される。これは、ブロック３５に提供される特性変数を確認することによって行われることができる。

ブロック３５では、ドライブトレインが静止状態であるか、主駆動部１１が準備できているか、存在する場合があるブレーキ１９が開いているかなどについての情報は、ブロック３５の中の特性変数として提供することができる。ドライブトレインについての始動条件が満たされていないとブロック３４で決定される場合、図は、ブロック３４から出て、ＯＲブロック３６を介し、ループの意味でブロック３４に戻る分岐をする。一方、特に、ドライブトレインについての始動条件が満たされているとブロック３４で決定されるとき、ブロック３４からブロック３７に図が分岐する。ブロック３７では、始動リリースが生成され、制御ユニット２４、および適用可能な場合には制御ユニット２１に送信される。ＯＲブロック３６は、論理和である。

続くブロック３８では、ブロック３９で提供される始動コマンドが存在するか存在しないかが検査される。始動コマンドが存在しない場合、図は、ブロック３８から出て、ループの意味でブロック３８に戻る分岐をする。対照的に、始動コマンドが存在する場合、図は、ブロック３８から出て、ブロック４０に分岐する。ここで、ブロック４０で、次いでコンバータ１４のための始動コマンドが生成される。そこで、ブロック４０において、補助駆動部１２は、磁化され、ゼロの回転速度で最初は保持される。

続くブロック４１では、コンバータ１４が準備できているかが検査され、コンバータ１４からの対応する準備信号がブロック４２で提供される。コンバータ１４がまだ準備できていないとブロック４１で決定される場合、図は、ブロック４１から出て、ループの意味でブロック４１に戻る分岐をする。一方、特に、コンバータ１４が準備できているとブロック４１で決定される場合、図は、ブロック４１から出て、ブロック４３に分岐する。ブロック４３では、主駆動部１１についてのリリース信号が次いで生成され、ここで、主駆動部１１は、次いでオンに切り換えられ、または始動され、すなわち回路遮断器２０を閉じることによって供給ネットワーク１５を介して直接的に直入れ始動によって、次いでオンに切り換えられる、または始動される。コンバータ１４も、ブロック４３でオンに切り換えられる。

以下では、ブロック４４で主駆動部１１が回転しているかが検査され、ここで、主駆動部１１の対応する回転速度信号がブロック４５で提供される。さらに、図は、ブロック４３から出て、ブロック４６に分岐し、ブロック４６で、作動機械１０が回転しているかが検査され、作動機械１０の対応する回転速度信号がブロック４７で提供される。

ブロック４４で主駆動部１１が回転していないと決定される場合、図は、ブロック４４から出て、ループの意味でブロック４４に戻る分岐をする。一方、特に、主駆動部１１が回転しているとブロック４４で決定されるとき、図は、ブロック４４から出て、ブロック４８に分岐する。ブロック４８では、補助駆動部１２が、制御されたかつ／または調整された様態で、すなわちモータ的に逆転モードで動作され、その結果、作動機械１０上で、設定回転速度まで、回転速度の恒常的な増加が発生する。本プロセスでは、補助駆動部１２は、その最大許容される回転速度に、モータ的に逆転モードで加速されることになる。

既に説明したように、作動機械１０が回転しているかをブロック４６で検査される。作動機械１０が回転していない場合、図は、ブロック４６から出て、ＯＲブロック３６に分岐する。対照的に、ブロック４６で作動機械１０が回転していると決定される場合、図は、ブロック４６から出て、ＡＮＤブロック４９に分岐する。ＡＮＤブロック４９は、論理積である。したがって、ブロック４９において、ブロック４６から出る一方の側で、作動機械１０が回転していると決定され、さらに、ブロック４８から出る側で、補助駆動部１２が加速されることが保証されるとき、図は、ブロック４９から出てブロック５０に分岐する。ここで、ブロック５０で、補助駆動部１２がその最大許容される回転速度に到達した、したがって作動機械１０がその規定される設定回転速度に到達したかが検査される。到達していないとブロック５０で決定される場合、図は、ブロック５０から出て、ブロック４８に分岐し、補助駆動部１２の回転速度が、コンバータによって制御されたまたは調整された様態でさらに増加される。対照的に、ブロック５０で、補助駆動部１２がその最大許容される回転速度に到達した、したがって作動機械１０がその規定される設定回転速度に到達したと決定される場合、図は、ブロック５０から出て、ブロック５１に分岐し、方法が、ブロック５１で完了する。

作動機械１０をその規定される設定回転速度にけん引するため、主駆動部１１および補助駆動部１２は、図２および図３の実施形態では同時に始動される。これと対照的に、図４および図５は、始動動作期間の作動機械の逆回転を確実にまたは安全に除外するために、作動機械１０をけん引するため、補助駆動部１２が主駆動部１１より後の時点で始動される、本発明の構成を示す。

図４では、ドライブトレインの始動動作または作動機械１０のけん引は、やはり時間ｔ０で開始される。ここでは、最初に、作動機械１０（曲線プロファイル３０を参照）をけん引し、もっぱら主駆動部１１（曲線プロファイル３１を参照）が、モータ的に正転モードで動作され、一方、補助駆動部１２（信号曲線３２参照）は、最初は静止している。時間ｔ１で始動すると、補助駆動部１２もその後、信号曲線３２にしたがって始動され、すなわち時間ｔ０での主駆動部１１の始動後に規定される時間期間が満了した後、または作動機械１０の回転速度についての規定される閾値Ｓに到達した際に、信号曲線３２にしたがって始動される。

図４では、曲線プロファイル３０にしたがった作動機械１０の回転速度が、時間ｔ１で対応する閾値Ｓに到達する。その結果、主駆動部１１の始動後の時間の時間ｔ１に、補助駆動部１２も始動される。時間ｔ１で始動すると、主駆動部１１は、曲線プロファイル３１にしたがって、依然としてモータ的に正転モードで動作され、さらに時間的にこれと平行して、補助駆動部１２は、曲線プロファイル３２にしたがって、モータ的に逆転モードで動作され、すなわち作動機械１０がその規定される設定回転速度ｎ１０－ＳＥＴにけん引始動される、または主駆動部１１がその定格回転速度ｎ１１－ＲＡＴＥＤに到達する、時間ｔ２までの間、モータ的に逆転モードで動作される。

図４では、したがって、主駆動部１１は、最初に時間ｔ０とｔ１の間で始動され、最初に作動機械１０をけん引始動するために、モータ的に正転モードで動作される。時間ｔ０とｔ１の間では、主駆動部１１はモータ的に正転モードで動作され、補助駆動部１２は静止している。ここで、補助駆動部１２の静止状態は、コンバータ１４を作動すること、または代わりに、ブレーキによっても実現することができる。時間ｔ１において、次いで補助駆動部１２も、時間制御したまたは回転速度制御した様態で始動され、モータ的に逆転モードで動作されて、主駆動部１１の、さらなるモータ的な正転動作と時間的に平行して動作される。これは、時間ｔ１とｔ２の間に、時間ｔ２に作動機械１０がその規定される設定回転速度ｎ１０－ＳＥＴに到達する、または主駆動部１１がその定格回転速度ｎ１１－ＲＡＴＥＤに到達するまで、作動機械１０の回転速度の連続的な増加が実現するように、再び行われる。時間ｔ１に補助駆動部１２が始動されてモータ的に逆転モードで動作されるという事実のために、時間ｔ１における作動機械１０についての回転速度曲線３０の勾配はより平坦になる。

時間ｔ２に、主駆動部がその定格回転速度ｎ１１－ＲＡＴＥＤに到達する、または作動機械１０がその規定される設定回転速度ｎ１０－ＳＥＴにけん引始動されるとすぐに、ドライブトレインについての実際の始動動作が再び完了し、補助駆動部１２が、コンバータ１４の好適な作動によって、発電機的な逆回転動作に変わる。

図４の方法のバージョンについてのブロック図が図５によって示され、図５では、図３のブロックに対応するブロックまたはステップについて、同じ参照番号が使用される。以下では、これらのブロックに関する参照が、図３に関する説明に対して行われ、図５の信号フロー図について、図５の信号フロー図が図３の信号フロー図と異なる、そのような詳細だけが以下で議論される。

図３の信号フロー図では、作動機械１０が回転しているかがブロック４６で検査される一方、作動機械１０の回転速度が閾値より大きいかが、図５のブロック４６’で検査される。作動機械１０の回転速度が閾値より大きい場合、図は、ブロック４６’から出て、ブロック４８へ、また一方ではＡＮＤブロック４９へと分岐する。したがって、補助駆動部１２は、単に始動され、その後、作動機械１０の回転速度が閾値より大きいとき、または閾値に到達すると、モータ的に逆転モードで駆動される。

さらに、図５は、主駆動部１１の始動と補助駆動部１２の始動との間に時間遅延が提供されるブロック５２を有するバージョンを示す。特に、ブロック５２が存在するとき、図は、ブロック４６’から出て、ＡＮＤブロック４９に分岐するがブロック４８には分岐しない。ブロック５２が存在しないとき、図は、ブロック４６’から出て、ブロック４８およびＡＮＤブロック４９に分岐する。

本発明のさらなる実施形態が図６によって示され、図６では、曲線プロファイル２９、３０、３１、および３２が時間ｔ上で示される。ドライブトレインを始動するため、したがって作動機械１０をけん引するため、補助駆動部１２が時間的に主駆動部１１より前に始動される、すなわち最初に、作動機械１０をけん引し、もっぱら補助駆動部１２がモータ的に正転モードで動作され、主駆動部１１が最初は静止している様態という点で、図６の実施形態は、上で記載された実施形態とは異なる。ここで、その後、補助駆動部１２の回転速度についての規定される閾値Ｓ’に達すると、主駆動部１１がモータ的に正転モードで動作され、これと平行して、補助駆動部１２が、最初はモータ的に正転モードで、その後モータ的に逆転モードで動作される。

したがって、図６は、時間ｔ０にドライブトレインが始動され、作動機械１０が、静止状態から設定回転速度ｎ１０－ＳＥＴにけん引始動され、ひいては設定回転速度ｎ１０－ＳＥＴが、次いで、作動機械１０の定格回転速度２９の百分率に対応することを示す。

最初は、すなわち時間ｔ１までは、もっぱら補助駆動部１２（曲線プロファイル３２参照）がモータ的に正転モードで駆動され、ここで、これによって、曲線プロファイル３０にしたがって作動機械１０がけん引始動される。主駆動部１１は停止している。ここで、主駆動部１１の停止は、その慣性質量だけによって、または代わりにブレーキもしくは他のデバイスによって行われることができる。特に、時間ｔ１において、補助駆動部１２の回転速度が規定される閾値Ｓ’、特にその最大回転速度に到達し、主駆動部１１は、曲線プロファイル３１にしたがって時間ｔ１に始動し、ＤＯＬ始動によって始動され、その後、モータ的に正転モードで動作される。作動機械１０のトルクおよび慣性質量に基づいて、補助駆動部１２の回転速度は、主駆動部１１のモータ的正転動作と平行して、次いで、出力における回転速度と同期して下げられる。ここで、時間ｔ２において、補助駆動部１２上で、モータ的正転動作からモータ的逆転動作への変化が起こる。

時間ｔ３において、補助駆動部１２は、その最大回転速度で逆に回転する。ここで、曲線プロファイル３０にしたがって、作動機械１０上にゼロの回転速度が現れる。時間ｔ３で始動すると、信号曲線３０にしたがう作動機械１０は、ここでさらにけん引始動され、モータ的に正転モードで動作される主駆動部（信号曲線３１を参照）によって、作動機械１０が再びその設定回転速度に到達するとすぐに、すなわち時間ｔ４まで、加速される。

時間ｔ４に作動機械１０がその設定回転速度に到達する、または主駆動部１１がその定格回転速度に到達するとすぐに、始動動作が終了され、補助駆動部１２では、モータ的逆転動作から発電機的逆転動作への、すなわちコンバータ１４の作動による変化が再び起こる。

図６の方法のバージョンについての信号フロー図が図７に示される。

図７のブロック３３は、再び、本発明にしたがった方法の開始を視覚化する。ここで、本発明にしたがった方法の開始後、ドライブトレインについての始動条件が満たされているかがブロック３４で再び検査され、これはブロック３５で提供される。そのような始動条件が満たされる場合、図は、ブロック３４から出て、再びブロック３７に分岐し、制御ユニット２１、２４に、または制御ユニット２１、２４の各々に始動リリースとして送信される。これに続き、ブロック３９で提供される始動コマンドが存在するかがブロック３８で再び検査される。ここで、特に、そのような始動コマンドが存在するとブロック３８で決定されると、図は、ブロック３８から出て、再びブロック４０に分岐する。ここで、ブロック４０において、始動コマンドがコンバータ１４に送信されるが、オンに切り換えられて磁化された補助駆動部１２は、最初は、ゼロの回転速度に保持される。特に、ブロック４２においてコンバータ１４が準備信号を送信していることがブロック４１で決定されると、それによってコンバータ１４が準備ができているとブロック４１で決定され、図は、ブロック４１から出て、ブロック５３に分岐する。ここで、ブロック５３において、主駆動部１１は、たとえば、ブレーキの作動によって、ゼロの回転速度に保持される。

ブロック５３から出て、図は、一方でブロック５４に、他方でブロック５５に分岐する。ブロック５４において、主駆動部１１をロックして、補助駆動部１２の回転速度が、規定される閾値に到達している、またはその最大回転速度に到達しているかが検査される。ここで、ブロック５６において、補助駆動部１２に関する回転速度信号が、特に、コンバータ１４から提供される。補助駆動部１２の回転速度が、その閾値またはその最大回転速度にまだ到達していないとブロック５４で決定される場合、図は、ブロック５４から出て、ループの意味でブロック５４に戻る分岐をする。一方、特に、補助駆動部１２の回転速度が、規定される閾値または最大回転速度に到達しているとブロック５４で決定される場合、図は、ブロック５４から出て、ブロック５７に分岐する。

既に説明したように、図は、ブロック５３から出て、ブロック５４だけでなくブロック５５に分岐する。ここで、ブロック５５で、作動機械の回転速度がゼロより大きいかが、すなわち作動機械１０が回転しているかが検査され、作動機械１０の対応する回転速度がブロック５８で提供される。

作動機械１０が回転していないとブロック５５で決定される場合、図は、ブロック５５から出て、ブロック３６に分岐する。一方、特に、作動機械１０の回転速度が、ゼロより大きいとブロック５５で決定されるとき、図は、ブロック５７に分岐する。

ブロック５７において、次いで、主駆動部１１は、始動され、すなわち回路遮断器２０の好適な作動によって、直入れ始動によって始動される。ここで、以前に作動された可能性があるブレーキが解除される。図は、ブロック５７から出て、次いで、ブロック５９、６０、および６１に分岐する。

ブロック５９において、補助駆動部１２が、ここでは反対方向の回転、すなわち、逆転動作で、その最大回転速度に到達したかが検査される。最大回転速度に到達した場合、図は、ブロック５９から出て、ＡＮＤブロック６２に分岐する。最大回転速度に到達していない場合、図は、ループの意味でブロック５９に戻る分岐をする。

ブロック６０において、主駆動部１１がその定格回転速度に到達したかが検査される。特に、定格回転速度に到達したと決定されるとき、図は、ブロック６０から出て、再びＡＮＤブロック６２に分岐する。一方、特に、主駆動部１１がその定格回転速度にまだ到達していないとブロック６０で決定されるとき、図は、ループの意味でブロック６０に戻る分岐をする。ここで、ブロック５９および６０について、対応する回転速度信号、すなわちブロック６３では補助駆動部１２の回転速度、ブロック６４では主駆動部１１の回転速度がブロック６３および６４で提供される。

ブロック６１において、作動機械１０が回転しているかが検査される。ここで、特に、作動機械１０が回転していない場合、図は、ＯＲブロック３６に分岐する。一方で、特に、ブロック６１で作動機械１０が回転していると決定されるとき、図は、ＡＮＤブロック６２に分岐する。作動機械１０の回転速度が、ブロック６２でブロック６１のために提供される。

特に、ブロック５９、６０、および６１で検査されるすべての条件が満たされるとき、図は、ＡＮＤブロック６２を介してブロック５１に分岐し、方法が完了する。

本発明のさらなるバージョンが、図８を参照して記載される。したがって、図８は、本発明のバージョンに関する。ここでは、補助駆動部１２は、主駆動部１１より前の時点で始動され、すなわち、今回は、最初は作動機械１０が静止しており、もっぱら補助駆動部１２がモータ的に逆転モードで動作され、主駆動部１１が、最初はもっぱら補助駆動部１２によって加速されるような態様で、始動される。補助駆動部１２の回転速度についての規定される閾値Ｓ”に達したときにのみ、主駆動部１１も始動され、モータ的に正転モードで動作される。ここで、補助駆動部１２は、これと平行して動作される。

さらなる詳細は、図８を参照して記載される。したがって、図８では、補助駆動部１２は、時間ｔ０において、再びドライブトレインの始動と一緒に、信号曲線３２にしたがって時間ｔ０に初めて、最初に始動されて、モータ的に逆転モードで動作される。信号曲線３０にしたがって、作動機械１０は、最初は静止している。ここで、このことは、作動機械１０の慣性質量によって、またはブレーキもしくは別のデバイスによって行われることができる。主駆動部１１は、信号曲線３１にしたがって補助駆動部１２によって加速される。

特に、時間ｔ１において、補助駆動部１２の回転速度が、閾値Ｓ”に、特にその最大回転速度に到達したとき、規定される回転速度が、同様に主駆動部１１上で実現される。これは、速度変調ギアボックスの変速比および補助駆動部１２の最大回転速度から得られる。

時間ｔ１で初めて、主駆動部１１も次いで始動され、すなわち直入れ始動によって、始動される。ここで、時間ｔ１において、ロックされた作動機械１０が必要に応じて解除される。時間ｔ１に初めて、曲線プロファイル３０にしたがった作動機械１０の回転速度は、こうして、連続的に、すなわち主駆動部１１がその定格回転速度ｎ１１－ＲＡＴＥＤに到達する時間ｔ２まで増加する。このときに、作動機械１０は、作動機械１０の定格回転速度２９の規定される百分率に対応するその規定される設定回転速度に加速されており、その結果、時間ｔ２に、実際の始動動作が終了される。

時間ｔ２で、補助駆動部１２についてのモータ的逆転動作が、再び発電機的逆転動作へと変えられ、すなわちコンバータ１４を作動することによって、再び発電機的逆転動作へと変えられる。

本発明は、さらに、特にポンプまたはコンプレッサとして設計される作動機械１０を有するドライブトレインを動作させるための制御ユニットであって、ドライブトレインが、一定の回転速度で動作することができる電気機械として設計される主駆動部１１と、可変回転速度で動作することができる電気機械として設計される補助駆動部１２と、２つの駆動部１１、１２と作動機械１０との間に接続される、固定の機械的変速比を有する速度変調ギアボックス１３と、を有する、制御ユニットに関する。

ドライブトレインを始動するため、かつ規定される設定回転速度に作動機械１０をけん引するため、制御ユニットは、以下のステップを制御側で実行する。

供給ネットワーク１５と直接結合して直入れ始動によって、主駆動部１１を始動するステップ。

コンバータ１４の中間接続を受けて、供給ネットワーク１５に間接結合して、主駆動部１１と同時に、または主駆動部１１より前の時点で、または主駆動部１１より後の時点で補助駆動部１２を始動するステップ。

作動機械１０の定格回転速度の規定される百分率に対応する、規定される設定回転速度に作動機械１０をけん引するため、主駆動部１１および補助駆動部１２を動作させるステップ。ここで、制御ユニットは、主駆動部１１をモータ的に正転モードで少なくとも時々は動作させ、主駆動部１１をその定格回転速度に加速する。制御ユニットは、これと平行して、補助駆動部１２をモータ的に逆転モードで少なくとも時々は動作させる。

１０ 作動機械
１１ 主駆動部
１２ 補助駆動部
１３ 速度変調ギアボックス
１４ コンバータ
１５ 供給ネットワーク
１６ 変圧器
１７ クラッチ
１８ クラッチ
１９ ブレーキ
２０ 回路遮断器
２１ 制御ユニット
２２ 切換信号
２３ データ交換
２４ 制御ユニット
２５ 切換信号
２６ 切換信号
２７ 設定回転速度デフォルト値
２８ 入力変数
２９ 作動機械の定格回転速度
３０ 作動機械の回転速度
３１ 主駆動部の回転速度
３２ 補助駆動部の回転速度
３３ ブロック
３４ ブロック
３５ ブロック
３６ ブロック
３７ ブロック
３８ ブロック
３９ ブロック
４０ ブロック
４１ ブロック
４２ ブロック
４３ ブロック
４４ ブロック
４５ ブロック
４６、４６’ ブロック
４７ ブロック
４８ ブロック
４９ ブロック
５０ ブロック
５１ ブロック
５２ ブロック
５３ ブロック
５４ ブロック
５５ ブロック
５６ ブロック
５７ ブロック
５８ ブロック
５９ ブロック
６０ ブロック
６１ ブロック
６２ ブロック
６３ ブロック
６４ ブロック

Claims (8)

1. 作動機械（１０）を有するドライブトレインを動作させるため、すなわち前記ドライブトレインを始動するため、かつ前記作動機械（１０）を規定される設定回転速度にけん引するための方法であって、前記ドライブトレインが、一定の回転速度で動作することができる電気機械として設計される主駆動部（１１）と、可変回転速度で動作することができる電気機械として設計される補助駆動部（１２）と、前記主駆動部（１１）及び前記補助駆動部（１２）の２つの駆動部と前記作動機械（１０）との間に接続される、固定の機械的変速比を有する速度変調ギアボックス（１３）と、を有し、
   前記主駆動部（１１）が、供給ネットワーク（１５）に直接結合して直入れ始動によって始動され、
   前記補助駆動部（１２）が、コンバータ（１４）の中間接続を受けて、前記供給ネットワーク（１５）へ間接結合して、最初に、前記作動機械（１０）をけん引し、もっぱら前記補助駆動部（１２）がモータ的に正転モードで動作され、前記主駆動部（１１）が最初は静止しているように、前記主駆動部（１１）より前の時点で始動され、その後、前記補助駆動部（１２）の回転速度についての規定される閾値に到達すると、前記主駆動部（１１）がモータ的に正転モードで動作され、これと平行して前記補助駆動部（１２）が、最初にモータ的に正転モードで動作され、これに続けてモータ的に逆転モードで動作され、
   前記作動機械（１０）を、前記作動機械（１０）の定格回転速度の規定される百分率に対応する、前記規定される設定回転速度にけん引するため、前記主駆動部（１１）が、モータ的に正転モードで少なくとも時々は動作されて、その定格回転速度に加速され、これと平行して、前記補助駆動部（１２）が、モータ的に逆転モードで少なくとも時々は動作される、方法。
2. 前記作動機械（１０）上で前記規定される設定回転速度に到達すると、かつ／または前記主駆動部（１１）上で前記定格回転速度に到達すると、前記補助駆動部（１２）が、その後、少なくとも時々、発電機的に逆転モードで動作されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記作動機械（１０）上で前記規定される設定回転速度に到達すると、または前記主駆動部（１１）上で前記定格回転速度に到達すると、前記ドライブトレインの前記始動が完了することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記作動機械（１０）上で前記規定される設定回転速度に到達すると、かつ／または前記主駆動部（１１）上で前記定格回転速度に到達すると、前記補助駆動部（１２）の前記動作を、モータ的に逆転モードから発電機的に逆転モードでの動作に変えるために前記コンバータ（１４）が作動されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記補助駆動部（１２）の最高回転速度に到達すると、前記主駆動部（１１）がモータ的に正転モードで動作され、これと平行して前記補助駆動部（１２）が、最初にモータ的に正転モードで動作され、これに続けてモータ的に逆転モードで動作されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. 前記主駆動部（１１）が、その静止状態の間、その慣性質量またはブレーキによってゼロの回転速度に保持されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
7. 作動機械（１０）を有するドライブトレインを動作させるための制御ユニットであって、前記ドライブトレインが、一定の回転速度で動作することができる電気機械として設計される主駆動部（１１）と、可変回転速度で動作することができる電気機械として設計される補助駆動部（１２）と、前記主駆動部（１１）及び前記補助駆動部（１２）の２つの駆動部と前記作動機械（１０）との間に接続される、固定の機械的変速比を有する速度変調ギアボックス（１３）と、を有し、
   前記ドライブトレインを始動するため、かつ規定される設定回転速度に前記作動機械（１０）をけん引するため、前記制御ユニットが、
   供給ネットワーク（１５）と直接結合して直入れ始動によって、前記主駆動部（１１）を始動するステップと、
   コンバータ（１４）の中間接続を受けて、前記供給ネットワーク（１５）へ間接結合して、前記主駆動部（１１）より前の時点で前記補助駆動部（１２）を始動するステップと、
   前記作動機械（１０）の定格回転速度の規定される百分率に対応する、前記規定される設定回転速度に前記作動機械（１０）をけん引するため、最初に、前記作動機械（１０）をけん引し、もっぱら前記補助駆動部（１２）がモータ的に正転モードで動作され、前記主駆動部（１１）が最初は静止しているように前記主駆動部（１１）および補助駆動部（１２）を動作させるステップであって、その後、前記補助駆動部（１２）の回転速度についての規定される閾値に到達すると、前記主駆動部（１１）がモータ的に正転モードで動作され、これと平行して前記補助駆動部（１２）が、最初にモータ的に正転モードで動作され、これに続けてモータ的に逆転モードで動作され、前記制御ユニットが、前記主駆動部（１１）をモータ的に正転モードで少なくとも時々は動作させ、前記主駆動部（１１）をその定格回転速度に加速し、前記制御ユニットが、これと平行して、前記補助駆動部（１２）をモータ的に逆転モードで少なくとも時々は動作させる、ステップと、
   を制御側で実行する、制御ユニット。
8. 前記制御側で請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を実行するために装備されることを特徴とする、請求項７に記載の制御ユニット。

Images