WO2005103351A1 - Verfahren zum synchronen umschalten eines motors zwischen zwei frequenzumrichtern - Google Patents

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WO2005103351A1
WO2005103351A1 PCT/CH2005/000223 CH2005000223W WO2005103351A1 WO 2005103351 A1 WO2005103351 A1 WO 2005103351A1 CH 2005000223 W CH2005000223 W CH 2005000223W WO 2005103351 A1 WO2005103351 A1 WO 2005103351A1
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WO
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frequency converter
frequency
motor
converter
synchronous motor
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PCT/CH2005/000223
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English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Wolf
Michael Bergmann
Oskar Kintzer
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter Ag
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Publication date
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Publication of WO2005103351A1 publication Critical patent/WO2005103351A1/de

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/14—Details
    • D01H1/20—Driving or stopping arrangements
    • D01H1/32—Driving or stopping arrangements for complete machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/14—Details
    • D01H1/20—Driving or stopping arrangements
    • D01H1/24—Driving or stopping arrangements for twisting or spinning arrangements, e.g. spindles
    • D01H1/244—Driving or stopping arrangements for twisting or spinning arrangements, e.g. spindles each spindle driven by an electric motor

Definitions

  • the present invention relates to a method for synchronously switching a motor between two frequency converters according to the preamble of patent claim 1.
  • Low-maintenance synchronous motors are preferably used as motors.
  • individually driven spinning stations are preferably provided.
  • this is also associated with the disadvantage of higher expenditure on the frequency converter side.
  • a separate frequency converter In order to be able to start up a spinning station individually, a separate frequency converter must be made available for each axis.
  • Such drives for the swirl members of a spinning machine with three-phase synchronous motors are known from the document DE 100 60 561 A.
  • the document DE 40 10 376 A1 discloses an individual drive with a three-phase synchronous motor for a ring spinning machine, in which a better efficiency is achieved for stationary operation by switching off a partial winding.
  • this circuit enables a change in the speed or the load-dependent pole wheel angle of the motor to be determined by tapping the voltage occurring in the separated winding.
  • a single or a small number of frequency converters is provided for the startup; this or these frequency converters are as follows also referred to as a «robot frequency converter» or as a «first frequency converter» or in short as a «robot converter».
  • the robot converter switches over to another frequency converter that supplies a large number of synchronous motors in parallel. This further and considerably more powerful frequency converter is referred to below as a "machine converter” or as a "second frequency converter”.
  • the spinning process must be started again.
  • the roller pairs of the drafting system and the take-off, as well as the friction roller run up very quickly or quasi-instantaneously and synchronously with one another.
  • Quasi-instantaneous startup means that the operating speed must be reached in a very short time, for example within 0.01s to 0.8s. Mainly a fast start-up also ensures a certain quality of the piecer.
  • Switching from the robot converter to the machine converter would in itself be possible by comparing the voltage vectors, i.e. within a certain correspondence of the amplitude, phase position and frequency of the voltage applied to the motor in question.
  • PWM pulse width modulation
  • a spinning machine is disclosed in EP 1 205 588 A1 (Schwnfabrik Rieter AG), in which the drafting system of one spinning station can be controlled and driven at least partially independently of the drafting system of the other spinning stations, with at least one sensor means being provided for each spinning station.
  • a relatively complex regulation per spinning station is necessary, since the run-up process of the motors has to be monitored indirectly via the sensor means mentioned.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for switching a synchronous motor from a first frequency converter to a second frequency converter, which does not require any sensor means on the individual motors, and the frequency converters are operated according to the pulse width method (PWM).
  • PWM pulse width method
  • the solution according to the invention according to which the currents or the signals representing these currents from the first and second frequency converters are compared in terms of frequency and phase position, creates a method which can also be used for pulse-width-modulated frequency converters and does not require a special motor-specific sensor infrastructure to ensure synchronous switching ,
  • Figure 1 schematic diagram for feeding a plurality of synchronous motors by two frequency converters
  • the exemplary embodiment relates to a spinning machine.
  • the invention is not limited to use in spinning machines.
  • 1 shows a plurality of three-phase synchronous motors M1, M2, etc., which can be supplied with electrical energy in a targeted manner by a first frequency converter 10 or by a second frequency converter 20 by means of electromechanical contacts, ie contactors.
  • the three-phase current motor M1 - for the sake of simplicity only the motor or synchronous motor will be referred to below - is in the start-up phase and is therefore also called the robot converter 10 by the first frequency converter 10 - is supplied with energy.
  • the second frequency converter 20 - also called a machine converter 10.
  • the frequency converters or converters 10 and 20 for short are connected to the public power supply network 25 in the usual way.
  • each converter 10 and 20 each has its own DC link 24i or 24 2 , the DC link 24 ⁇ or 24 2 being able to be coupled to one another via a valve 23, for example a power diode 23, the function of this coupling being explained below ,
  • the method for switching takes place as follows based on the circuit arrangement shown in FIG. 1:
  • Motor 1 is started up by converter 10, e.g. to a resulting spinning speed of 600 m / min.
  • the ramp-up time is typically 0.1 - 0.5 s. Due to the dimensioning of converter 10 and the ramped motor M1 - or the identical motors M2, M3, etc. - an algorithm is implemented in the converter 10 which adjusts the frequency and the voltage U1 to be output in such a way that the ramp-up conditions listed above are achieved , In particular, in order to achieve the required torque, the voltage U1 must be higher than the voltage U2 output by the second converter 20 in steady-state operation. In the case of both inverters 10 and 20, a switching frequency of approximately 8-16 kHz is provided for the pulse width modulation. The frequency for the nominal speed is e.g. 230 Hz.
  • the exact time of the switchover is based on a comparison of the currents or i Ref emitted by the first and second converters 10 and 20, respectively.
  • This comparison and the exact switching time resulting therefrom are explained below with reference to FIG. 3. Since the converter 20 supplies a plurality of motors M2, M3,... In parallel and synchronously, it suffices to branch off a reference current i Ref from the converter 20 for the comparison. This takes place via a current transformer 21, on which one Impedance 22 is connected, which has the same electrical properties as a motor M2, M3, .. in stationary operation. For example, a three-phase energy-saving transformer can be used for this.
  • the current applied to the motor M1 running up is also conducted via a current transformer 1.
  • a signal i R ⁇ f and h representing these currents i R ⁇ f and H is fed to the comparison circuit 30 from the two current transformers 11 and 22, which are usually designed as so-called LEM converters in relation to the product.
  • the currents i Re. and ii there is no strict distinction between the currents i Re. and ii and the signals i Ref and representing these currents.
  • the course of the reference current i Ref is shown in the top diagram.
  • the middle diagram shows the course of the current h supplied to the motor M1 during startup. This current does not yet have the frequency corresponding to the nominal speed; at the moment, a “phase shift” by an angle ⁇ is also shown.
  • the frequency of the current may be identical to the frequency of the reference current i Ref .
  • a switchover to the second converter 20 takes place when the phase angle A has fallen below a threshold value of, for example, 5 °.
  • the switching circuit 30 outputs a switching signal to the contactor SO.
  • a changeover or changeover contactor is provided as the electromechanical contactor SO, which has pure changeover times in the order of 4 - 6 ms.
  • the sequence of the circuit implemented with electromechanical contactors is shown in FIGS. 2a to 2d.
  • FIG. 2a shows the state of the run-up including the switch positions SO, S1 and S2 of a motor Mx.
  • FIG. 2b shows the switchover state immediately after the switchover from the robot converter 10 to the machine converter 20.
  • the robot converter 10 In order for the robot converter 10 to be available for the start-up of another motor My, the robot converter 10 must also be separated from the motor Mx which has just started up with respect to the point P; the last disconnection then takes place with the changeover contactor SO.
  • FIG. 2c shows the switching state where the motor Mx which has started up is supplied via two paths.
  • FIG. 2d shows the separation of point P from the machine converter 10. In this state, the robot inverter is free to restart another motor My. Relatively slow, commercially available components or contactors can be used for switches S1 and S2.
  • the comparison circuit 30 can be designed by means of a microprocessor.
  • the currents i Ref and ii are fed directly to a transformer with two parallel primary windings, which are transformer-coupled to an additional coil via an iron core.
  • the reference load 22 need not be identical to a motor Mx in the amount of the impedance. Any deviation can be compensated for by the number of windings of one of the coils mentioned above.
  • the above-mentioned embodiment can be implemented with an LEM converter, which is designed as a so-called total current converter for the currents i Re f and ii. In this way you automatically get the current total value you are looking for. If this total current value reaches or exceeds a certain threshold, a signal to initiate the switchover is generated.
  • This advantageous embodiment can also be designed with a current i Re f or H, each of which is determined by a corresponding reference load, as has already been explained above for the current i R ⁇ f .
  • the robot converter 10 is supplied with a higher voltage, which is generated, for example, via a pre-transformer.
  • a higher voltage which is generated, for example, via a pre-transformer.
  • the feed of the robot converter 10 which has an increased voltage value in the state mentioned, is switched off.
  • the diode 23 Power supply of the robot converter 10 with the same voltage U2 is carried out by the machine converter 20 without interruption.

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Abstract

Insbesondere für Spinnmaschinen werden eine Mehrzahl von Synchronmotoren (M2, M3, ..) von einem Maschinenfrequenzumrichter (10) parallel und synchron mit Energie versorgt. Um einen einzelnen Synchronmotor (M1) hochfahren zu können, ist ein weiterer Frequenzumrichter (10) erforderlich. Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur synchronen Umschaltung (S0, S1, S2) auf einen für den stationären Betrieb vorgesehenen Frequenzumrichter (20), das keine Motor-individuelle Sensormittel an den einzelnen Motoren (M1, M2, ..) erfordert und bei dem die Frequenzumrichter (10, 20) nach dem Pulsweitenverfahren betrieben sind. Das Verfahren beruht auf dem Vergleich (30) eines Stromes (iRef) vom Frequenzumrichter (20) der den stationären Betrieb regelt mit dem dem hochlaufenden Motor (M1) zugeführten Strom (i1).

Description

Verfahren zum synchronen Umschalten eines Motors zwischen zwei Frequenzumrichtern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum synchronen Umschalten eines Motors zwischen zwei Frequenzumrichtern gemäss dem Oberbegriff des Patent- anspruches 1.
Für den Antrieb von Luftspinnmaschinen sind grundsätzlich folgende zwei Antriebsarten bekannt: i) Mehrere mit einer Welle gekoppelte Spinnstellen werden von einem Motor an- getrieben, ii) jede einzelne Achse einer Spinnstelle wird einzeln von einem Motor angetrieben.
Als Motoren werden vorzugsweise unterhaltsarme Synchronmotoren eingesetzt. Um bei einem Garnbruch einen möglichst geringen Produktionsausfall zu erleiden, werden bevorzugt einzeln angetriebene Spinnstellen vorgesehen. Dies ist jedoch mit dem Nachteil eines höheren Aufwandes auch auf der Seite der Frequenzumrichter verbunden. So muss, um eine Spinnstelle einzeln hochfahren zu können, je Achse ein eigener Frequenzumrichter bereit gestellt werden.
Solche als Hauptantriebe bezeichnete Antriebe für die Drallorgane einer Spinnmaschine mit Drehstrom-Synchronmotoren sind bekannt aus der Schrift DE 100 60 561 A
In der Schrift DE 40 10 376 A1 ist demgegenüber ein Einzelantrieb mit einem Drehstromsynchronmotor für eine Ringspinnmaschine offenbart, bei dem für den stationären Betrieb durch Abschalten einer Teilwicklung ein besserer Wirkungsgrad erreicht wird. Darüber hinaus ermöglicht diese Beschaltung, durch ein Abgreifen der in der abgetrennten Wicklung auftretenden Spannung eine Änderung der Drehzahl oder des lastabhängigen Polradwinkels des Motors festzustellen.
Um für einzel angetriebene Spinnstellen den Aufwand an Frequenzumrichtern zu reduzieren, ist ein einziger oder eine geringe Zahl von Frequenzumrichtern für den Hochlauf vorgesehen; dieser oder diese Frequenzumrichter werden im folgenden auch als «Robotfrequenzumrichter» oder als «erster Frequenzumrichter» oder kurz als «Robotumrichter» bezeichnet. Nach erfolgtem Hochlauf eines Synchronmotors wird vom Robotumrichter auf einen anderen Frequenzumrichter umgeschaltet, der eine Vielzahl von Synchronmotoren parallel versorgt. Dieser weitere und erheblich leistungsstärkere Frequenzumrichter wird im folgenden als «Maschinenumrichter» oder als «zweiter Frequenzumrichter»bezeichnet.
Nach einem Garnbruch oder einem erforderlich gewordenen Wechsel der Garnspule muss der Spinnvorgang neu angesetzt werden. Für einen möglichst kurzen Produkti- onsunterbruch ist es erforderlich, dass die Walzenpaare des Streckwerkes und des Abzuges wie auch die Friktionswalze sehr schnell bzw. quasi-instantan und synchron zueinander hochlaufen. Quasi-instantaner Hochlauf bedeutet hier, dass die Betriebsdrehzahl in sehr kurzer Zeit erreicht werden muss, beispielsweise innerhalb von 0.01s bis 0.8s. Hauptsächlich wird durch einen schnellen Hochlauf auch eine bestimmte Qualität des Ansetzers sichergestellt.
Die Umschaltung vom Robotumrichter auf den Maschinenumrichter wäre an und für sich durch einen Vergleich der Spannungsvektoren möglich, d.h. innerhalb einer bestimmten Übereinstimmung von Amplitude, Phasenlage und Frequenz der an den betreffenden Motor anliegenden Spannung. Dies ist jedoch für Frequenzumrichter mit einer sogenannten Pulsweitenmodulation (PWM) wegen der erforderlichen Schaltfrequenzen nicht möglich, da die Schaltfrequenzen der Ventile, das sind IGBT oder MOSFET oder bipolare Transistoren ein mehrfaches der zu erzeugenden Frequenz betragen.
In der Schrift EP 1 205 588 A1 (Maschinenfabrik Rieter AG) ist eine Spinnmaschine offenbart, bei der das Streckwerk einer Spinnstelle wenigstens teilweise unabhängig vom Streckwerk der anderen Spinnstellen ansteuerbar und antreibbar ist, wobei dazu pro Spinnstelle mindestens ein Sensormittel vorgesehen ist. Es ist jedoch eine relativ aufwendige Regelung pro Spinnstelle notwendig, da das Hochlaufverfahren der Motoren indirekt über die erwähnten Sensormittel überwacht werden muss.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass durch einen sehr schnellen Hochlauf auch eine minimale Garndickstelle, d.h. eine optimale Garnqualität bezüglich des Ansetzers si- chergestellt werden kann. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Umschaltung eines Synchronmotors von einem ersten Frequenzumrichter auf einen zweiten Frequenzumrichter anzugeben, das keine Sensormittel an den einzelnen Motoren erfordert und wobei die Frequenzumrichter nach dem Pulsweitenverfahren (PWM) betrieben sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Anspruch 1 angegebenen Mass- nahmen gelöst.
Durch die erfindungsgemässe Lösung, wonach die Ströme oder die diese Ströme repräsentierende Signale von ersten und zweitem Frequenzumrichter hinsichtlich Frequenz und Phasenlage verglichen werden, ist ein Verfahren geschaffen, das auch für Pulsweitenmodulierte Frequenzumrichter anwendbar ist und keine besondere Motorindividuelle Sensorinfrastruktur für das Gewährleisten einer synchronen Umschaltung erfordert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 Prinzipschema zur Speisung einer Mehrzahl von Synchronmotoren durch zwei Frequenzumrichter;
Figur 2 Detaillierte Darstellung der Abfolge der Schalterstellungen für die Um- Schaltung
Figur 3 Darstellung des Stromverlaufes
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Spinnmaschine. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung bei Spinnmaschinen beschränkt. In Figur 1 sind eine Mehrzahl von Drehstromsynchronmotoren M1, M2, usw. gezeigt, die mittels elektro- mechanischer Kontakte, das sind Schütze, gezielt von einem ersten Frequenzumrichter 10 oder von einem zweiten Freqenzumrichter 20 mit elektrischer Energie versorgt werden können. In der Disposition gemäss der Figur 1 ist angenommen, dass der Drehstromsnych- ronmotor M1 - im folgenden ist der Einfachheit halber nur noch von Motor oder von Synchronmotor die Rede -, sich in der Hochlaufphase befindet und demzufolge vom ersten Frequenzumrichter 10 - auch Robotumrichter 10 genannt - mit Energie versorgt wird. Für die anderen Motoren M2, M3, usw. wird angenommen, dass sich diese im stationären Betrieb befinden und vom zweiten Frequenzumrichter 20 - auch Maschinenumrichter 10 genannt - mit Energie versorgt werden. Die Frequenzumrichter oder kurz Umrichter 10 und 20 werden auf die übliche Weise an das öffentliche Energieversorgungsnetz 25 angeschlossen.
Jeder Umrichter 10 und 20 weist in diesem Ausführungsbeispiel je einen eigenen Gleichstromzwischenkreis 24i bzw. 242 auf, wobei die Gleichstromzwischenkreis 24ι bzw. 242 über ein Ventil 23, z.B. eine Leistungsdiode 23, miteinander koppelbar sind, die Funktion dieser Kopplung wird weiter unten erläutert.
Des Verfahren zur Umschaltung läuft basierend auf der in Figur 1 gezeigten Schaltungsanordnung wie folgt ab:
Motor 1 wird durch den Umrichter 10 hochgefahren, z.B. auf eine resultierende Spinngeschwindigkeit von 600 m/min. Die Hochlaufzeit beträgt typischerweise 0.1 - 0.5 s. Aufgrund der Dimensionierung von Umrichter 10 und dem hochlaufen Motor M1 - bzw. den identischen Motoren M2, M3, usw. - ist im Umrichter 10 ein Algorithmus implementiert, der die Frequenz und die abzugebende Spannung U1 so einstellt, dass die vorstehend aufgeführten Hochlaufbedingungen erreicht werden. Insbesondere zur Erreichung des geforderten Drehmomentes muss die Spannung U1 höher sein, als die im stationären Betrieb vom zweiten Umrichter 20 abgegebene Spannung U2. Bei beiden Umrichtern 10 und 20 ist dabei für die Pulsweitenmodulation eine Schaltfrequenz von ca. 8 - 16 kHz vorgesehen. Die Frequenz für die Nenndrehzahl liegt bei z.B. 230 Hz.
Der genaue Zeitpunkt der Umschaltung basiert auf einem Vergleich der vom ersten und zweiten Umrichter 10 bzw. 20 abgegebenen Ströme bzw. iRef. Dieser Vergleich und der daraus resultierende exakte Umschaltzeitpunkt wird nachfolgend anhand der Figur 3 erläutert. Da vom Umrichter 20 eine Mehrzahl von Motoren M2, M3, .. parallel und synchron versorgt wird, genügt es, vom Umrichter 20 einen Referenzstrom iRef für den Vergleich abzuzweigen. Dies erfolgt über einen Stromwandler 21 , an dem eine Impedanz 22 angeschlossen ist, die die gleichen elektrischen Eigenschaften wie ein Motor M2, M3, .. im stationären Betrieb aufweist. Beispielsweise kann dazu ein Dreh- stromspartransformator verwendet werden. Der an den hochlaufenden Motor M1 anstehende Strom wird ebenfalls über einen Stromwandler 1 geführt. Von den beiden Stromwandlern 11 und 22, die produktbezogen meist als sogenannte LEM-Wandler ausgebildet sind, wird je ein diese Ströme iRβf und H repräsentierende Signal iRβf und h der Vergleichschaltung 30 zugeführt. In der Notation dieser Schrift wird nicht streng unterschieden zwischen den Strömen iRe. und ii und den diesen Ströme repräsentierenden Signale iRef und .
Gemäss der Figur 3 ist im obersten Diagramm der Verlauf des Referenzstromes iRef dargestellt. Im mittleren Diagramm ist der Verlauf des dem Motor M1 zugeführten Stromes h während dem Hochlauf dargestellt. Dabei weist dieser Strom noch nicht die der Nenndrehzahl entsprechende Frequenz auf, im Moment ist zusätzlich eine «Pha- senverschiebung» um einen Winkel Δα dargestellt. Nach erfolgtem Hochlauf ist die Frequenz des Stromes ggf. bis auf eine leichte «Schwebung» identisch mit der Frequenz des Referenzstromes iRef . In diesem quasistationären Zustand erfolgt, dann eine Umschaltung auf den zweiten Stromrichter 20, wenn der Phasenwinkel A einen Schwellwert von z.B. 5° unterschritten hat.
In diesem Moment wird von der Vergleichsschaltung 30 ein Schaltsignal an den Schütz SO abgegeben. Als elektromechanische Schütze SO ist ein Wechsler- oder Umschaltschütz vorgesehen, der reine Umschaltzeiten in der Grössenordnung von 4 - 6 ms aufweist. Die Abfolge der mit elektromechanischen Schützen realisierten Schal- tung ist in den Figuren 2a bis 2d dargestellt.
Figur 2a zeigt den Zustand des Hochlaufens einschliesslich der Schalterstellungen SO, S1 und S2 eines Motors Mx.
Figur 2b zeigt den Umschaltzustand unmittelbar nach dem Umschalten vom Robotumrichter 10 auf den Maschinenumrichter 20. Damit der Robotumrichter 10 für den Hochlauf eines anderen Motors My zur Verfügung steht, muss der Robotumrichter 10 vom soeben hochgelaufenen Motors Mx auch bezüglch des Punktes P getrennt werden; die letzte Trennung erfolgt dann mit dem Wechslerschütz SO. Figur 2c zeigt den Schaltzustand, wo der hochgelaufene Motor Mx über zwei Pfade versorgt wird.
In Figur 2d ist schliesslich die Trennung des Punktes P vom Maschinenumrichter 10 dargestellt. In diesem Zustand ist der Robotumrichter frei für einen Neustart eines anderen Motors My. Für die Schalter S1 und S2 können relativ langsame, handelsübliche Bauelemente bzw. Schütze eingesetzt werden.
Die Vergleichsschaltung 30 kann mittels eines Mikroprozessors ausgebildet sein.
Nachstehend werden zwei besonders in den Figuren nicht dargestellte vorteilhafte Ausführungsformen dieser Erfindung erläutert.
Zum einen kann vorgesehen werden, die Ströme iRef und ii direkt auf einen Transfor- mator mit zwei parallelen Primärwicklungen zuführen, die über einen Eisenkern mit einer weiteren Spule transformatorisch gekoppelt sind. Die Referenzlast 22 braucht im Betrag der Impedanz nicht identisch zu einem Motor Mx ausgelegt zu sein. Eine allfällige Abweichung kann durch die Wicklungszahl der einen der vorstehend erwähnten Spulen kompensiert werden.
Des weiteren kann die vorstehend erwähnte Ausführungsform mit einem LEM- Wandler ausgeführt sein, der als sogenannter Summenstromwandler für die Ströme iRef und ii ausgeführt sein. Auf diese Weise erhält man automatisch den gesuchten Stromsummenwert. Wenn dieser Stromsummenwert eine bestimmte Schwelle erreicht oder überschreitet, wird daraus ein Signal zur Einleitung der Umschaltung generiert. Diese vorteilhafte Ausführungsform kann des weiteren mit je einem Strom iRef bzw H ausgeführt sein, die je durch eine entsprechende Referenzlast bestimmt sind wie dies vorstehend für den Strom iRβf bereits erläutert wurde.
Damit eine grössere Motorbeschleunigung erreicht werden kann, wird der Robotumrichter 10 mit einer höheren Spannung gespeist, die beispielsweise über einen Vortrafo erzeugt wird. Um nach dem Hochlauf, aber vor dem Umschalten am Ausgang des Robotumrichters 10 die gleiche Spannung wie beim Maschinenumrichter 20 zu haben, wird die Einspeisung des Robotumrichters 10 - die im genannten Zustand einem er- höhten Spannungswert aufweist - abgeschaltet. Dadurch wird über die Diode 23 die Energieversorgung des Robotumrichters 10 mit der gleichen Spannung U2 vom Maschinenumrichter 20 unterbrechungsfrei vorgenommen.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
10 Robotfrequenzumrichter, Robotumrichter, zur Versorgung eines Synchronmotors für den Hochlauf
11 Stromwandler, LEM-Wandler 20 Maschinenfrequenzumrichter, Maschinenumrichter, zur Versorgung mehrerer Synchronmotoren
21 Stromwandler, LEM-Wandler
22 Induktive Ersatzlast, anstelle eines Synchronmotors
23 Ventil, Diode zur Kopplung der beiden Gleichstromzwischenkreise 24ι, 242 Gleichstromzwischenkreis von Frequenzumrichter 10 bzw. 20
25 Öffentliches Energieversorgungsnetz
30 Vergleichsschaltung zur Auswertung von i ef und ii ii = (t); vom Frequenzumrichter 10 abgegebener Strom oder ein diesen Strom repräsentierendes Signal iRef iRef = ΪRef(t); Referenzstrom beim stationären Betrieb ein diesen Referenzstrom repräsentierendes Signal
M1. M2, M3, M4; Mx, My Synchronmotoren
SO Wechslerschütz, Umschalter S1 , S2 Schalter, Schütze
Liste der verwendeten Akronyme
MOSFET Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor
IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor Bipolarer Transisitor mit isoliert angeordneter Ansteuer-Elektrode
Liste der referenzierten Schriften
DE 100 60 561 A1 , Offenlegungstag: 6. Juni 2002 «Hauptantrieb für eine Spinnmaschine» Spindelfabrik Süssen Schurr, Stahlecker & Grill GmbH 73079 Süssen, DE.
DE 40 10 376 A1 , Offenlegungstag: 2. Oktober 1991 «Antrieb, insbesondere Einelspinelantrieb für eine Arbeitsstelle einer Ringspinnmaschine»
Warbinek, Kurt, Prof. Dr. Ing., 7332 Eislingen, DE. 88 A1. Veröffentlichungstag 15. Mai 2002
«Steuerung von Spinnstellen in einer Spinnmaschine» Maschinenfabrik Rieter AG, 8406 Winterthur.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Umschaltung eines Synchronmotors (M1) von einem ersten Frequenzumrichter (10) auf einen zweiten Frequenzumrichter (20), wobei der erste Frequenzumrichter (10) für den Hochlauf des zu speisenden Synchronmotors (M1) und der zweite Frequenzumrichter (20) für den stationären Betrieb von mehreren zu speisenden Synchronmotoren (M1 , M2, M3, ..) vorgesehen sind, und wobei nach Erreichen der Solldrehzahl des hochgelaufenen Synchronmotors (M1) die Umschaltung vom ersten (10) auf den zweiten Frequenzumrichter (20) erfolgt; gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte, A vom ersten Frequenzumrichter (10) wird ein Signal ( ) einer Vergleichsschaltung (30) zugeführt, das den Strom (H) repräsentiert, der dem hochlaufenden Synchronmotor (M1) zugeführt wird; B vom zweiten Frequenzumrichter (20) wird ein einen Referenzstrom (iReτ) repräsentierendes Signal (iRef) der Vergleichsschaltung (30) zugeführt; C in der Vergleichsschaltung (30) werden die beiden zugeführten Signale (iι,iRef) hinsichtlich Frequenz und/oder Phasenlage (Δa ) verglichen; D bei Übereinstimmung der beiden Signale erfolgt eine Umschaltung des hochge- laufenen Motors (M1) vom ersten (10) auf den zweiten Frequenzumrichter (20).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt D als Übereinstimmung hinsichtlich Phasenlage (Δα ) ein Wert unterhalb von 10° vorgesehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verfahrensschritte A und B als Signale die Ströme selbst der Vergleichs- Schaltung (30) zugeführt und dass als Vergleichsschaltung ein Transformator mit zwei parallelen Primärwicklungen oder ein Summenstromwandler vorgesehen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt D als Übereinstimmung ein Überschreiten eines bestimmter Schwellwert der Ausgangsgrösse von Transformator oder Summenstromwandler vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verfahrensschritte A und B als Signale Ströme der Vergleichsschaltung (30) zugeführt werden, wobei diese Ströme je durch eine Referenzimpendanz bestimmt sind und die Referenzimpedanz auf die Impedanz der Synchronmotoren (M1 , M2, M3, ..) abgestimmt ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass pro Synchronmotor (M1 , M2, M3, ..) je zwei weitere Schalter (S1 , S2) vorgesehen sind, um im Verfahrensschritt D den betreffenden Synchronmotor (My) vom ersten (10) oder vom zweiten Frequenzumrichter (20) abzutrennen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt D nach erfolgter Umschaltung auf den zweiten Frequenzum- richter (20) temporär die beiden weiteren Schalter (S1 , S2) geschlossen sind und erst dann der eine (S1) der beiden weiteren Schalter geöffnet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (10) oder zweite Frequenzumrichter (20) mit einem gemeinsamer Gleichstromzwischenkreis (24ι, 242) über eine Diode (23) koppelbar sind, wobei die Kopplung im Verfahrensschritt D bei Abschaltung der Netzeinspeisung (25) des ersten Frequenzumrichters (10) erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Frequenzumrichter (10) bei der Netzeinspeisung (25) ein Vortransformator vorgeschaltet ist, um eine gegenüber dem zweiten Frequenzumrichter (20) höhere Spannung (U1 , U2) im Gleichstromzwischenkreis (241) zu erhalten.
10. Textilmaschine, insbesondere Luftspinnmaschine, mit mehreren Spinnstellen und mindestens zwei Frequenzumrichter (10, 20) zum Betreiben von mehreren Synchronmotoren (M1 , M2, M3, ..), dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung von einem Frequenzumrichter (10) auf einen weiteren Frequenzumrichter (20) nach einem der vorangehenden Verfahren erfolgt.
11. Schaltungsanordnung zur Umschaltung eines Synchronmotors (M1) von einem ersten Frequenzumrichter (10) auf einen zweiten Frequenzumrichter (20) mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 8
12. Textilmaschine, insbesondere Luftspinnmaschine, mit mehreren Spinnstellen mit mindestens einer Schaltungsanordnung gemäss Anspruch 11.
PCT/CH2005/000223 2004-04-23 2005-04-21 Verfahren zum synchronen umschalten eines motors zwischen zwei frequenzumrichtern WO2005103351A1 (de)

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