WO2016102385A1 - Verfahren zum bestimmen eines statorstromvektors zum starten einer synchronmaschine eines antriebs einer personenbeförderungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum bestimmen eines statorstromvektors zum starten einer synchronmaschine eines antriebs einer personenbeförderungsvorrichtung Download PDF

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current vector
stator
synchronous machine
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Jürgen FRANTZHELD
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Thyssenkrupp Elevator Ag
Thyssenkrupp Ag
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    • B66B1/30—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical effective on driving gear, e.g. acting on power electronics, on inverter or rectifier controlled motor
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    • H02P6/26—Arrangements for controlling single phase motors

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a stator current vector for starting a synchronous machine of a drive of a passenger conveyor with a rotor and with a stator having a stator winding.
  • the invention is particularly applicable to synchronous machines in the form of linear motors.
  • a synchronous machine has a stator (primary part) and a rotor (secondary part).
  • the stator or the primary part may have a stator winding of a plurality of phase windings.
  • the stator winding may be impressed with a stator current vector having a particular stator current vector direction.
  • Such a stator current vector characterizes an energization of the stator winding.
  • the rotor or the secondary part can be designed as a field winding or as a permanent magnet.
  • such a synchronous machine may be designed as a rotary motor or as a linear motor.
  • stator current vector In order to operate a synchronous machine with the best possible efficiency and to produce the greatest possible driving torque acting on the rotor, a stator current vector must be impressed in the stator winding in the correct phase.
  • the stator winding is doing a corresponding stator current vector with a impressed optimal stator current vector direction.
  • This optimal stator current vector direction depends on how the rotor is oriented relative to the stator. This is particularly important in passenger conveyors driven by linear motors. For example, in the case of an elevator installation, with the release of the brakes, at least that drive torque must be applied by the linear motor, which corresponds to the weight of the possibly fully occupied car, in order to prevent the car from slipping uncomfortably or even falling.
  • the orientation of the stator and rotor relative to each other is usually not known.
  • this orientation can be determined by means of sensors such as incremental encoders, however, this often requires a few electrical revolutions or a certain movement of the rotor, since the sensor usually only has to detect a specific reference signal.
  • an incremental encoder must first detect a first specific reference mark. Until this reference signal is detected and the orientation of stator and rotor can be determined by means of the sensor, the optimum stator current vector direction is usually determined by other methods, for example by means of so-called test excitations.
  • test stimuli are often unsuitable for the use of a synchronous machine in a passenger conveyor.
  • test stimuli can only work reliably if sufficient movement of the runner is possible. For example, this is usually not the case in elevator systems, in particular when starting or starting up the synchronous machine. For example When a brake (holding brake) of the elevator system is activated, a movement of the synchronous machine is hardly or not possible. Furthermore, in elevator systems it may be the case that only a slight mechanical play occurs between the rotor of the synchronous machine and a load (cab, counterweight). Thus, in test stimuli only a very limited movement of the rotor may be possible. By means of such test excitations, it is usually not possible in an elevator system to reliably determine an optimal stator current vector direction.
  • Passenger conveyor device proposed with the features of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
  • the passenger transport device is designed in particular as an elevator system, as an escalator or as a moving walkway.
  • the synchronous machine has a rotor or a secondary part and a stator or a primary part with a stator winding with a plurality of phase windings.
  • the synchronous machine is designed as a three-phase synchronous machine with three phase windings.
  • the synchronous machine is designed in particular as a rotary motor or in particular as a linear motor.
  • a rotary motor is used, for example, for a traction sheave drive in an elevator system.
  • the rotary motor can be connected, for example via a gear with a traction sheave and drive them.
  • Such a rotary motor can also be used for example for driving a movable conveyor belt in an escalator or in a moving walk.
  • a linear drive either the primary part or the secondary part is designed as a stationary element.
  • the other element of the linear drive is designed to be movable and can be moved along the stationary element.
  • the movable element of the linear drive can be arranged in an elevator system, for example on a car or on a counterweight of a car.
  • the stationary element of the linear drive can be arranged, for example, as a rail.
  • a starting stator current vector is determined with a starting stator current vector direction, which is impressed on the stator winding for starting the synchronous machine.
  • the starting stator current vector is not determined directly, but indirectly via a minimum Statorstromvektor with a minimum stator current vector direction, wherein upon impressing this minimum stator current vector, a minimum acting on the rotor drive torque is generated in the synchronous machine.
  • different stator current vectors with different stator current vector directions are impressed on the stator winding in the course of several energizations (in particular consecutively).
  • the minimum stator current vector is determined with the minimum stator current vector direction.
  • the starting stator current vector is determined with the starting stator current vector direction, and the stator winding is impressed with the starting stator current vector for starting the synchronous machine.
  • these multiple energizations are each carried out with the same amplitude of the different stator current vectors. In particular, a comparatively small amplitude is chosen for this purpose.
  • the different stator current vectors with the respective stator current vector direction each characterize a current with which the stator winding is energized.
  • the stator current vectors each characterize a multiphase DC current.
  • the different stator current vectors can be regarded in particular as a space vector or current space vector of a corresponding space vector diagram (in particular in the stator-fixed ⁇ coordinate system).
  • Stator current vectors or current space vectors are to be regarded in particular as vectors or pointers in a complex plane.
  • the minimum stator current vector runs in particular parallel to a reference axis.
  • the maximum stator current vector in particular runs perpendicular to a further (in particular to the same) reference axis.
  • stator current vector can be determined from all impressed stator current vectors of the current flows carried out.
  • two minimum stator current vector can be determined with two minimum stator current vector directions, in each case a minimum driving torque acting on the rotor is generated. These two minimum stator current vector directions are different in particular by 180 °.
  • the starting stator current vector in this case can be determined in particular from these two minimum stator current vectors.
  • the drive torque acting on the rotor or the force generated in the synchronous machine is not determined concretely and precisely in order to determine the starting stator current vector.
  • neither movement nor speed nor speed of the synchronous machine need to be determined concretely and precisely.
  • the minimum stator current vector is searched in the course of the multiple energizations.
  • the direction of the drive torque or the direction of a movement resulting from the drive torque is detected and evaluated, but not the magnitude of the drive torque or the amount of movement.
  • the sensor used is thus significantly cheaper and at the same time more reliable to carry out because the sensor does not need to determine the exact amount.
  • an acceleration sensor which is firmly connected to the rotor is suitable for detecting a drive torque.
  • This acceleration sensor can be mounted, for example, on the car of an elevator car. Even the smallest jerky movements can be detected by the acceleration sensor, from which it can be concluded that there is a drive torque. In addition, a conclusion can be drawn on the direction of the drive torque by the acceleration sensor. Even with very long linear motors in the field of passenger conveyors, a single acceleration sensor may be sufficient to detect the direction of an applied test drive torque at each possible rotor position. In the course of starting or starting the synchronous machine, the orientation of stator and rotor relative to each other is usually not known.
  • the starting stator current vector with which the synchronous machine can be started optimally, be determined quickly and effectively and the synchronous machine can be operated as best as possible. It is not necessary first some electrical revolutions or a certain movement of the synchronous machine. In particular, the corresponding sensor usually does not first have to detect a specific reference signal.
  • a commutation offset for the subsequent ongoing operation of the drive is determined from the starting stator current vector.
  • the commutation offset establishes a relationship between the actual rotor position or rotor position (for example, an angular position of the rotor) and a measurement signal of a rotor position sensor (for example an incremental encoder) and is required for the correct alternating current supply of the phase winding of the stator.
  • the commutation offset accordingly represents a phase deviation between the actual rotor position and the rotor position detected by the rotor position sensor. If this commutation offset is known, the measured rotor position corrected by the commutation offset can be used as the basis for controlling the synchronous machine. However, if the commutation offset is not known, as may be the case when the synchronous machine is started, for example, this relationship between the measurement signal output by the rotor position sensor and the actual rotor position must first be determined.
  • the actual starting stator current vector can be used to determine the actual rotor position.
  • the rotor When impressing the starting stator current vector, the rotor is in the rotor position in which the maximum movement is generated. Accordingly, the commutation offset can be determined from the start stator current vector.
  • a zero stator current vector with a zero stator current vector direction as the minimum stator current vector is preferably determined, in which essentially no or at least hardly any drive torque acting on the rotor is generated in the synchronous machine. More preferably, a maximum stator current vector with a maximum stator current vector direction as the starting stator current vector is determined from the minimum stator current vector, in which case a maximum drive torque acting on the rotor is generated in the synchronous machine.
  • the zero stator current vector runs in particular parallel to a reference axis and the maximum stator current vector in particular perpendicular to this reference axis.
  • Zero stator current vector and maximum stator current vector are therefore perpendicular to one another in particular.
  • the maximum stator current vector may be determined from the zero stator current vector by adding to the zero stator current vector direction an angle of + 90 ° or -90 ° to determine the maximum stator current vector direction.
  • two minimum stator current vectors are determined, two zero stator current vectors offset by 180 ° are determined, each parallel to the reference axis and pointing in opposite directions.
  • the maximum stator current vector is in particular perpendicular to these two zero stator current vectors.
  • the stator current vectors of the plurality of energizations are respectively determined or selected according to a predetermined criterion.
  • a next stator current vector with a next stator current vector direction for a next one of the plurality of current supplies in particular is in each case following determined or selected according to the specified criterion.
  • the next stator current vector direction is preferably determined in each case as a function of the current stator current vector direction.
  • the next stator current vector direction is determined in each case by adding in each case an angle value to the current stator current vector direction or subtracting it from this current stator current vector direction.
  • a constant angle value is selected for the plurality of energizations.
  • This constant angle value is in each case added to the current stator current vector direction or subtracted from this current stator current vector direction, preferably added in each case.
  • the stator current vector direction is respectively increased or decreased by the constant, fixed angle value.
  • This constant angular interval can be, for example, 1 °, 2 ° or 5 °.
  • a predetermined number of energizations can be performed.
  • the different stator current vector directions in a range from 0 ° to 360 ° can be determined in each case by adding the constant angle value of 5 °. In this case, in particular 72 different energizations are performed.
  • a different angle value is selected for each of the plurality of energizations.
  • the angle value for each of the next of the plurality of energizations is respectively reduced, preferably halved in each case.
  • the angle value is accordingly reduced or halved consecutively or iteratively.
  • an initial value of the angle value is 90 °.
  • a first stator current vector direction of a first one of the multiple energizations may be randomly selected.
  • the initial value of the 90 ° angle value is accordingly added to or subtracted from this first stator current vector direction to determine a second stator current vector direction of a second of the plurality of supplies.
  • An angle of 45 ° in this case is added to or subtracted from this second stator current vector direction to determine a third stator current vector direction.
  • An angle value of 22.5 ° is in turn added to or subtracted from this third stator current vector direction, etc.
  • This addition or subtraction of the angle value is carried out, in particular, until the angle value falls below a predefined threshold value, for example 1 °. In particular, this addition or subtraction of the angle value can be carried out until the minimum stator current vector is determined.
  • the orientation of the minimum stator current vector can be limited to an angle range of less than 6 ° already after five currents, after nine currents already to an angle range of less than 0.5 °.
  • Whether the respective angle value is added to or subtracted from the current stator current vector direction of the current one of the multiple energizations is preferably determined depending on a drive torque generated in the course of the current one of the plurality of energizations, more preferably dependent on one Movement direction of a movement of the rotor generated in the course of the current of the several energizations. If the direction of movement changes, the sign of the Angle value changed. Accordingly, the angle value is added or subtracted until the minimum drive torque is generated or until no more movement is generated in the synchronous machine. In this case, if the minimum drive torque or no movement is generated in the course of one of the several energizations, the minimum stator current vector is found.
  • the determination of whether the respective angle value is added or subtracted is particularly suitable for the variable angle value.
  • a corresponding rotational speed or a corresponding speed of the synchronous machine it is not necessary for the movement or the corresponding drive torque, a corresponding rotational speed or a corresponding speed of the synchronous machine to be determined concretely and precisely. Only the direction of this movement or drive torque are determined. Also for this purpose it is not necessary that a sufficient movement of the synchronous machine must be ensured. The direction of movement can also be determined with the smallest possible movement of the synchronous machine. Also for this embodiment of the invention, no requirements are placed on sensors, by means of which the drive torque or the movement of the synchronous machine can be determined. This refinement can also be carried out precisely and effectively in the smallest possible measuring or operating range of such sensors.
  • the angle value is added to the current stator current vector direction of the current one of the plurality of energizations if a movement in the negative direction of movement is generated in the course of the current one of the several energizations in the synchronous machine. If a movement in the positive direction of movement is generated in the course of the current one of the several energizations in the synchronous machine, the angle value is preferably subtracted from the current stator current vector direction of the current one of the several energizations. Preferably, after determining the minimum stator current vector, a check is made as to whether the minimum drive torque acting on the rotor is generated when impressing the minimum stator current vector in the synchronous machine.
  • stator winding is preferably impressed in the course of several further energizations different Statorstromvektoren with the determined minimum stator current vector direction and with different amplitudes. In each case, it is checked whether in each case the minimum drive torque acting on the rotor is generated in the course of these several further energizations in the synchronous machine.
  • the minimum stator current vector has been correctly determined. If in each case the minimum drive torque is generated in the course of these several further energizations, the starting stator current vector is determined from the determined minimum stator current vector. Otherwise, in particular, a preferred embodiment of the invention is carried out again and a new minimum stator current vector is determined.
  • an opposite stator current vector is impressed on the stator winding with a stator current vector direction opposite to the current stator current vector direction before a current one of the several energizations, in which the stator winding is impressed with a current stator current vector having a current stator current vector direction.
  • the current stator current vector direction and the opposite stator current vector direction are accordingly shifted in particular by 180 °.
  • the current and the opposite stator current vector thus run parallel to each other, but pointing in opposite directions. Amplitude and duration of this opposite energization and the current of the multiple energys are selected in particular identical.
  • This opposite energization can be carried out in particular before each of the several energizations or even before certain of the several energizations, for example only before every second of the several energizations.
  • the stator winding is impressed with an opposite stator current vector with a stator current vector direction opposite to the first stator current vector direction.
  • the stator winding in the course of the multiple energizations the different stator current vectors are impressed for a predetermined time interval.
  • this time interval can be selected to be the same size for each of the multiple energizations.
  • this time interval is 75 ms, 50 ms or 25 ms.
  • the respective opposite stator current vectors are also impressed in the course of the opposite current flows for a given time interval.
  • this time interval can be chosen to be the same in particular for each of the multiple energizations and is preferably 75 ms, 50 ms or 25 ms.
  • the invention further relates to a drive for a passenger conveyor and a passenger conveyor with such a drive.
  • An inventive drive for a passenger conveyor comprises a synchronous machine with a rotor and with a stator having a stator winding with a plurality of phase windings.
  • the drive further comprises a control unit which is adapted to a preferred embodiment of the invention Procedure to perform. Embodiments of this drive according to the invention and this passenger transport device according to the invention will become apparent from the above description of the method according to the invention in an analogous manner.
  • FIG. 1 schematically shows a preferred embodiment of a passenger transport device according to the invention with a preferred embodiment of a drive according to the invention.
  • FIG. 2 schematically shows stator current vector diagrams which can be determined in the course of a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • FIG. 3 schematically shows an alternative preferred embodiment of a passenger transport device according to the invention with a preferred embodiment of a drive according to the invention.
  • FIG. 4 schematically shows a further alternative preferred embodiment of a passenger transport device according to the invention with a preferred embodiment of a drive according to the invention.
  • 1 shows a preferred embodiment of a passenger transport device according to the invention is shown schematically and designated 100.
  • the passenger conveyor is configured as an elevator system 100.
  • the elevator system 100 comprises a cab 102 which is movable in an elevator shaft 101.
  • the cab 102 is suspended on a carrier cable 103 and connected to a counterweight 106 via a traction sheave 104 and a deflection roller 105.
  • the elevator system 100 comprises a preferred embodiment of a drive 110 according to the invention, which in this example is designed as a traction sheave drive.
  • the traction sheave drive 110 comprises the traction sheave 104 and a synchronous machine 111 designed as a rotary motor.
  • the synchronous machine 111 is connected to the traction sheave 104 via a shaft 112 and can drive it.
  • the traction sheave drive 110 further comprises a control unit 113, which drives the synchronous machine 111, indicated by reference number 114.
  • the synchronous machine 111 is designed, for example, as a three-phase synchronous machine.
  • a stator 121 or primary part of the synchronous machine 111 comprises a stator winding with, for example, three phase windings.
  • a rotor 122 or secondary part of the synchronous machine 111 includes, for example, a field winding or a permanent magnet arrangement.
  • the phase windings of the stator 121 are connected to a power converter circuit 123.
  • This converter circuit 123 comprises appropriate switching elements such as, for example, MOSFETs (metal oxide). Semiconductor field effect transistors) (in Figure 1, a MOSFET is shown purely by way of example).
  • the individual switching elements of the rectifier circuit 123 are driven by the control unit 113.
  • the synchronous machine 111 is energized.
  • the stator winding of the synchronous machine 111 is impressed with a rotating stator current vector.
  • the stator winding of the stator current vector In order to operate the synchronous machine 111 with the best possible efficiency and to generate the largest possible drive torque acting on the rotor, the stator winding of the stator current vector must be impressed in the correct phase. In this case, a maximum stator current vector is impressed onto the stator winding, in which case a maximum drive torque acting on the rotor is generated in the synchronous machine 111.
  • the maximum stator current vector leads the rotor magnetic flux by 90 °. In particular, when starting or starting the synchronous machine 111, this maximum stator current vector is unknown.
  • a suitable starting stator current vector To start the synchronous machine 111, a suitable starting stator current vector must first be determined.
  • control unit 113 is configured to carry out a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • stator windings with different stator current vector directions are impressed consecutively on the stator winding in the course of several energizations.
  • a minimum stator current vector is initially determined in which no drive torque acting on the rotor is generated.
  • the maximum stator current vector is determined as the starting stator current vector.
  • stator current vector diagrams or space vector diagrams in a stator-fixed ⁇ coordinate system are shown schematically. which can be determined in the course of the preferred embodiment.
  • Each of the eight stator current vector diagrams in FIGS. 2a to 2h respectively characterizes one of the several energizations which are carried out in the course of this preferred embodiment of the method according to the invention.
  • Stator current vectors or current phasors are represented as vectors in a stator current vector diagram.
  • Stator current vectors characterize the energization of the stator winding of the synchronous machine 111. All stator current vectors intersect at the origin of the ⁇ coordinate system and terminate on the circumference of a circle whose center point coincides with the origin.
  • a stator current vector direction of a stator current vector is described by an angle relative to a reference axis.
  • FIGS. 2a to 2h each of this circle is shown. The circles are divided by a first reference axis into two semicircles. In FIGS. 2a to 2h, this first reference axis is identified by the designation "Fmin”.
  • a first semicircle is indicated by the designation "+", a second semicircle by the designation
  • first reference axis is given by way of example a minimum direction for the start-rotor position.
  • Stator current vectors that run along this minimum direction or parallel to the first reference axis are referred to as minimum stator current vectors having a minimum stator current vector direction, at which no drive torque is generated in each case in the synchronous machine 111 for the output rotor position.
  • a second reference axis is given by way of example a maximum direction for the output rotor position.
  • this second reference axis is perpendicular to the first reference axis.
  • this second reference axis is identified by the designation "F ma x”.
  • Stator current vectors that run along this maximum direction or parallel to the second reference axis are referred to as the maximum stator current vector, which generate the maximum drive torque in the synchronous machine 111 for the output rotor position.
  • FIG. 2b describes a first of the several energizations with a first stator current vector Ui with a first stator current vector direction.
  • This first stator current vector Ui is directed, for example, in the direction of a corresponding Kommut istsoffsets, which had been present when stopping the synchronous machine 111.
  • an opposite current application is initially carried out according to FIG. 2a with a stator current vector direction opposite to the first stator current vector direction.
  • This opposite stator current vector direction is opposite to the first stator current vector direction by 180 °.
  • the stator winding is impressed with an opposite stator current vector, which is designated as Ui * in FIG. 2a.
  • FIG. 2b the first of the several energizations is carried out.
  • the first run Statorstromvektor Ui and the opposite stator current vector Ui * parallel, but pointing in opposite directions.
  • a second of the several energizations with a second stator current vector U 2 is then carried out with a second stator current vector direction.
  • an opposite energization can be performed again, in the course of which the stator winding an opposite stator current vector U 2 * is impressed with one of the second Statorstromvektorides by 180 ° opposite Statorstromvektorides.
  • a respective next stator current vector direction of a next one of the plurality of energizations is respectively determined by adding or subtracting a different angle value from a current stator current vector direction of the current one of the plurality of energizations. This different angle value is halved for each of the next of the several energizations.
  • the second stator current vector direction is accordingly determined by adding or subtracting a first angle value from the first stator current vector direction. This first angle value is 90 ° in this example.
  • Whether the respective angle value is added or subtracted depends on a direction of movement of a movement currently generated in the synchronous machine 111 for the home rotor position. As can be seen from the first stator current vector Ui in FIG. 2b, the first of the current flows in the synchronous machine 111 generates a movement in the positive direction of movement. With such a positive direction of movement, the respective angle value is subtracted.
  • the second stator current vector direction is accordingly determined by subtracting the first angle value of 90 ° from the first stator current vector direction.
  • a third stator current vector direction is accordingly determined by subtracting a second angle value of 45 ° from the second stator current vector direction.
  • a third of the several energizations is carried out with a third stator current vector U 3 with this third stator current vector direction.
  • an opposite energization with an opposite stator current vector U 3 * is performed.
  • the third of the multiple energizations generates movement in the negative direction of movement in the synchronous machine 111 for the output rotor position.
  • a fourth stator current vector direction is accordingly determined by adding a third angle value of 22.5 ° to the third stator current vector direction.
  • a fourth of the several energizations is carried out with a fourth stator current vector U 4 with this fourth stator current vector direction.
  • an (optional) opposite energization with an opposite stator current vector U 4 * is performed before this fourth energization.
  • the fourth of the several energizations again generates a movement in the positive direction of movement for the output rotor position. Therefore, a fourth angle value of 11.25 ° is subtracted from the fourth stator current vector direction to determine a fifth stator current vector direction.
  • a sixth of the several energizations is carried out according to FIG. 2 g with this sixth stator current vector direction and a corresponding sixth stator current vector U 6 .
  • an (optional) opposite energization is performed with an opposite stator current vector U 6 *.
  • This sixth stator current vector U 6 runs parallel to the first reference axis and, when impressed in the synchronous machine, produces no drive torque or no movement for the output rotor position.
  • This sixth stator current vector U 6 represents the sought-after minimum stator current vector.
  • the sixth stator current vector direction represents the sought minimum stator current vector direction.
  • an angle value of 90 ° is added or subtracted to the minimum stator current vector direction according to FIG. 2h. Whether this angle value of 90 ° is added or subtracted depends in particular on a desired direction of movement when starting the synchronous machine 111.
  • the stator winding of this maximum stator current vector U ma x is impressed as a starting stator current vector.
  • a commutation offset for the subsequent ongoing operation of the synchronous machine 111 is determined from this maximum stator current vector U ma x.
  • This Kommut istsoff set represents a relationship between the actual rotor position and a measurement signal of a Rotor position sensor forth and is needed for the correct alternating current to the phase winding of the stator 121.
  • Each of the energizing and the opposite energizing according to the figures 2a to 2g is carried out for a predetermined time interval of 50 ms and between each of the energis according to Figures 2a to 2g each a predetermined time interval of 50 ms is also paused. Furthermore, each of these energizations according to the figures 2a to 2g is performed with the same amplitude.
  • the energization is repeated with a higher amplitude until a movement is detected. If the amplitude is thereby increased up to a predefinable amplitude threshold value, without a movement being detected, the first direction is recognized as a minimum stator current vector direction.
  • FIG. 3 shows an elevator installation 100 having a drive linear motor driven according to the invention as a synchronous machine.
  • the synchronous machine includes Here, a stator 121 which is elongate and extends substantially over the entire height of the elevator shaft 101.
  • the stator 121 generates a magnetic field traveling along the elevator shaft.
  • a runner 122 is fixed to the car 102 and is driven by the traveling magnetic field. Via a fixedly connected to the rotor acceleration sensor 124 smallest movements of the car and / or the rotor 122 can be determined.
  • FIG. 4 shows a moving walkway 100 with a drive linear motor driven according to the invention as a synchronous machine.
  • the synchronous machine in this case comprises a stator 121, which is elongated and extends substantially over the entire length of the moving walk.
  • the stator 121 generates a magnetic field traveling along the travel path.
  • a runner 122 is fixedly attached to a pallet 125 and driven by the traveling magnetic field. Via a fixedly connected to the rotor acceleration sensor 124 smallest movements of the pallet 125 / or the rotor 122 can be determined. Alternatively, position sensors built into the moving walkway can be used to detect the movements of the pallet. Incidentally, the construction and the function largely correspond to the embodiments according to FIGS. 1 to 3.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Statorstromvektors (Umax) zum Starten einer Synchronmaschine (111) eines Antriebs (110) einer Personenbeförderungsvorrichtung (100) mit einem Läufer (122) und mit einem Ständer (121) mit einer Statorwicklung, wobei der Statorwicklung im Zuge mehrerer Bestromungen unterschiedliche Statorstromvektoren (U1, U2, U3, U4, U5, U6) mit unterschiedlichen Statorstromvektorrichtungen eingeprägt werden, wobei aus den unterschiedlichen Statorstromvektoren (U1, U2, U3, U4, U5, U6) ein Minimums-Statorstromvektor (U6) mit einer Minimums-Statorstromvektorrichtung bestimmt wird, bei welchem in der Synchronmaschine (111) ein minimales auf den Läufer wirkendes Antriebsmoment erzeugt wird, wobei aus dem Minimums-Statorstromvektor (U6) ein Start-Statorstromvektor (Umax) mit einer Start-Statorstromvektorrichtung bestimmt wird und wobei der Statorwicklung zum Starten der Synchronmaschine (111) der Start- Statorstromvektor (Umax) eingeprägt wird.

Description

Verfahren zum Bestimmen eines Statorstromvektors zum Starten einer Synchronmaschine eines Antriebs einer Personenbeförderungsvorrichtung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Statorstromvektors zum Starten einer Synchronmaschine eines Antriebs einer Personenbeförderungsvorrichtung mit einem Läufer und mit einem Ständer mit einer Statorwicklung. Insbesondere anwendbar ist die Erfindung bei Synchronmaschinen in Form von Linearmotoren.
Stand der Technik Synchronmaschinen bzw. Synchronmotoren können für Antriebe einer Personenbeförderungsvorrichtung, beispielsweise eines Aufzugsystems, einer Fahrtreppe oder eines Fahrsteigs, verwendet werden. Eine Synchronmaschine weist einen Ständer (Primärteil) und einen Läufer (Sekundärteil) auf. Der Ständer bzw. das Primärteil kann eine Statorwicklung aus mehreren Phasenwicklungen aufweisen. Der Statorwicklung kann ein Statorstromvektor mit einer bestimmten Statorstromvektorrichtung eingeprägt werden. Ein derartiger Statorstromvektor charakterisiert eine Bestromung der Statorwicklung. Der Läufer bzw. das Sekundärteil kann als eine Erregerwicklung oder auch als Permanentmagnet ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine derartige Synchronmaschine als ein Rotationsmotor oder als ein Linearmotor ausgebildet sein.
Um eine Synchronmaschine mit bestmöglicher Effizienz betreiben zu können und um ein größtmögliches auf den Läufer wirkendes Antriebsmoment zu erzeugen, muss der Statorwicklung ein Statorstromvektor phasenrichtig eingeprägt werden. Der Statorwicklung wird dabei ein entsprechender Statorstromvektor mit einer optimalen Statorstromvektorrichtung eingeprägt. Diese optimale Statorstromvektorrichtung hängt davon ab, wie der Läufer relativ zu dem Ständer orientiert ist. Dies ist insbesondere bei Personenbeförderungsvorrichtung bedeutsam, die durch Linearmotoren angetrieben werden. Beispielsweise bei einer Aufzugsanlage muss punktgenau mit dem Lösen der Bremsen zumindest dasjenige Antriebsmoment durch den Linearmotor aufgebracht werden, welches der Gewichtskraft des ggf. vollbesetzten Fahrkorbs entspricht, um den Fahrkorb vor einem unkomfortablen absacken oder gar abstürzen zu bewahren.
Insbesondere beim Starten bzw. Anlaufen der Synchronmaschine ist die Orientierung von Ständer und Läufer relativ zueinander zumeist nicht bekannt. Zwar kann diese Orientierung mittels Sensoren wie etwa Inkrementalgeber bestimmt werden, allerdings sind dazu oftmals einige elektrische Umdrehungen bzw. eine gewisse Bewegung des Läufers nötig, da der Sensor zumeist erst ein bestimmtes Referenzsignal erfassen muss. Beispielsweise muss ein Inkrementalgeber zunächst eine erste bestimmte Referenzmarkierung detektieren. Bis dieses Referenzsignal erfasst wird und mittels des Sensors die Orientierung von Ständer und Läufer bestimmt werden kann, wird die optimale Statorstromvektorrichtung zumeist mittels anderer Methoden bestimmt, beispielsweise mittels sogenannter Testanregungen. Derartige Testanregungen sind jedoch für den Einsatz einer Synchronmaschine in einer Personenbeförderungsvorrichtung oftmals ungeeignet. Diese Testanregungen können zumeist nur dann zuverlässig funktionieren, wenn eine ausreichende Bewegung der des Läufers möglich ist. Beispielsweise ist dies in Aufzugsystemen zumeist jedoch nicht der Fall, insbesondere beim Starten bzw. Anlaufen der Synchronmaschine. Beispielsweise wenn eine Bremse (Haltebremse) des Aufzugsystems aktiviert ist, ist eine Bewegung der Synchronmaschine kaum oder gar nicht möglich. Weiterhin kann es in Aufzugsystemen der Fall sein, dass nur ein geringes mechanisches Spiel zwischen dem Läufer der Synchronmaschine und einer Last (Kabine, Gegengewicht) auftritt. Somit kann bei Testanregungen nur eine stark eingeschränkte Bewegung des Läufers möglich sein. Mittels derartiger Testanregungen ist es in einem Aufzugsystem zumeist nicht möglich, eine optimale Statorstromvektorrichtung zuverlässig zu bestimmen. In der DE 196 04 701 Cl wird vorgeschlagen, zur Ermittlung der Anfangs- Rotorlage Testanregungen durchzuführen und deren Auswirkungen auf den Läufer anhand von Kraft- oder Drehmomentsensoren zu erfassen und auszuwerten. Dies mag bei einem Drehantrieb sinnvoll sein; bei einem Linearantrieb sind dafür entsprechende Sensoren über die gesamte Länge Antriebs (bei Personenbeförderungsvorrichtung zum Teil mehrere 100 Meter) vorzuhalten, was hohe Kosten bedeutet.
Es ist daher wünschenswert, eine verbesserte Möglichkeit bereitzustellen, um einen Statorstromvektor zum Starten einer Synchronmaschine eines Antriebs einer Personenbeförderungsvorrichtung zuverlässig bestimmen zu können.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Bestimmen eines Statorstromvektors zum Starten einer Synchronmaschine eines Antriebs einer Personenbeförderungsvorrichtung sowie ein Antrieb für eine Personenbeförderungsvorrichtung und ein entsprechende
Personenbeförderungsvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Die Personenbeförderungsvorrichtung ist insbesondere als ein Aufzugsystem, als eine Fahrtreppe oder als ein Fahrsteig ausgebildet.
Die Synchronmaschine weist einen Läufer bzw. ein Sekundärteil und einen Ständer bzw. ein Primärteil mit einer Statorwicklung mit mehreren Phasenwicklungen auf. Insbesondere ist die Synchronmaschine als eine dreiphasige Synchronmaschine mit drei Phasenwicklungen ausgebildet.
Die Synchronmaschine ist insbesondere als ein Rotationsmotor ausgebildet oder insbesondere als ein Linearmotor. Ein derartiger Rotationsmotor wird beispielsweise für einen Treibscheibenantrieb in einem Aufzugsystem verwendet. Der Rotationsmotor kann beispielsweise über ein Getriebe mit einer Treibscheibe verbunden sein und diese antreiben. Ein derartiger Rotationsmotor kann beispielsweise auch zum Antrieb eines bewegbaren Beförderungsbandes in einer Fahrtreppe oder in einem Fahrsteig verwendet werden.
Bei einem Linearantrieb ist entweder das Primärteil oder das Sekundärteil als stationäres Element ausgebildet. Das andere Element des Linearantriebs ist beweglich ausgebildet und kann entlang des stationären Elements verfahren werden. Das bewegliche Element des Linearantriebs kann in einem Aufzugsystem beispielsweise an einer Kabine oder an einem Gegengewicht einer Kabine angeordnet sein. In einem Aufzugschacht kann das stationäre Element des Linearantriebs beispielsweise als eine Schiene angeordnet sein. Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Start-Statorstromvektor mit einer Start-Statorstromvektorrichtung bestimmt, welcher der Statorwicklung zum Starten der Synchronmaschine eingeprägt wird. Wird der Statorwicklung dieser Start-Statorstromvektor eingeprägt, wird der entsprechende Strom insbesondere phasenrichtig in die Statorwicklung eingeprägt und die Synchronmaschinen kann mit bestmöglicher Effizienz betrieben werden. Der Start-Statorstromvektor wird erfindungsgemäß nicht direkt bestimmt, sondern indirekt über einen Minimums- Statorstromvektor mit einer Minimums-Statorstromvektorrichtung, wobei bei Einprägung dieses Minimums-Statorstromvektor ein minimales auf den Läufer wirkendes Antriebsmoment in der Synchronmaschine erzeugt wird. Zu diesem Zweck werden der Statorwicklung im Zuge mehrerer Bestromungen (insbesondere konsekutiv) unterschiedliche Statorstromvektoren mit unterschiedlichen Statorstromvektorrichtungen eingeprägt.
Aus diesen unterschiedlichen Statorstromvektoren wird der Minimums- Statorstromvektor mit der Minimums-Statorstromvektorrichtung bestimmt. Aus dem Minimums-Statorstromvektor wird der Start-Statorstromvektor mit der Start- Statorstromvektorrichtung bestimmt und der Statorwicklung wird zum Starten der Synchronmaschine der Start-Statorstromvektor eingeprägt. Diese mehreren Bestromungen werden insbesondere jeweils mit derselben Amplitude der unterschiedlichen Statorstromvektoren durchgeführt. Insbesondere wird zu diesem Zweck eine vergleichsweise geringe Amplitude gewählt.
Die unterschiedlichen Statorstromvektoren mit der jeweiligen Statorstromvektorrichtung charakterisieren jeweils einen Strom, mit welchem die Statorwicklung bestromt wird. Insbesondere charakterisieren die Statorstromvektoren jeweils einen Mehrphasen-Gleichstrom. Die unterschiedlichen Statorstromvektoren können insbesondere als Raumzeiger bzw. Stromraumzeiger eines entsprechenden Raumzeigerdiagramms (insbesondere im statorfesten αβ-Koordinatensystem) angesehen werden. Statorstromvektoren bzw. Stromraumzeiger sind insbesondere als Vektoren bzw. Zeiger in einer komplexen Ebene anzusehen. Der Minimums-Statorstromvektor verläuft insbesondere parallel zu einer Referenzachse. Der Maximums-Statorstromvektor verläuft insbesondere senkrecht zu einer weiteren (insbesondere zu derselben) Referenzachse. Insbesondere werden so lange die mehreren Bestromungen durchgeführt bzw. werden der Statorwicklung so lange (konsekutiv) unterschiedliche Statorstromvektoren eingeprägt, bis der Minimums-Statorstromvektor bestimmt wird. Alternativ kann auch eine vorgegebene Anzahl an Bestromungen durchgeführt werden und anschließend kann der Minimums-Statorstromvektor aus allen eingeprägten Statorstromvektoren der durchgeführten Bestromungen bestimmt werden.
Insbesondere können auch zwei Minimums-Statorstromvektor mit zwei Minimums-Statorstromvektorrichtungen bestimmt werden, bei denen jeweils ein minimales auf den Läufer wirkendes Antriebsmoment erzeugt wird. Diese zwei Minimums-Statorstromvektorrichtungen sind insbesondere um 180° verschieden. Der Start-Statorstromvektor kann in diesem Fall insbesondere aus diesen zwei Minimums-Statorstromvektoren bestimmt werden.
Erfindungsgemäß wird das auf den Läufer wirkende Antriebsmoment bzw. die in der Synchronmaschine erzeugte Kraft nicht konkret und präzise bestimmt, um den Start-Statorstromvektor zu bestimmen. Insbesondere müssen weder Bewegung noch Drehzahl noch Geschwindigkeit der Synchronmaschine konkret und präzise bestimmt werden. Im Zuge der Erfindung wird lediglich bestimmt, ob überhaupt ein Antriebsmoment bzw. eine Bewegung in der Synchronmaschine erzeugt wird. Konkrete Werte dieser Bewegung, dieses Moments, einer entsprechenden Drehzahl bzw. einer entsprechenden Geschwindigkeit sind nicht von Bedeutung. Erfindungsgemäß wird im Zuge der mehreren Bestromungen der Minimums- Statorstromvektor gesucht. Wenn bei einer Einprägung eines speziellen Statorstromvektors ein Antriebsmoment erzeugt wird, kann ausgeschlossen werden, dass dieser spezielle Statorstromvektor der gesuchte Minimums- Statorstromvektor ist, unabhängig davon, wie groß dieses erzeugte Antriebsmoment, die entsprechende Bewegung, die Drehzahl und die Geschwindigkeit konkret sind. Für die Erfindung ist es demgemäß nicht erforderlich, dass eine ausreichende Bewegung der Synchronmaschine bzw. eine ausreichende Auslenkung bzw. Bewegung des Läufers gewährleistet sein muss. Für die Erfindung werden keine Anforderungen an Sensoren gestellt, mittels welcher das Antriebsmoment bzw. die Bewegung der Synchronmaschine bestimmt werden kann. Die Erfindung kann auch im kleinstmöglichen Mess- bzw. Arbeitsbereich derartiger Sensoren präzise und effektiv durchgeführt werden, beispielsweise in einem Bereich von einem Inkrement eines Inkrementalgebers.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens genügt es insbesondere, dass die Richtung des Antriebsmomentes oder die Richtung einer aus dem Antriebsmoment resultierenden Bewegung erfasst und ausgewertet wird, nicht aber der Betrag des Antriebsmomentes oder der Betrag der Bewegung. Die verwendete Sensorik ist damit deutlich kostengünstiger und zugleich zuverlässiger auszuführen, da die Sensorik den Betrag nicht exakt ermitteln muss.
Insbesondere eignet sich zur Erkennung eines Antriebsmomentes ein Beschleunigungssensor, welcher fest mit dem Läufer verbunden ist. Dieser Beschleunigungssensor kann beispielsweise an dem Fahrkorb einer Aufzugskabine angebracht sein. Bereits kleinste ruckartige Bewegungen können durch den Beschleunigungssensor erfasst werden, woraus auf das Vorliegen eines Antriebsmomentes geschlossen werden kann. Zudem kann durch den Beschleunigungssensor ein Rückschluss auf die Richtung des Antriebsmomentes geschlossen werden. Selbst bei sehr langen Linearmotoren im Gebiet von Personenbeförderungsvorrichtungen kann ein einziger Beschleunigungssensor ausreichen, um an jeder möglichen Läuferposition die Richtung eines anliegenden Test-Antriebsmoments zu erkennen. Im Zuge des Startens bzw. Anfahrens der Synchronmaschine ist die Orientierung von Stator und Läufer relativ zueinander zumeist nicht bekannt. Durch die Erfindung kann der Start-Statorstromvektor, mit welchem die Synchronmaschine optimal gestartet werden kann, schnell und effektiv bestimmt werden und die Synchronmaschine kann bestmöglich betrieben werden. Dabei sind nicht zunächst einige elektrische Umdrehungen bzw. eine gewisse Bewegung der Synchronmaschine nötig. Insbesondere muss der entsprechende Sensor zumeist nicht erst ein bestimmtes Referenzsignal erfassen.
Vorzugsweise wird aus dem Start-Statorstromvektor ein Kommutierungsoffset (Kommutierungsversatz) für den anschließenden laufenden Betrieb des Antriebs bestimmt. Der Kommutierungsoffset stellt einen Zusammenhang zwischen tatsächlicher Läuferposition bzw. Läuferlage (beispielsweise einer Winkelposition des Läufers) und einem Messsignal eines Läuferlagesensors (beispielsweise eines Inkrementalgebers) her und wird für die korrekte Wechselbestromung der Phasenwicklung des Ständers benötigt.
Der Kommutierungsoffset stellt demgemäß eine Phasenabweichung zwischen der tatsächlichen Läuferposition und der mit dem Läuferlagesensor erfassten Läuferposition dar. Ist dieser Kommutierungsoffset bekannt, so kann die um den Kommutierungsoffset korrigierte, gemessene Läuferposition der Ansteuerung der Synchronmaschine zugrunde gelegt werden. Ist der Kommutierungsoffset jedoch nicht bekannt, wie dies beispielsweise beim Starten des Synchronmaschine der Fall sein kann, muss dieser Zusammenhang zwischen dem von dem Läuferlagesensor abgegebenen Messsignal und der tatsächlichen Läuferposition zunächst ermittelt werden.
Durch den bestimmten Start-Statorstromvektor kann auf die tatsächliche Läuferposition geschlossen werden. Beim Einprägen des Start-Statorstromvektors befindet sich der Läufer in der Läuferposition, in welcher die maximale Bewegung erzeugt wird. Demgemäß kann aus dem Start- Statorstromvektor der Kommutierungsoffset bestimmt werden. Bevorzugt wird aus den unterschiedlichen Statorstromvektoren ein Null- Statorstromvektor mit einer Null-Statorstromvektorrichtung als Minimums- Statorstromvektor bestimmt wird, bei welchem in der Synchronmaschine im Wesentlichen kein oder zumindest kaum ein auf den Läufer wirkendes Antriebsmoment erzeugt wird. Weiter bevorzugt wird aus dem Minimums- Statorstromvektor ein Maximums -Statorstromvektor mit einer Maximums- Statorstromvektorrichtung als Start-Statorstromvektor bestimmt, bei welchem in der Synchronmaschine ein maximales auf den Läufer wirkendes Antriebsmoment erzeugt wird.
Der Null-Statorstromvektor verläuft insbesondere parallel zu einer Referenzachse und der Maximums-Statorstromvektor insbesondere senkrecht zu dieser Referenzachse. Null-Statorstromvektor und Maximums-Statorstromvektor stehen demgemäß insbesondere senkrecht aufeinander. Der Maximums- Statorstromvektor kann aus dem Null-Statorstromvektor insbesondere derart bestimmt werden, indem zu der Null-Statorstromvektorrichtung ein Winkelwert von +90° oder -90° addiert wird, um die Maximums-Statorstromvektorrichtung zu bestimmen. Wenn zwei Minimums-Statorstromvektoren bestimmt werden, werden insbesondere zwei um 180° versetzte Null-Statorstromvektoren bestimmt, die jeweils parallel zu der Referenzachse verlaufen und in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Der Maximums-Statorstromvektor steht insbesondere senkrecht auf diesen beiden Null-Statorstromvektoren.
Vorzugsweise werden die Statorstromvektoren der mehreren Bestromungen jeweils nach einem vorgegebenen Kriterium bestimmt bzw. ausgewählt. Nach Durchführen einer aktuellen der mehreren Bestromungen mit einem aktuellen Statorstromvektor mit einer aktuellen Statorstromvektorrichtung wird insbesondere jeweils ein nächster Statorstromvektor mit einer nächsten Statorstromvektorrichtung für eine nächste der mehreren Bestromungen nach dem vorgegebenen Kriterium bestimmt bzw. ausgewählt. Die nächste Statorstromvektorrichtung wird vorzugsweise jeweils in Abhängigkeit von der aktuellen Statorstromvektorrichtung bestimmt. Vorteilhafterweise wird die nächste Statorstromvektorrichtung jeweils bestimmt, indem jeweils ein Winkelwert zu der aktuellen Statorstromvektorrichtung addiert oder von dieser aktuellen Statorstromvektorrichtung subtrahiert wird.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein konstanter Winkelwert für die mehreren Bestromungen gewählt. Dieser konstante Winkelwert wird jeweils zu der aktuellen Statorstromvektorrichtung addiert oder von dieser aktuellen Statorstromvektorrichtung subtrahiert, vorzugsweise jeweils addiert. Somit wird die Statorstromvektorrichtung für jede der konsekutiven Bestromungen jeweils um den konstanten, festen Winkelwert erhöht oder jeweils verringert. Dieses konstante Winkelintervall kann beispielsweise 1°, 2° oder 5° betragen.
Insbesondere werden der Statorwicklung im Zuge der mehreren Bestromungen so lange konsekutiv unterschiedliche Statorstromvektoren eingeprägt, bis der gesuchte Minimums-Statorstromvektor gefunden bzw. bestimmt ist. Alternativ kann auch eine vorgegebene Anzahl von Bestromungen durchgeführt werden. Beispielsweise können die unterschiedlichen Statorstromvektorrichtungen in einem Bereich von 0° bis 360° jeweils durch Addition des konstanten Winkelwerts von 5° bestimmt werden. In diesem Fall werden insbesondere 72 unterschiedliche Bestromungen durchgeführt.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird für jede der mehreren Bestromungen ein unterschiedlicher Winkelwert gewählt. Vorteilhafterweise wird der Winkelwert für jede der nächsten der mehreren Bestromungen jeweils verringert, vorzugsweise jeweils halbiert. Der Winkelwert wird demgemäß konsekutiv bzw. iterativ verringert bzw. halbiert. Somit wird stets ein kleinerer Winkelwert zu der jeweils aktuellen Statorstromvektorrichtung addiert oder von dieser subtrahiert. Die Statorstromvektorrichtung wird von Bestromung zu Bestromung stets in immer kleiner werdenden Winkelwerten verändert. Insbesondere beträgt ein Anfangswert des Winkelwerts 90°. Eine erste Statorstromvektorrichtung einer ersten der mehreren Bestromungen kann beispielsweise zufällig ausgewählt werden. Der Anfangswert des Winkelwerts von 90° wird zu dieser ersten Statorstromvektorrichtung demgemäß addiert oder von dieser subtrahiert, um eine zweite Statorstromvektorrichtung einer zweiten der mehreren Bestromungen zu bestimmen. Ein Winkelwert von 45° wird in diesem Fall zu dieser zweiten Statorstromvektorrichtung addiert oder von dieser subtrahiert, um eine dritte Statorstromvektorrichtung zu bestimmen. Ein Winkelwert von 22,5° wird wiederum zu dieser dritten Statorstromvektorrichtung addiert oder von dieser subtrahiert, usw. Diese Addition oder Subtraktion des Winkelwerts wird insbesondere so lange durchgeführt, bis der Winkelwert einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, beispielsweise 1°. Weiter insbesondere kann diese Addition bzw. Subtraktion des Winkelwerts so lange durchgeführt werden, bis der Minimums-Statorstromvektor bestimmt ist. Mit diesem Verfahren lässt sich die Ausrichtung des Minimums- Statorstromvektors bereits nach fünf Bestromungen auf einen Winkelbereich von weniger als 6° eingrenzen, nach neun Bestromungen bereits auf einen Winkelbereich von weniger als 0.5°. Ob der jeweilige Winkelwert zu der aktuellen Statorstromvektorrichtung der aktuellen der mehreren Bestromungen jeweils addiert oder von dieser subtrahiert wird, wird bevorzugt jeweils in Abhängigkeit von einem im Zuge der aktuellen der mehreren Bestromungen erzeugten, auf den Läufer wirkenden Antriebsmoment bestimmt, weiter bevorzugt in Abhängigkeit von einer Bewegungsrichtung einer im Zuge der aktuellen der mehreren Bestromungen erzeugten Bewegung des Läufers. Ändert sich die Bewegungsrichtung, wird auch das Vorzeichen des Winkelwerts verändert. Demgemäß wird der Winkelwert so lange addiert oder subtrahiert, bis das minimale Antriebsmoment erzeugt wird bzw. bis keine Bewegung in der Synchronmaschine mehr erzeugt wird. In diesem Fall, wenn im Zuge einer der mehreren Bestromungen das minimale Antriebsmoment bzw. keine Bewegung erzeugt wird, ist der Minimums-Statorstromvektor gefunden. Die derartige Bestimmung, ob der jeweilige Winkelwert addiert oder subtrahiert wird, bietet sich insbesondere für den variablen Winkelwert an.
Wie weiter oben erläutert, ist es nicht notwendig, dass die Bewegung bzw. das entsprechende Antriebsmoment, eine entsprechende Drehzahl oder eine entsprechende Geschwindigkeit der Synchronmaschine konkret und präzise bestimmt werden. Lediglich die Richtung dieser Bewegung bzw. dieses Antriebsmoments werden bestimmt. Auch zu diesem Zweck ist es nicht erforderlich, dass eine ausreichende Bewegung der Synchronmaschine gewährleistet sein muss. Die Bewegungsrichtung kann auch bei einer kleinstmöglichen Bewegung der Synchronmaschine bestimmt werden. Auch für diese Ausgestaltung der Erfindung werden keine Anforderungen an Sensoren gestellt, mittels welcher das Antriebsmoment bzw. die Bewegung der Synchronmaschine bestimmt werden kann. Auch diese Ausgestaltung kann im kleinstmöglichen Mess- bzw. Arbeitsbereich derartiger Sensoren präzise und effektiv durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird der Winkelwert zu der aktuellen Statorstromvektorrichtung der aktuellen der mehreren Bestromungen addiert, wenn im Zuge der aktuellen der mehreren Bestromungen in der Synchronmaschine eine Bewegung in negativer Bewegungsrichtung erzeugt wird. Wenn im Zuge der aktuellen der mehreren Bestromungen in der Synchronmaschine eine Bewegung in positiver Bewegungsrichtung erzeugt wird, wird der Winkelwert von der aktuellen Statorstromvektorrichtung der aktuellen der mehreren Bestromungen vorzugsweise subtrahiert. Vorzugsweise wird nach Bestimmung des Minimums-Statorstromvektors eine Überprüfung durchgeführt, ob bei Einprägen des Minimums-Statorstromvektors in der Synchronmaschine das minimale auf den Läufer wirkende Antriebsmoment erzeugt wird. Im Zuge dieser Überprüfung werden der Statorwicklung bevorzugt im Zuge mehrerer weiterer Bestromungen unterschiedliche Statorstromvektoren mit der bestimmten Minimums-Statorstromvektorrichtung und mit unterschiedlichen Amplituden eingeprägt. Dabei wird jeweils überprüft, ob im Zuge dieser mehreren weiteren Bestromungen in der Synchronmaschine jeweils das minimale auf den Läufer wirkende Antriebsmoment erzeugt wird.
Somit kann verifiziert werden, ob der Minimums-Statorstromvektor korrekt bestimmt wurde. Wird im Zuge dieser mehreren weiteren Bestromungen jeweils tatsächlich das minimale Antriebsmoment erzeugt, wird aus dem bestimmten Minimums-Statorstromvektor der Start- Statorstromvektor bestimmt. Andernfalls wird insbesondere erneut eine bevorzugte Ausführung der Erfindung durchgeführt und ein neuer Minimums-Statorstromvektor bestimmt.
Vorteilhafterweise wird vor einer aktuellen der mehreren Bestromungen, im Zuge derer der Statorwicklung ein aktueller Statorstromvektor mit einer aktuellen Statorstromvektorrichtung eingeprägt wird, der Statorwicklung ein entgegengesetzter Statorstromvektor mit einer der aktuellen Statorstromvektorrichtung entgegengesetzten Statorstromvektorrichtung eingeprägt. Die aktuelle Statorstromvektorrichtung und die entgegengesetzten Statorstromvektorrichtung sind demgemäß insbesondere um 180° verschoben. Der aktuelle und der entgegengesetzte Statorstromvektor verlaufen somit parallel zueinander, zeigen jedoch in entgegengesetzte Richtungen. Amplitude und Zeitdauer dieser entgegengesetzten Bestromung und der aktuellen der mehreren Bestromungen werden insbesondere identisch gewählt. Durch diese entgegengesetzte Bestromung wird insbesondere gewährleistet, eine Elastizität eines Antriebsstrangs des Antriebs auszunutzen. Weiterhin kann somit einem etwaigen Anschlag entgegengewirkt werden. Diese entgegengesetzte Bestromung kann insbesondere vor jeder der mehreren Bestromungen durchgeführt werden oder auch nur vor bestimmten der mehreren Bestromungen, beispielsweise nur vor jeder zweiten der mehreren Bestromungen. Insbesondere wird vor einer ersten der mehreren Bestromungen, im Zuge derer der Statorwicklung ein erster Statorstromvektor mit einer ersten Statorstromvektorrichtung eingeprägt wird, der Statorwicklung ein entgegengesetzter Statorstromvektor mit einer der ersten Statorstromvektorrichtung entgegengesetzten Statorstromvektorrichtung eingeprägt.
Vorzugsweise werden der Statorwicklung im Zuge der mehreren Bestromungen die unterschiedlichen Statorstromvektoren jeweils für ein vorgegebenes Zeitintervall eingeprägt. Insbesondere kann dieses Zeitintervall für jede der mehreren Bestromungen gleich groß gewählt werden. Vorzugsweise beträgt dieses Zeitintervall 75 ms, 50 ms oder 25 ms. Insbesondere werden auch die jeweiligen entgegengesetzten Statorstromvektoren im Zuge der entgegengesetzten Bestromungen jeweils für ein vorgegebenes Zeitintervall eingeprägt. Weiterhin kann zwischen den mehreren Bestromungen und gegebenenfalls den mehreren entgegengesetzten Bestromungen bevorzugt jeweils ein vorgegebenes Zeitintervall pausiert bzw. gewartet werden. Auch dieses Zeitintervall kann insbesondere für jede der mehreren Bestromungen gleich gewählt werden und beträgt bevorzugt 75 ms, 50 ms oder 25 ms. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Antrieb für eine Personenbeförderungsvorrichtung und eine Personenbeförderungsvorrichtung mit einem derartigen Antrieb. Ein erfindungsgemäßer Antrieb für eine Personenbeförderungsvorrichtung umfasst eine Synchronmaschine mit einem Läufer und mit einem Stator mit einer Statorwicklung mit mehreren Phasenwicklungen. Der Antrieb umfasst weiterhin eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Ausgestaltungen dieses erfindungsgemäßen Antriebs und dieser erfindungsgemäßen Personenbeförderungsvorrichtung ergeben sich aus der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens in analoger Art und Weise.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figurenbeschreibung Figur 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Personenbeförderungsvorrichtung mit einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Antriebs.
Figur 2 zeigt schematisch Statorstromvektordiagramme, die im Zuge einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt werden können.
Figur 3 zeigt schematisch eine alternative bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Personenbeförderungsvorrichtung mit einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Antriebs. Figur 4 zeigt schematisch eine weitere alternative bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Personenbeförderungsvorrichtung mit einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Antriebs. In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Personenbeförderungsvorrichtung schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet. In diesem Beispiel ist die Personenbeförderungsvorrichtung als ein Aufzugsystem 100 ausgebildet. Das Aufzugsystem 100 umfasst eine in einem Aufzugschacht 101 verfahrbare Kabine 102. Die Kabine 102 ist an einem Tragseil 103 aufgehängt und über eine Treibscheibe 104 und eine Umlenkrolle 105 mit einem Gegengewicht 106 verbunden. Das Aufzugsystem 100 umfasst eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Antriebs 110, welcher in diesem Beispiel als ein Treibscheibenantrieb ausgebildet ist. Der Treibscheibenantrieb 110 umfasst die Treibscheibe 104 sowie eine als Rotationsmotor ausgebildete Synchronmaschine 111. Die Synchronmaschine 111 ist über eine Welle 112 mit der Treibscheibe 104 verbunden und kann diese antreiben. Der Treibscheibenantrieb 110 umfasst weiterhin eine Steuereinheit 113, welche die Synchronmaschine 111 ansteuert, angedeutet durch Bezugszeichen 114.
Die Synchronmaschine 111 ist beispielsweise als eine dreiphasige Synchronmaschine ausgebildet. Ein Ständer 121 bzw. Primärteil der Synchronmaschine 111 umfasst eine Statorwicklung mit beispielsweise drei Phasenwicklungen. Ein Läufer 122 bzw. Sekundärteil der Synchronmaschine 111 umfasst beispielweise eine Erregerwicklung oder eine Permanentmagnetanordnung. Die Phasenwicklungen des Ständers 121 sind mit einer Stromrichterschaltung 123 verbunden. Diese Stromrichterschaltung 123 umfasst zweckmäßige Schaltelemente wie beispielsweise MOSFETs (Metalloxid- Halbleiter-Feldeffekttransistoren) (in Figur 1 ist rein beispielhaft ein MOSFET dargestellt). Die einzelnen Schaltelemente der Gleichrichterschaltung 123 werden durch die Steuereinheit 113 angesteuert. Um die Treibscheibe 104 anzutreiben, wird die Synchronmaschine 111 bestromt. Der Statorwicklung der Synchronmaschine 111 wird dabei ein rotierender Statorstromvektor eingeprägt. Um die Synchronmaschine 111 mit bestmöglicher Effizienz zu betreiben und um ein größtmögliches auf den Läufer wirkendes Antriebsmoment zu erzeugen, muss der Statorwicklung der Statorstromvektor phasenrichtig eingeprägt werden. Der Statorwicklung wird dabei ein Maximums- Statorstromvektor eingeprägt, bei welchem in der Synchronmaschine 111 ein maximales auf den Läufer wirkendes Antriebsmoment erzeugt wird. Üblicherweise eilt der Maximums-Statorstromvektor dem Läufermagnetfluss um 90° voraus. Insbesondere beim Anlaufen bzw. Starten der Synchronmaschine 111 ist dieser Maximums-Statorstromvektor unbekannt. Zum Starten der Synchronmaschine 111 muss zunächst ein zweckmäßiger Start-Statorstromvektor bestimmt werden.
Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit 113 dazu eingerichtet, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Im Zuge dieser bevorzugten Ausführungsform werden der Statorwicklung im Zuge mehrerer Bestromungen konsekutiv unterschiedliche Statorstromvektoren mit unterschiedlichem Statorstromvektorrichtungen eingeprägt. Aus diesen unterschiedlichen Statorstromvektoren wird zunächst ein Minimums- Statorstromvektor bestimmt, bei welchem kein auf den Läufer wirkendes Antriebsmoment erzeugt wird. Aus diesem Minimums-Statorstromvektor wird der Maximums-Statorstromvektor als Start- Statorstromvektor bestimmt.
Diese bevorzugte Ausführungsform wird im Folgenden anhand von Figur 2 beschrieben. In Figur 2 sind schematisch Statorstromvektordiagramme bzw. Raumzeigerdiagramme in einem statorfesten αβ-Koordinatensystem dargestellt, die im Zuge der bevorzugten Ausführungsform bestimmt werden können. Jedes der acht Statorstromvektordiagramme in den Figuren 2a bis 2h charakterisiert jeweils eine der mehreren Bestromungen, die im Zuge dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden.
Statorstromvektoren bzw. Stromzeiger werden in einem Statorstromvektordiagramm als Vektoren bzw. Zeiger dargestellt. Statorstromvektoren charakterisieren die Bestromung der Statorwicklung der Synchronmaschine 111. Sämtliche Statorstromvektoren schneiden sich in dem Ursprung des αβ-Koordinatensystems und enden auf dem Umfang eines Kreises, dessen Mittelpunk mit dem Ursprung zusammenfällt. Eine Statorstromvektorrichtung eines Statorstromvektors wird durch einen Winkel relativ zu einer Bezugsachse beschrieben. In den Statorstromvektordiagrammen in den Figuren 2a bis 2h ist jeweils dieser Kreis dargestellt. Die Kreise werden durch eine erste Referenzachse in zwei Halbkreise unterteilt. In den Figuren 2a bis 2h ist diese erste Referenzachse mit der Bezeichnung "Fmin" gekennzeichnet. Ein erster Halbkreis ist durch die Bezeichnung "+" gekennzeichnet, ein zweiter Halbkreis durch die Bezeichnung
Durch diese erste Referenzachse sei beispielhaft eine Minimumsrichtung für die Start-Läuferposition vorgegeben. Statorstromvektoren, die entlang dieser Minimumsrichtung bzw. parallel zu der ersten Referenzachse verlaufen, werden als Minimums-Statorstromvektoren mit einer Minimums- Statorstromvektorrichtung bezeichnet, bei denen jeweils in der Synchronmaschine 111 für die Ausgangs-Läuferposition kein Antriebsmoment erzeugt wird.
Bei Einprägung von Statorstromvektoren, die in dem ersten Halbkreis verlaufen, wird in der Synchronmaschine 111 in diesem Beispiel jeweils eine Bewegung bzw. ein Antriebsmoment in positiver Bewegungsrichtung erzeugt. Bei Einprägung von Statorstromvektoren, die hingegen in dem zweiten Halbkreis verlaufen, wird in der Synchronmaschine 111 in dieser beispielhaften Betrachtung jeweils eine Bewegung bzw. ein Antriebsmoment in negativer Bewegungsrichtung erzeugt.
Durch eine zweite Referenzachse sei beispielhaft eine Maximumsrichtung für die Ausgangs-Läuferposition vorgegeben. In diesem Beispiel verläuft diese zweite Referenzachse senkrecht zu der ersten Referenzachse. In den Figuren 2a bis 2h ist diese zweite Referenzachse mit der Bezeichnung "Fmax" gekennzeichnet. Statorstromvektoren, die entlang dieser Maximumsrichtung bzw. parallel zu der zweiten Referenzachse verlaufen, werden als Maximums-Statorstromvektor bezeichnet, die in der Synchronmaschine 111 für die Ausgangs-Läuferposition das maximale Antriebsmoment erzeugen.
Im Folgenden wird diese bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, im Zuge derer mehrere Bestromungen mit unterschiedlichen Statorstromvektoren durchgeführt werden.
Figur 2b beschreibt eine erste der mehreren Bestromungen mit einem ersten Statorstromvektor Ui mit einer ersten Statorstromvektorrichtung. Dieser erste Statorstromvektor Ui ist beispielsweise in Richtung eines entsprechenden Kommutierungsoffsets gerichtet, welcher beim Anhalten der Synchronmaschine 111 vorgelegen hatte.
Bevor diese erste Bestromung durchgeführt wird, wird zunächst gemäß Figur 2a eine entgegengesetzte Bestromung mit einer der ersten Statorstromvektorrichtung entgegengesetzten Statorstromvektorrichtung durchgeführt. Diese entgegengesetzte Statorstromvektorrichtung ist der ersten Statorstromvektorrichtung um 180° entgegengesetzt. Der Statorwicklung wird ein entgegengesetzter Statorstromvektor eingeprägt, der in Figur 2a als Ui* bezeichnet ist. Anschließend wird gemäß Figur 2b die erste der mehreren Bestromungen durchgeführt. Wie in Figur 1 ersichtlich, verlaufen der erste Statorstromvektor Ui und der entgegengesetzte Statorstromvektor Ui* parallel, zeigen jedoch in entgegengesetzte Richtungen.
In Figur 2c wird anschließend eine zweite der mehreren Bestromungen mit einem zweiten Statorstromvektor U2 mit einer zweiten Statorstromvektorrichtung durchgeführt. Bevor der Statorwicklung der zweite Statorstromvektor U2 mit der zweiten Statorstromvektorrichtung eingeprägt wird, kann erneut eine entgegengesetzte Bestromung durchgeführt werden, im Zuge derer der Statorwicklung ein entgegengesetzter Statorstromvektor U2* mit einer der zweiten Statorstromvektorrichtung um 180° entgegengesetzten Statorstromvektorrichtung eingeprägt wird.
Eine jeweilige nächste Statorstromvektorrichtung einer nächsten der mehreren Bestromungen wird jeweils bestimmt, indem ein unterschiedlicher Winkelwert zu einer aktuellen Statorstromvektorrichtung der aktuellen der mehreren Bestromungen addiert oder von dieser subtrahiert wird. Dieser unterschiedliche Winkelwert wird für jede der nächsten der mehreren Bestromungen jeweils halbiert. Die zweite Statorstromvektorrichtung wird demgemäß bestimmt, indem ein erster Winkelwert zu der ersten Statorstromvektorrichtung addiert wird oder von dieser subtrahiert wird. Dieser erste Winkelwert beträgt in diesem Beispiel 90°.
Ob der jeweilige Winkelwert addiert oder subtrahiert wird, hängt von einer Bewegungsrichtung einer aktuell in der Synchronmaschine 111 für die Ausgangs- Läuferposition erzeugten Bewegung ab. Wie an dem ersten Statorstromvektor Ui in Figur 2b ersichtlich ist, erzeugt die erste der Bestromungen in der Synchronmaschine 111 eine Bewegung in positiver Bewegungsrichtung. Bei derartiger positiver Bewegungsrichtung wird der jeweilige Winkelwert subtrahiert. Die zweite Statorstromvektorrichtung wird demgemäß bestimmt, indem von der ersten Statorstromvektorrichtung der erste Winkelwert von 90° subtrahiert wird.
Wie an dem zweiten Statorstromvektor U2 in Figur 2c ersichtlich ist, erzeugt die zweite der mehreren Bestromungen in der Synchronmaschine 111 ebenfalls eine Bewegung in positiver Bewegungsrichtung. Eine dritte Statorstromvektorrichtung wird demgemäß bestimmt, indem ein zweiter Winkelwert von 45° von der zweiten Statorstromvektorrichtung subtrahiert wird. Gemäß Figur 2d wird eine dritte der mehreren Bestromungen mit einem dritten Statorstromvektor U3 mit dieser dritten Statorstromvektorrichtung durchgeführt. Vor dieser dritten Bestomung wird eine entgegengesetzte Bestromung mit einem entgegengesetzten Statorstromvektor U3* durchgeführt. Die dritte der mehreren Bestromungen erzeugt in der Synchronmaschine 111 für die Ausgangs- Läuferposition eine Bewegung in negativer Bewegungsrichtung. Eine vierte Statorstromvektorrichtung wird demgemäß bestimmt, indem ein dritter Winkelwert von 22,5° zu der dritten Statorstromvektorrichtung addiert wird.
Gemäß Figur 2e wird eine vierte der mehreren Bestromungen mit einem vierten Statorstromvektor U4 mit dieser vierten Statorstromvektorrichtung durchgeführt. Vor dieser vierten Bestromung wird eine (optionale) entgegengesetzte Bestromung mit einem entgegengesetzten Statorstromvektor U4* durchgeführt. Die vierte der mehreren Bestromungen erzeugt für die Ausgangs-Läuferposition wieder eine Bewegung in positiver Bewegungsrichtung. Von der vierten Statorstromvektorrichtung wird daher ein vierter Winkelwert von 11,25° subtrahiert, um eine fünfte Statorstromvektorrichtung zu bestimmen.
Mit dieser fünften Statorstromvektorrichtung wird gemäß Figur 2f zunächst eine entgegengesetzte Bestromung mit einem entgegengesetzten Statorstromvektor U5* und daraufhin eine fünfte der mehreren Bestromungen mit einem fünften Statorstromvektor U5 durchgeführt. Diese fünfte der mehreren Bestromungen erzeugt für die Ausgangs-Läuferposition eine Bewegung in negativer Bewegungsrichtung. Ein fünfter Winkelwert von 5,625° wird zu der fünften Statorstromvektorrichtung addiert, um eine sechste Statorstromvektorrichtung zu bestimmen.
Eine sechste der mehreren Bestromungen wird gemäß Figur 2g mit dieser sechsten Statorstromvektorrichtung und einem entsprechenden sechsten Statorstromvektor U6 durchgeführt. Zuvor wird eine (optionale) entgegengesetzte Bestromung mit einem entgegengesetzten Statorstromvektor U6* durchgeführt.
Dieser sechste Statorstromvektor U6 verläuft parallel zu der ersten Referenzachse und erzeugt bei Einprägung in der Synchronmaschine für die Ausgangs- Läuferposition kein Antriebsmoment bzw. keine Bewegung. Dieser sechste Statorstromvektor U6 stellt den gesuchten Minimums-Statorstromvektor dar. Die sechste Statorstromvektorrichtung stellt die gesuchte Minimums- Statorstromvektorrichtung dar.
Um aus diesem Minimums-Statorstromvektor U6 und dieser Minimums- Statorstromvektorrichtung den Maximums-Statorstromvektor Umax für die Ausgangs-Läuferposition zu bestimmen, wird gemäß Figur 2h zu der Minimums- Statorstromvektorrichtung ein Winkelwert von 90° addiert oder subtrahiert. Ob dieser Winkelwert von 90° addiert oder subtrahiert wird, hängt insbesondere von einer erwünschten Bewegungsrichtung beim Start der Synchronmaschine 111 ab. Zum Starten der Synchronmaschine 111 wird der Statorwicklung dieser Maximums-Statorstromvektor Umax als Start-Statorstromvektor eingeprägt.
Weiterhin wird aus diesem Maximums-Statorstromvektor Umax ein Kommutierungsoffset für den anschließenden laufenden Betrieb der Synchronmaschine 111 bestimmt. Dieser Kommutierungsoff set stellt einen Zusammenhang zwischen tatsächlicher Läuferposition und einem Messsignal eines Läuferlagesensors her und wird für die korrekte Wechselbestromung der Phasenwicklung des Ständers 121 benötigt.
Jede der Bestromungen und der entgegengesetzten Bestromungen gemäß den Figuren 2a bis 2g wird für ein vorgegebenes Zeitintervall von jeweils 50 ms durchgeführt und zwischen jeder der Bestromungen gemäß den Figuren 2a bis 2g wird jeweils ein vorgegebenes Zeitintervall von ebenfalls 50 ms pausiert. Weiterhin wird jede dieser Bestromungen gemäß den Figuren 2a bis 2g mit derselben Amplitude durchgeführt.
Werden im Zuge der ersten Bestromung mit dem ersten Statorstromvektor Ui und/oder im Zuge der entsprechenden entgegengesetzten Bestromung mit dem entgegengesetzten Statorstromvektor Ui* keine Bewegungen detektiert, wird die Bestromung solange mit einer höheren Amplitude wiederholt, bis eine Bewegung festgestellt wird. Wird die Amplitude dabei bis zu einem vorgebbaren Amplitudenschwellwert erhöht, ohne dass eine Bewegung festgestellt wird, wird die erste Richtung als Minimums-Statorstromvektorrichtung erkannt.
Weiter insbesondere können nach der jeweils letzten Bestromung, mit der die Minimums-Statorstromvektorrichtung erkannt wurde, mehrere weitere Bestromungen durchgeführt werden. Im Zuge dieser mehreren weiteren Bestromungen werden der Statorwicklung jeweils unterschiedliche Statorstromvektoren mit der erkannten Minimums-Statorstromvektorrichtung und mit jeweils unterschiedlichen Amplituden eingeprägt. Dabei wird jeweils überprüft, ob in der Synchronmaschine jeweils kein auf den Läufer wirkendes Antriebsmoment erzeugt wird und ob die erkannte Minimums- Statorstromvektorrichtung tatsächlich die gesuchte Minimums- Statorstromvektorrichtung ist. Figur 3 zeigt eine Aufzugsanlage 100 mit einem erfindungsgemäß angesteuerten Antriebs Linearmotor als Synchronmaschine. Die Synchronmaschine umfasst hierbei einen Stator 121, der länglich ausgebildet ist und sich im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Aufzugsschachts 101 erstreckt. Der Stator 121 erzeugt ein entlang des Aufzugsschachtes wanderndes Magnetfeld. Ein Läufer 122 ist fest am Fahrkorb 102 angebracht und wird durch das wandernde Magnetfeld angetrieben. Über einen fest mit dem Läufer verbundenen Beschleunigungssensor 124 lassen sich kleinste Bewegungen des Fahrkorbs und/oder des Läufers 122 ermitteln. Im Übrigen entspricht der Aufbau und die Funktion weitgehend der Ausgestaltung nach den Figuren 1 und 2. Figur 4 zeigt eine Fahrsteig 100 mit einem erfindungsgemäß angesteuerten Antriebs Linearmotor als Synchronmaschine. Die Synchronmaschine umfasst hierbei einen Stator 121, der länglich ausgebildet ist und sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Fahrsteigs erstreckt. Der Stator 121 erzeugt ein entlang des Fahrweges wanderndes Magnetfeld. Ein Läufer 122 ist fest an einer Palette 125 angebracht und wird durch das wandernde Magnetfeld angetrieben. Über einen fest mit dem Läufer verbundenen Beschleunigungssensor 124 lassen sich kleinste Bewegungen der Palette 125/oder des Läufers 122 ermitteln. Alternativ können auch im Fahrsteig verbaute Positionssensoren benutzt werden, um die Bewegungen der Palette zu erfassen. Im Übrigen entspricht der Aufbau und die Funktion weitgehend den Ausgestaltungen nach den Figuren 1 bis 3.
Bezugszeichenliste
100 Personenbeförderungsvorrichtung (Aufzugsystem, Fahrsteig)
101 Aufzugschacht
102 Kabine
103 Tragseil
104 Treibscheibe
105 Umlenkrolle
106 Gegengewicht
110 Antrieb, Treibscheibenantrieb
111 Synchronmotor, Rotationsmotor, Linearmotor
112 Welle
113 Steuereinheit
114 Ansteuerung des Synchronmotors
121 Ständer, Primärteil
122 Läufer, Sekundärteil
123 Stromrichterschaltung
124 Beschleunigungssensor
125 Palette α Koordinatenachse
ß Koordinatenachse
erste Referenzachse
zweite Referenzachse
Ui erster Statorstromvektor
U2 zweiter Statorstromvektor
U3 dritter Statorstromvektor
U4 vierter Statorstromvektor
U5 fünfter Statorstromvektor
U6 sechster Statorstromvektor, Minimums-Statorstromvektor
Ui* entgegengesetzter Statorstromvektor U2* entgegengesetzter Statorstromvektor
U3* entgegengesetzter Statorstromvektor
U4* entgegengesetzter Statorstromvektor
U5* entgegengesetzter Statorstromvektor
U6* entgegengesetzter Statorstromvektor
Umax Maximums-Statorstromvektor

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen eines Statorstromvektors (Umax) zum Starten einer Synchronmaschine (111), insbesondere Linearmotors (111), eines Antriebs (110) einer Personenbeförderungsvorrichtung (100) mit einem Läufer (122) und mit einem Ständer (121) mit einer Statorwicklung,
- wobei der Statorwicklung im Zuge mehrerer Bestromungen
unterschiedliche Statorstromvektoren (υ1; U2, U3, U4, U5, U6) mit
unterschiedlichen Statorstromvektorrichtungen eingeprägt werden,
- wobei aus den unterschiedlichen Statorstromvektoren (υ1; U2, U3, U4, U5, U6) ein Minimums-Statorstromvektor (U6) mit einer Minimums- Statorstromvektorrichtung bestimmt wird, bei welchem in der
Synchronmaschine (111) ein minimales auf den Läufer wirkendes
Antriebsmoment erzeugt wird,
- wobei aus dem Minimums-Statorstromvektor (U6) ein Start- Statorstromvektor (Umax) mit einer Start-Statorstromvektorrichtung bestimmt wird und
- wobei der Statorwicklung zum Starten der Synchronmaschine (111) der Start- Statorstromvektor (Umax) eingeprägt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus den unterschiedlichen
Statorstromvektoren (υ1; U2, U3, U4, U5, U6) ein Null-Statorstromvektor (U6) als Minimums-Statorstromvektor bestimmt wird, bei welchem in der
Synchronmaschine (111) kein auf den Läufer wirkendes Antriebsmoment erzeugt wird, und/oder
wobei aus dem Minimums-Statorstromvektor (U6) ein Maximums- Statorstromvektor (Umax) als Start-Statorstromvektor bestimmt wird, bei welchem in der Synchronmaschine (111) ein maximales auf den Läufer wirkendes
Antriebsmoment erzeugt wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
Statorstromvektoren (Ui, U2, U3, U4, U5, U6) der mehreren Bestromungen jeweils nach einem vorgegebenen Kriterium bestimmt werden,
insbesondere wobei jeweils eine nächste Statorstromvektorrichtung eines nächsten Statorstromvektors (U2, U3, U4, U5, U6) einer nächsten der mehreren Bestromungen in Abhängigkeit von einer aktuellen Statorstromvektorrichtung eines aktuellen Statorstromvektors (Ui, U2, U3, U4, U5) einer aktuellen der mehreren Bestromung bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die nächste Statorstromvektorrichtung jeweils bestimmt wird, indem jeweils ein Winkelwert, insbesondere ein konstanter Winkelwert oder ein unterschiedlicher Winkelwert, zu der aktuellen
Statorstromvektorrichtung addiert oder von dieser aktuellen
Statorstromvektorrichtung subtrahiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Winkelwert für jede der nächsten der mehreren Bestromungen jeweils verringert, insbesondere jeweils halbiert, wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei jeweils in
Abhängigkeit von einem im Zuge der aktuellen der mehreren Bestromungen erzeugten, auf den Läufer wirkenden Antriebsmoment, insbesondere der Richtung des Antriebsmomentes bestimmt wird, ob der Winkelwert zu der aktuellen Statorstromvektorrichtung jeweils addiert oder von dieser aktuellen
Statorstromvektorrichtung subtrahiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei nach
Bestimmung des Minimums-Statorstromvektors (U6) eine Überprüfung
durchgeführt wird, ob bei Einprägen des Minimums-Statorstromvektors (U6) in der Synchronmaschine (111) das minimale auf den Läufer wirkende Antriebsmoment erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei im Zuge dieser Überprüfung der
Statorwicklung im Zuge mehrerer weiterer Bestromungen unterschiedliche
Statorstromvektoren mit der Minimums-Statorstromvektorrichtung und mit unterschiedlichen Amplituden eingeprägt werden und wobei jeweils überprüft wird, ob im Zuge dieser mehreren weiteren Bestromungen in der
Synchronmaschine (111) jeweils das minimale auf den Läufer wirkende
Antriebsmoment erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei vor einer aktuellen der mehreren Bestromungen, im Zuge derer der Statorwicklung ein aktueller Statorstromvektor (υ1; U2, U3, U4, U5, U6,) mit einer aktuellen
Statorstromvektorrichtung eingeprägt wird, der Statorwicklung ein
entgegengesetzter Statorstromvektor (Ui*, U2*, U3*, U4*, U5*, U6*) mit einer der aktuellen Statorstromvektorrichtung entgegengesetzten
Statorstromvektorrichtung eingeprägt wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der
Statorwicklung im Zuge der mehreren Bestromungen die unterschiedlichen Statorstromvektoren (Ui, U2, U3, U4, U5, U6) jeweils für ein vorgegebenes
Zeitintervall eingeprägt werden, welches insbesondere nicht größer ist als 100ms, als 0,75 ms, als 50 ms oder als 25 ms oder insbesondere jeweils 75 ms, 50 ms oder 25 ms beträgt.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei lediglich die Richtung eines durch die Bestromung erzeugten Antriebsmomentes oder die Richtung einer aus dem Antriebsmoment resultierenden Bewegung berücksichtigt wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zwischen den mehreren Bestromungen jeweils ein vorgegebenes Zeitintervall pausiert wird, insbesondere jeweils 75 ms, 50 ms oder 25 ms.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei aus dem Start- Statorstromvektor (Umax) ein Kommutierungsoffset bestimmt wird.
14. Antrieb (110) für eine Personenbeförderungsvorrichtung (100) mit einer Synchronmaschine (111) mit einem Läufer und mit einem Ständer mit einer Statorwicklung und mit einer Steuereinheit (113), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
15. Personenbeförderungsvorrichtung (100) mit einem Antrieb (110) nach Anspruch 17, die insbesondere als Fahrtreppe, Fahrsteig oder als Aufzugsystem mit einer in einem Aufzugschacht (101) verfahrbaren Kabine (102) ausgebildet ist.
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