DD292572A5 - METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR FAST STABILIZATION OF ASYNCHRONOUS ACTUATORS IN HAVARA FOOTAGE - Google Patents

Abstract

Verfahren und Schaltungsanordnung zur schnellen Stillsetzung von Asynchron-Stellantrieben im Havariefall. Die Zwischenkreisspannung jedes Leistungsteiles einer Achsantriebseinheit wird aus einer gemeinsamen Versorgungseinheit gewonnen und in jeder Achsantriebseinheit sind ein separates, die Stromversorgung sicherndes Schaltnetzteil, ein Drehzahlregler und ein Rechenwerk vorgesehen. Mit der Stellgroesze des Drehzahlreglers und der Groesze der Laeuferfluszverkettung wird der Asynchron-Stellantrieb feldorientiert gesteuert bzw. geregelt. Um im Havariefall alle im Betrieb befindlichen Motoren kontrolliert bremsen und stillsetzen zu koennen, wird die Versorgungsspannung jedes Schaltnetzteiles bei Netzausfall von der Zwischenkreisspannung des Leistungsteiles schaltkontaktlos durch ein zwischen diesen Spannungen bestehendes Potentialgefaelle uebernommen und der Drehzahlsollwert Null vorgegeben. Fuer den ueber den Drehzahlregler und das Rechenwerk gesteuerten Bremsvorgang wird die Laeuferfluszverkettung zuerst von der Stellgroesze eines Zwischenkreisspannungsreglers und danach vom Drehzahlistwert modifiziert. Fig. 1{Asynchron-Stellantrieb; Stillsetzung im Havariefall; Mehrmotoren-Stillsetzung; Bremsvorgang, drehzahlgeregelt; Drehzahlregler; Laeuferfluszverkettung; Leistungsteil; Zwischenkreisspannung; Schaltnetzteil; gemeinsame Versorgungseinheit}Method and circuit arrangement for rapid shutdown of asynchronous actuators in case of emergency. The DC link voltage of each power part of a final drive unit is obtained from a common supply unit and in each final drive unit, a separate, the power supply secure switching power supply, a speed controller and an arithmetic unit are provided. With the Stellgroesze the speed controller and the size of the Laeuferfluszverkettung the asynchronous actuator is controlled field-oriented or regulated. In order to be able to brake and shut down all motors in operation in the event of a breakdown, the supply voltage of each switched-mode power supply will be switched contactlessly by the intermediate circuit voltage of the power unit through a potential trap existing between these voltages and the zero speed setpoint will be set. For the braking process controlled by the speed controller and the calculator, the Laeuferfleszverkettung first modified by the manipulated variable of a DC link voltage controller and then the actual speed value. Fig. 1 {asynchronous actuator; Shutdown in case of emergency; A multi-engine shutdown; Braking process, speed-controlled; Speed control; Laeuferfluszverkettung; Power supply; Intermediate circuit voltage; Switching power supply; common supply unit}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum schnellen Stillsetzen von Asynchron-Stellantrieben im Havariefall, wobei die Zwischenkreisspannung jedes Leistungsteiles einer Achsantriebseinheit aus einer gemeinsamen Versorgungseinheit gewonnen wird. In jeder Achsantriebseinheit sind ein separates, die Stromversorgung sicherndes Schaltnetzteil, ein Drehzahlregler und ein Rechenwerk vorgesehen, wobei über das Rechenwerk mit der aus dem Vergleich des Drehzahl-Soll- mit dem Drehzahl-Istwert gewonnenen Stellgröße des Drehzahlreglers und der Größe der Läuferflußverkettung der Asynchron-Stellantrieb feldorientiert gesteuert bzw. geregelt wird.The invention relates to a method and a circuit arrangement for rapid shutdown of asynchronous actuators in case of accident, wherein the DC link voltage of each power unit of a final drive unit is obtained from a common supply unit. In each Achsantriebseinheit a separate, the power supply securing switching power supply, a speed controller and an arithmetic unit are provided, via the calculator with the obtained from the comparison of the speed setpoint with the actual speed manipulated variable of the speed controller and the size of Läuferflußverkettung the asynchronous Actuator is field-oriented controlled or regulated.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Es ist ein Verfahren und eine zugehörige Einrichtung zum Biemsen eines Käfigläufermotors bekannt (DE 3816449). Hierbei erfolgt das Bremsen durch Gleichstrom, der aus einer Gleichrichterbrücke entnommen wird, welche in der Bremssituation mittels elektrischer Steuerung von Halbleiterkomponenten des Betriebs-Spannungs-Umformers gebildet wird. Im übrigen sind eine Vielzahl von Schaltungen zum Bremsen von Asynchron-Stellantrieben mit Gleichstrom bekannt. Alle diese Schaltungen sind für den Havariefall (Netzausfall) ungeeignet.A method and an associated device for braking a squirrel-cage motor are known (DE 3816449). Here, the braking is done by direct current, which is taken from a rectifier bridge, which is formed in the braking situation by means of electrical control of semiconductor components of the operating voltage converter. Incidentally, a variety of circuits for braking DC asynchronous actuators are known. All these circuits are unsuitable for the accident (power failure).

Ein anderes bekanntes Steuerungsverfahren zum Abbremsen von Drehstrommotoren, die von Umrichtern mit Gleichstromzwischenkreis gespeist werden (DE 3150396) setzt die Bremsenergie ohne zusätzliche Bremseinrichtung im Starkstromteil im Motor dadurch in Wärme um, daß bei überhöhter Zwischenkreisspannung solange die Frequenz des Umrichters erhöht wird, bis die Zwischenkreisspannung abgebaut ist.Another known control method for braking three-phase motors, which are fed by converters with DC intermediate circuit (DE 3150396) converts the braking energy without additional braking device in the power component in the engine by heat that at excessive DC link voltage while the frequency of the inverter is increased until the DC link voltage is degraded.

Ein weiteres bekanntes Verfahren (DE 2630866) erreicht das Abbremsen des Asynchronmotors durch Kurzschlußbremsung, indem mit mechanisch betätigbaren Schaltkontakten in den Versorgungsleitungen ein zu einer Ständerwickiung parallel geschalteter Triac gezündet wird. Der Nachteil dieser Lösungen besteht darin, daß im Havariefall zusätzliche Energiequellen benötigt werden und darüber hinaus das Abbremsen bis zum Stillstand nicht optimal und nicht lastunabhängig erfolgt. Es sind aber auch Bremsschaltungen für Asynchron-Stellantriebe bekannt, bei denen mit Brems-Choppern gearbeitet wird (DD 204012; DD 204013). Diese Schaltungen beruhen darauf, die beim Bremsen ansteigende Zwischenkreisspannung miteiner maximal zulässigen Sollspannung zu vergleichen und den Anstieg der Zwischenkreisspannung auf für die Halbleiterschaltelemente schädliche Spannungsgrößen auszuschließen. Dazu wird ein Widerstand mittels Thyristor parallel zum Verbraucher geschaltet.Another known method (DE 2630866) achieves the braking of the asynchronous motor by short-circuit braking by igniting a triac connected in parallel with a stator winding with mechanically actuatable switching contacts in the supply lines. The disadvantage of these solutions is that in case of emergency additional energy sources are needed and beyond the braking to a stop is not optimal and not independent of load. But there are also known brake circuits for asynchronous actuators, where working with brake choppers (DD 204012, DD 204013). These circuits are based on comparing the DC link voltage, which increases during braking, with a maximum permissible nominal voltage and precluding the increase of the intermediate circuit voltage to voltages which are detrimental to the semiconductor switching elements. For this purpose, a resistor is connected parallel to the consumer by means of a thyristor.

Es kann aber mit der Zwischenkreisspannung auch ein Kondensator aufgeladen werden, der bei Erreichen der maximal zulässigen, für die Halbleiterelemente noch unschädlichen Spannung über eine zusätzliche Beschallung soweit entladen wir«.¹, bis die Zwischenkreisspannung unter einen bestimmten Wert abgesunken ist (DE 3150396). Danach wird der frequenzgeführtb Bremsbetrieb fortgesetzt bis wiederum eine zu große Zwischenkreisspannung über den Brems-Chopper abgebaut wird. Der Nachteil dieser Bremsschaltung liegt darin, daß für den Brems-Chopper eine Versorgungsspannung erforderlich ist, im Havariefall von einer zusätzlichen Energiequelle bereitgestellt werden muß, um die Funktion des Brems-Choppers aufrechterhalten zu können.But it can also be charged with the intermediate circuit voltage, a capacitor, the discharge on reaching the maximum permissible for the semiconductor elements nor harmless voltage over an additional sound as far as we «. ¹ , until the intermediate circuit voltage has fallen below a certain value (DE 3150396). Thereafter, the frequency-controlled braking operation is continued until, in turn, too great a DC link voltage is dissipated via the brake chopper. The disadvantage of this brake circuit is that a supply voltage is required for the brake chopper, must be provided in the event of an accident of an additional power source in order to maintain the function of the brake chopper can.

Außerdem ist die Bremsung des Asynchron-Stellantriebes durch die Wirkung des Brems-Choppers nicht mehr lastunabhängig. Das gleichzeitige Bremsern mehrerer Asynchron-Motoren, wie dies beispielsweise an einer Werkzeugmaschine erforderlich wird, ist im bekannten Stand der Technik (Zeitschrift Antriobstechnik 1988, H. 11 S.42-44) ebenfalls unter Einsatz von Brems-Choppern gelöst, wobei in dem für jeden Motor vorgesehenen Frequenzumrichter als Bremseinschub ein zugehöriger Transistor-Chopper enthalten ist.In addition, the braking of the asynchronous actuator is no longer load independent by the action of the brake chopper. The simultaneous braking of several asynchronous motors, as is required for example on a machine tool, is also solved in the prior art (Journal Antriobstechnik 1988, H. 11 pp. 42-44) using brake choppers, wherein in the for each frequency converter provided as a Bremseinschub an associated transistor chopper is included.

Diese Bremschaltung benötigt im Havariefall (Netzausfall) zur Funktionsaufrechterhaltung ebenfalls Energiequellen, wobei auch die lastunabhängige Bremsung durch den Chopper-Betrieb nicht aufrechterhalten werden kann.In the event of an accident (power failure), this braking circuit also requires energy sources to maintain its function, whereby the load-independent braking by the chopper operation can not be maintained either.

Ziel der Erfindung _N Object of the invention _N

Die Erfindung hat das Ziel, im Havariefall, insbesondere bei Netzausfall, alle sich gerade im Betrieb befindlichen Motoren, deren Leistungsteile von der gemeinsamen Versorgungseinheit gespeist werden, optimal und mit geringsten Bremswegen stillzusetzen.The invention has the goal in the event of an accident, especially in case of power failure, all currently in operation engines whose power parts are fed by the common supply unit, shut down optimally and with the least braking distances.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Stillsetzen von Asynchron-Stellantrieben im Havariefall, wobei die Zwischenkreisspannung jedes Leistungsteiles einer Achsantriebseinheit aus einer gemeinsamen Versorgungseinheit gewonnen wird und in jeder Achsantriebseinheit ein separates, die Stromversorgung sicherndes Schaltnetzteil, ein Drehzahlregler und ein Rechenwerk vorgesehen sind, so weiterzubilden, daß dadurch trotz der bei Netzausfall fehlenden Bremsenergie-Rückspeisefähigkeit aus dem Zwischenkreis in das Versorgungsnetz eine optimale Stillsetzung aller Asynchron-Stellantriebe erreicht werden soll, ohne daß für die Stromversorgung der Achsantriebseinheiten zusätzliche netzunabhängige Energiequellen eingesetzt werden sollen.The invention is based on the object, a method and a circuit arrangement for stopping asynchronous actuators in case of emergency, wherein the DC link voltage of each power unit of a final drive unit is obtained from a common supply unit and in each Achsantriebseinheit a separate, the power supply backup switching power supply, a speed controller and a Calculating unit are provided, so educate, that in spite of missing in case of power failure regenerative braking energy from the DC link in the supply system optimal shutdown of all asynchronous actuators should be achieved without additional mains independent energy sources should be used for the power supply of the Achsantriebseinheiten.

Erfindungsgemäß wird dies mit einem Verfahrensablauf derart erreicht, daß die Versorgungsspannung jedes Schaltnetzteiles bei Netzausfall von der Zwischenkreisspannung des Leistungsteiles schaltkontaktlos durch ein zwischen diesen Spannungen bestehendes Potentialgefälle übernommen wird und in jeder Achsantriebseinheit der Drehzahlsollwert „Null" vorgegeben wird. Gleichzeitig wird die Größe der Läuferflußverkettung zuerst durch eine Größe, die aus einem Vergleich der Zwischenkreisspannung mit einem gegenüber dem Nennwert höheren Zwischenkreisspannungs-Grenzwert abgeleitet wird, und danach durch den Drehzahl-Istwert modifiziert.According to the invention, this is achieved with a method sequence such that the supply voltage of each switched-mode power supply in the event of a power failure is transferred switching contactlessly by the intermediate circuit voltage of the power unit through a potential gradient existing between these voltages and the speed setpoint "zero" is specified in each final drive unit by a quantity which is derived from a comparison of the intermediate circuit voltage with a higher intermediate circuit voltage limit value than the nominal value, and then modified by the actual speed value.

Der Asynchron-Stellantrieb wird somit unter vollständiger Ausnutzung des Zwischenkreisspannungs-Grenzwertes über den Drehzahlregler und das Rechenwerk bis zum Stillstand abgebremst.The asynchronous actuator is thus decelerated to full standstill using the DC link voltage limit value via the speed controller and the calculator.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß außerdem mit einer Schaltungsanordnung dadurch gelöst, daß das Schaltnetzteil jeder Achsantriebseinheit über zugeordnete Diodengruppen mit der Zwischenkreisspannung des Leistungsteiles verbunden ist, wobei diese Zwischenkreisspannung kleiner ist als die normale Zwischenkreisspannung des Schaltnetzteiles. In jeder Achsantriebseinheit ist die Größe der Läufarflußverkettung an einem Eingang eines Multipliziergliedes angeschlossen, an dessen zweiten Eingang die Stellgröße eines Zwischenspannungcreglers liegt, dem als Sollwert ein gegenüber dem Nennwert höherer Zwischenkreisspannungs-Grenzwert aufgeschaltet ist, wobei der Ausgang des Multipliziergliedes über einen Dividierer, an dessen zweitem Eingang der Drehzahl-Istwert angeschlossen ist, anstelle der Läuferflußverkettung auf das Rechenwerk geschaltet ist.The object is also achieved with a circuit arrangement in that the switching power supply of each axle drive unit is connected via associated diode groups with the intermediate circuit voltage of the power part, said intermediate circuit voltage is smaller than the normal DC link voltage of the switching power supply. In each Achsantriebseinheit the amount of Läufarflußverkettung is connected to one input of a multiplier, at the second input is the manipulated variable of a Zwischenspannungcregler, which is set as a set value compared to the nominal higher intermediate circuit voltage limit, the output of the multiplier via a divider, at whose second input of the actual speed value is connected, instead of the Läuferflußverkettung is connected to the calculator.

Ausführungsbeispielembodiment

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf das optimale Stillsetzen von Asynchron-Antrieben im Havariefall gerichtet, wobei eine optimale Abbremsung auf die Drehzahl Null ohne Ansteigen der Zwischenkreisspannung auf unzulässig hohe, für Halbleiterelemente schädliche Spannungen, gewährleistet wird. Der Ausfall der Netzspannung entzieht der auf Netzrückspeisung beruhenden Bremsschaltung ihre Funktion, so daß deren vorgesehener Bremsablauf im Havariefall nLSt zustande kommt. Damit wird zumindest ein unkontrollierter Auslauf des Asynchron-Motors nicht verhindert. Das Verfahren gibt die Maßnahmen an, welche die Kontrolle hinsichtlich der Steuerung der Drehzahl des Asynchronmotors bis zum tatsächlichen Stillstand ohne unkontrollierten Auslaufweg ermöglichen. Außerdem sind vom Netz abhängige, für die Steuerung bereitgestellte Steuerspannungen aus einer anderen Bezugsquelle zu gewinnen, wobei zusätzliche, der Wartung unterliegende Spannungsquellen (z. B. Batterien) wegen der Gefahr ihrer durch Alterung verlorengehenden Betriebsfähigkeit ebenfalls keine sichere Havariebremsung garantieren und deshalb auszuschließen sind. Mit der schaltkontaktlosen Übernahme der Zwischenkreisspannung durch eine Potentialfestsetzung, die ein Potentialgefälle zwischen der vom Versorgungsmodul bereitzustellenden und der vom Leistungsteil der Achsantriebseinheit abgegebenen Zwischenkreisspannung vorsieht, bleiben die funktionsnotwendigen Steuerspannungen erhalten, d. h. die Schaltnetzteile der Achsantriebseinheiten arbeiten ohne jede Unterbrechung auch bei Netzausfall weiter. Bei Netzausfall (Havariefall) wird sofort der Drehzahl-Sollwert auf Null gesetzt.The inventive method is directed to the optimal shutdown of asynchronous drives in case of emergency, with an optimal deceleration to zero speed without increasing the DC link voltage to impermissibly high, harmful for semiconductor elements voltages is guaranteed. The failure of the mains voltage deprives the function based on regenerative braking circuit their function, so that their intended braking process in the event of an accident nLSt comes about. This will not prevent at least an uncontrolled spout of the asynchronous motor. The method specifies the measures that allow control of the control of the speed of the induction motor to the actual standstill without uncontrolled discharge path. In addition, mains-dependent control voltages supplied to the controller are to be obtained from another source of supply, with additional sources of maintenance (eg batteries) that are subject to maintenance also not guaranteeing safe emergency braking due to the danger of their operability being lost due to aging. With the switching contactless transfer of the intermediate circuit voltage by a potential fixing, which provides a potential difference between the provided by the power supply module and the output from the power unit of the final drive unit DC link voltage, the functionally necessary control voltages are maintained, d. H. The switched-mode power supplies of the axle drive units continue to operate without any interruption even in the event of a power failure. In the event of a power failure (accident), the speed setpoint is immediately set to zero.

Während des Bremsablaufes wird die C röße der Läuferflußverkettung in Abhängigkeit der Zwlschenkrelsspannung eines Zwischenkreisspannungs-Grenzwertesund des Drehzahl-Istwertes laufend so modifiziert, daß der Asynchron-Stellantrleb sowohl zeitoptimal als auch momontenoptlmol zum Stillstand gebracht wird. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigenDuring the course of the braking process, the size of the rotor flux linkage is continuously modified as a function of the DC link voltage of a DC link voltage limit and of the actual speed value in such a way that the asynchronous actuating drive is brought to a standstill both time-optimally and momontenoptlmol. In the drawings, an embodiment of the invention is shown. Show it

Fig. 1: Ein Blockschaltbild mit zwei Asynchron-Stellantrieben und gemeinsamen Versorgungsmodul für dieFig. 1: A block diagram with two asynchronous actuators and common supply module for the

Zwischenkreisspannung der Leistungsteile Fig.2: Eine Modifikationsschaltung für die feldorientierte gesteuerte Stillsetzung der Asynchron-Stallantriebe im Havariofall.DC link voltage of the power parts Fig.2: A modification circuit for the field-oriented controlled shutdown of asynchronous stall drives in the event of a crash.

Asynchron-Motoren M1, M 2 (Fig. 1) werden von zugehörigen Achsantriebseinheiten AE1, AE 2 angesteuert. Jede Achsantriebseinheit AE1, AE 2 enthält einen zugeordneten Prozessor P1, P2, einen zugeordneten Achsmodul AM 1, AM 2 und ein zugeordnetes Schaltnetzteil SNT1, SMT2. Beide Achsantriebseinheiten AE1, AE 2 beziehen ihre Zwischenkreisspannungen des Leistungskreises U,_L aus einem gemeinsamen Versorgungsmodul VM. Der Versorgungsmodul VM liegt am 380 V-Drehstromnetz und bildet in bekannter Weise neben der Zwischenkreisspannung U,l des Leistungsteiles auch noch unter Einbeziehung eines Meßwandlers MW eine stabilisierte Spannungsversorgung für die Prozessoren P1, P2 der Achsmodule AM 1, AM 2. Am Drehstromnetz sind außerdem die Schaltnetzteile SNT1, SNT2 der Achsantriebseinheiten AE1, AE angeschlossen, wobei jedes Schaltnetzteil SNT1, SNT2 über eine ihm zugeordnete Diodengruppe D1, D2 parallel zur Zwischenkreisspannung U_2L des Versorgungsmoduls VM verbunden ist. Das Schaltnetzteil SNT1, SNT2 jeder Achsantriebseinheit AE1, AE 2 erzeugt weitere niedrige Versorgungsspannungen Uvi, Uv2, die speziell für die internen Prozessor- und Steuerfunktionen erforderlich sind. Die Modifikationsschaltung (Fig.2) zeigt einen in jeder Achsantriebseinheit AE1, AE2 enthaltenen Drehzahlregler DZR, dessen aus dem Drehzahl-Sollwert n,_on und dem Drehzahl-Istwert nj,_t gebildete Stellgröße yozR einem Rechenwerk RW zugeführt ist, welches zusammen mit der Größe der Läuferflußverkettung ψ, des zugehörigen Asynchronmotors die für die feldorientierte Steuerung bzw. Regelung des Asynchronmotors erforderlichen Sollwerte der feldbildenden Komponente i._q und momentbildende Komponente i,_q des Ständerstromes sowie.den Schlupf s für den Achsmodul AM 1, AM 2 bereitstellt. In einem weiteren Schaltungszweig ist ein Zwischenkreis-Spannungsregler UZR angeordnet. Die aus dem Sollwert Uzl.oii und dem Istwert UzL!,_tder Zwischenkreisspannung Uzl abgeleitete Stellgrößey_UZR ist an einem Eingang eines Multipliziergliedes MU angeschlossen, an dessen zweitem Eingang die Größe der Läuferfluliverkettung ψ, liegt. Der Ausgang des Multipliziergliedes MU ist einem Dividierer DV zugeführt, auf dessen zweiten Eingang der Drehzahlistwert n_iIt geschaltet ist. Der Ausgang des Dividierers DV ist über einen im Havariefall umschaltenden Schalter S anstelle der Läuferflußverkettung ψ, mit dem Rechenwerk RW verbunden.Asynchronous motors M1, M 2 (FIG. 1) are actuated by associated axle drive units AE1, AE2. Each axle drive unit AE1, AE 2 includes an associated processor P1, P2, an associated axle module AM 1, AM 2 and an associated switching power supply SNT1, SMT2. Both axle drive units AE1, AE 2 receive their intermediate circuit voltages of the power circuit U, _L from a common supply module VM. The supply module VM is connected to the 380 V three-phase network and forms in a known manner in addition to the intermediate circuit voltage U, l of the power unit even with the inclusion of a transducer MW a stabilized power supply for the processors P1, P2 of the axis modules AM 1, AM 2. On three-phase network are also the switching power supplies SNT1, SNT2 the Achsantriebseinheiten AE1, AE connected, each switching power supply SNT1, SNT2 is connected via an associated diode group D1, D2 parallel to the intermediate circuit voltage U _{2L of} the supply module VM. The switching power supply SNT1, SNT2 each axle drive unit AE1, AE 2 generates further low supply voltages Uvi, Uv2, which are specifically required for the internal processor and control functions. The modification circuit (FIG. 2) shows a speed controller DZR contained in each axle drive unit AE1, AE2 whose control variable yozR formed from the speed setpoint value n, _o n and the actual speed value nj, _{t is} fed to an arithmetic unit RW, which together with the Size of the rotor flux linkage ψ of the associated asynchronous motor required for the field-oriented control or regulation of the asynchronous motor setpoints of the field-forming component i. _q and torque-forming component i, _{q of} the stator current as well as the slip s for the axle module AM 1, AM 2. In a further circuit branch, a DC link voltage regulator UZR is arranged. The manipulated variable _UZ R derived from the desired value Uzl.oii and the actual value Uzl !, _{t of} the intermediate circuit voltage Uzl is connected to an input of a multiplier MU, at the second input of which the size of the rotor coil chain ψ lies. The output of the multiplier MU is supplied to a divider DV, is connected to the second input of the _actual speed n _iIt . The output of the divider DV is connected to the arithmetic unit RW via a switching in the event of an accident switch S instead of Läuferflußverkettung ψ.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist folgende:The operation of the circuit arrangement according to the invention is the following:

Die Versorgung des Leistungsteiles der Achsantriebseinheiten AE1, AE 2 (Fig. 1) erfolgt aus dem Gleichspannungszwischenkreis (Zwischenkreisspannung U_ZL). Die interne Stromversorgung jeder Achsantriebseinheit AE1, AE 2 übernimmt das zugehörige Schaltnetzteil SNT1, SNT2. Der Arbeitsbereich jedes Schattnetzteiles SNT1, SNT2 ist so gewählt, daß große Eingangsspannungsschwanken (250...650V) über die Pulsbreite bzw. Frequenz ausgeregelt werden und somit die Ausgangsspannungen (U_Vi, U_V2) konstant bleiben.The supply of the power part of the axle drive units AE1, AE 2 (FIG. 1) takes place from the DC voltage intermediate circuit (intermediate circuit voltage U _ZL ). The internal power supply of each axle drive unit AE1, AE 2 assumes the associated switching power supply SNT1, SNT2. The operating range of each shading power supply SNT1, SNT2 is selected so that large input voltage fluctuations (250 ... 650V) are compensated over the pulse width or frequency and thus the output voltages (U _V i, U _V2 ) remain constant.

Dabei werden aus der Läuferflußverkettung ψ, und der Stellgröße y_DZR durch Verarbeitung in dem Rechenwerk RW die. notwendigen Sollwerte der feldbildenden und momentbildenden i,d, i_sq des Ständerstromes im feldorientierten Koordinatensystem sowie der Schlupf s gewonnen (Fig. 2). In dem Zwischenkreisspannregler UZR wird die gemessene Zwischenkreisspannung U_ZLttt mit dem Zwischenkreisspannungs-Sollwert U₇.l,_oh verglichen" und daraus die Stellgröße y_UZR bestimmt.In this case, from the Läuferflußverkettung ψ, and the manipulated variable y _DZR by processing in the arithmetic unit RW the. necessary setpoint values of the field-forming and torque-forming i, d, i _{sq of} the stator current in the field-oriented coordinate system as well as the slip s are obtained (FIG. 2). In the intermediate circuit voltage controller UZR, the measured intermediate circuit voltage U _ZL ttt is compared with the intermediate circuit voltage setpoint U ₇ .l, _o h "and from this the manipulated variable y _UZ R is determined.

Der Zwischenkreisspannungs-Sollwert U_ZLl0n kann aufwerte zwischen der Zwischenkreisspannung im Nennbetrieb und der maximalen Zwischenkreisspannung festgelegt werden, die für den Betrieb der Zwischenkreiskondensatoren noch zulässig ist. Im Havariefall (z.B. der Ausfall der Netzwechselspannung die einer Zwischenkreisspannung U_Zs im Schaltnetzteil SNT1, SNT2 von ca. 540V entspricht) wird intern sofort erkannt und als Signal „Havarie" bereitgestellt. Die Übernahme der Zwischenkreisspannungsversorgung des Schaltnetzteiles SNT1, SNT2 durch die Zwischenkreisspannung U_ZL des Leistungsteiles erfolgt über die Diodengruppen D1, D2 automatisch (Fig. 1).The intermediate _{circuit voltage} setpoint U _ZLl0 n can be defined between the intermediate _{circuit voltage} in rated operation and the maximum _{DC link voltage} , which is still permissible for the operation of the _{DC link capacitors} . In the event of an accident (eg the failure of the mains AC voltage which corresponds to a DC link voltage U _Z s in the switched-mode power supply SNT1, SNT2 of approximately 540V), it is recognized internally immediately and provided as a "breakdown." The takeover of the DC link voltage supply of the switched-mode power supply SNT1, SNT2 by the intermediate circuit voltage U _{ZL of} the power section takes place automatically via the diode groups D1, D2 (FIG. 1).

Mit dem Signal „Havarie" wird der Ausgang des Dividierers D vom Schalter S anstelle der Läuferflußverkettung ψ, auf den Eingang des Rechenwerkes RW geschaltet (Fig.2). Auf diese Weise wird die Zwischenkreisspannung U_ZL, die betriebsmäßig ca. 400V beträgt, durch außerdem sofort eingeleitetes Bremsen (Vorgabe des Drehzahl-Sollwertes „Null") eines oder mehrerer Asynchron-Motoren unabhängig von der Anzahl der Asynchron-Motoren und anderer Rückspeisebedingungen auf diesem Spannungsniveau gehalten, so daß die Größe der Zwischenkreisspannung U_Zs des Schaltnetzteiles SNT1, SNT2 im Arbeitsbereich des Sperrwandlers verbleibt. Damit bleiben auch die internen Versorgungsspannungen konstant erhalten und der Asynchron-Stellantrieb arbeitsfähig, d.h. bremsfähig bis zum Stillstand.With the signal "breakdown", the output of the divider D is switched by the switch S instead of the rotor flux linkage ψ, to the input of the arithmetic unit RW (FIG. 2) In this way, the intermediate circuit voltage U _ZL , which is operationally about 400V, passes through also immediately initiated braking (specification of the speed setpoint "zero") of one or more asynchronous motors regardless of the number of asynchronous motors and other feedback conditions held at this voltage level, so that the size of the intermediate circuit voltage U _Z s of the switching power supply SNT1, SNT2 remains in the working area of the flyback converter. Thus, the internal supply voltages are maintained constant and the asynchronous actuator operable, ie able to brake until standstill.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung bei einer rampenförmigen Sollwertvorgabe anstelle des Drehzahlistwertes den Drehzahlsoilwert für die Modifizierung der Größe der Läuferflußverkettung zu verwenden. Bei nur einem einzigen mit dem Versorgungsmodul VM verbundenen Asynchron-Stellantrieb ist es ausreichend, am Eingang des Multiplizierers MU einen Festwert einzustellen, so daß der Zwischenkreisspannungsregler UZR entfallen kann.It is also within the scope of the invention to use the Drehzahlsoilwert for the modification of the size of Läuferflußverkettung instead of the actual speed value in a ramp-shaped setpoint specification. With only a single asynchronous actuator connected to the supply module VM, it is sufficient to set a fixed value at the input of the multiplier MU, so that the intermediate circuit voltage regulator UZR can be dispensed with.

Claims (2)

1. Verfahren zum schnellen Stillsetzen von Asynchron-Stellantrieben im Havariefall, wobei die Zwischenkreisspannung jedes Leistungsteiles einer Achsantriebseinheit aus einer gemeinsamen Versorgungseinheit gewonnen wird und in jeder Achsantriebseinheit ein separates, die Stromversorgung sicherndes Schaltnetzteil, ein Drehzahlregler und ein Rechenwerk vorgesehen sind, wobei über das Rechenwerk mit der aus dem Vergleich des Drehzahl-Soll- mit dem Drehzahl-Istwert gewonnenen Stellgröße des Drehzahlreglers und der Größe der Läuferflußverkettung der Asynchron-Stellantrieb feldorientiert gesteuert bzw. geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung jedes Schaltnetzteiles bei Netzausfall von der Zwischenkreisspannung des Leistungsieiles schaltkontaktlos durch ein zwischen diesen Spannungen bestehendes Potentialgefälle übernommen wird una in jeder Achsantriebseinheit der Drehzahl-Sollwert Null vorgegeben wird und die Größe der Läuferflußverkettung zuerst durch eine Größe, die aus einem Vergleich der Zwischenkreisspannung mit einem gegenüber dem Nennwert höheren Zwischenkreisspannungs-Grenzwert abgeleitet wird, und danach durch den Drehzahl-Istwert modifiziert wird, wobei der Asynchron-Stellantrieb unter vollständiger Ausnutzung des Zwischenkreisspannungs-Grenzwertes über den Drehzahlregler und das Rechenwerk bis zum Stillstand abgegremstwird.1. A method for rapid shutdown of asynchronous actuators in case of emergency, the DC link voltage of each power unit of a final drive unit is obtained from a common supply unit and in each Achsantriebseinheit a separate, the power supply backup switching power supply, a speed controller and an arithmetic unit are provided, via the calculator with the obtained from the comparison of the speed setpoint with the actual speed control variable of the speed controller and the size of Läuferflußverkettung the asynchronous actuator is controlled field-controlled or regulated, characterized in that the supply voltage of each switching power supply in case of power failure of the intermediate circuit voltage of Leistungsieiles Switched contactless is taken over by an existing between these voltages potential gradient and in each axle drive unit, the speed setpoint zero is specified and the size of Läuferflußverkettung first by a variable which is derived from a comparison of the intermediate circuit voltage with a relation to the nominal higher intermediate circuit voltage limit value, and then modified by the actual speed value, the asynchronous actuator with full utilization of the intermediate circuit voltage limit via the speed controller and the calculator until is quieted to a standstill. 2. Schaltungsanordnung zum schnellen Stillsetzen von Asynchron-Stellantrieben im Havariefall, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltnetzteil (SNT) jeder Achsantriebseinheit (AE) über zugeordnete Diodengruppen (D) mit der Zwischenkreisspannung (U_ZL) des Leistungsteiles verbunden ist, wobei diese Zwischenkreisspannung (U_ZL) kleiner ist als die normale Zwischenkreisspannung (Uzs) des Schaltnetzteiles (SNT) und in jeder Achsantriebseinheit (AE) die Größe der Läuferflußverkettung (ψ_Γ) an einem Eingang eines Multipliziergliedes (MU) angeschlossen ist, an dessen zweitem Eingang die Stellgröße (yuzr) eines Zwischenkreisspannungsreglers (UZR) liegt, dem als Sollwert (U_ZLson) ein gegenüber dem Nennwert höherer Zwischenkreisspannungs-Grenzwert aufgeschaltet ist, wobei der Ausgang des Multipliziergliedes (MU) über einen Dividierer (DV), an dessen zweiten Eingang der Drehzahl-Istwert (n_ist) angeschlossen ist, auf das Rechenwerk (RW) geschaltet ist.2. Circuit arrangement for rapid shutdown of asynchronous actuators in case of emergency, characterized in that the switching power supply (SNT) each axle drive unit (AE) via associated diode groups (D) with the intermediate circuit voltage (U _ZL ) of the power unit is connected, said intermediate circuit voltage (U _ZL ) is smaller than the normal intermediate circuit voltage (Uzs) of the switching power supply (SNT) and in each Achsantriebseinheit (AE), the size of Läuferflußverkettung (ψ _Γ ) is connected to an input of a multiplier (MU), at its second input the manipulated variable (yuzr ) of a _{DC link voltage regulator} (UZR) is the (U _ZLso n) set as compared to the nominal value higher _{DC link voltage} limit, the output of the multiplier (MU) via a divider (DV), at the second input of the actual speed value (n _is ) connected to the calculator (RW) is connected.