DE19530622A1 - Torque control for railway vehicle rotary field machine - Google Patents

Torque control for railway vehicle rotary field machine

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DE19530622A1
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Germany
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δts
torque
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frequency
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DE1995130622
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Inventor
Rudolf Froesch
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DaimlerChrysler Rail Systems Schweiz AG
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ABB Daimler Benz Transportation Schweiz AG
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    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/10—Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

The stator frequency of the rotating field machine is rapidly calculated by measuring the time between the change-over points in the stator frequency from a selected time. This provides a rapid measure of the instant torque which is compared with a required value of torque to determine the onset of wheel spin. The torque is determined by measuring the stator frequency over a set number of change-over points. At the onset of wheelspin the target torque is reduced to a modified level. If wheelslip is detected. ie. the wheel speed is less than that required for the actual speed of the vehicle, the target torque is increased.

Description

Technisches GebietTechnical field

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Verfahren zur Drehmomentregelung einer Drehfeldmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention is based on a method for Torque control of a three-phase machine according to the generic term of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er aus der deutschen Firmenzeitschrift: BBC-Nachrichten, 65 (1983) Heft 11, S. 375- 384, bekannt ist. Dort werden statische Frequenzumrichter zur Speisung von Kurzschlußläufermotoren nach dem Unterschwingungsverfahren betrieben, wobei Drehzahl und Drehmoment unabhängig voneinander vorgegeben werden und sich stufenlos verändern lassen. Die Rotordrehzahl wird über Stromwandler in den Zuleitungen zur Asynchronmaschine erfaßt und der Maschinenregelung zur Verfügung gestellt. Dabei muß die Rotordrehzahl durch eine Filterung aus den Maschinenströmen abgeleitet werden, was zu einer unerwünschten Verzögerung von etwa 20 ms bezüglich der Verfügbarkeit der aktuellen Rotordrehzahl führt.With the preamble of claim 1, the invention takes to a state of the art reference, as it comes from the German Company magazine: BBC-Nachrichten, 65 (1983) Heft 11, S. 375- 384, is known. Static frequency converters are used there Supply of squirrel cage motors after Undershoot process operated, where speed and Torque can be specified independently and independently can be changed continuously. The rotor speed is about Current transformers detected in the feed lines to the asynchronous machine and the machine control. The Rotor speed through filtering from the machine currents derived, resulting in an undesirable delay from about 20 ms regarding the availability of the current Rotor speed leads.

Zum einschlägigen Stand der Technik wird zusätzlich auf die deutsche Zeitschrift: etz Archiv, Band 7 (1985) Heft 7, S. 211- 218, verwiesen, aus der eine direkte Selbstregelung (DSR) für hochdynamische Drehfeldantriebe mit Stromrichterspeisung bekannt ist, wie sie bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommen kann. In addition to the relevant state of the art German magazine: etz Archive, Volume 7 (1985) Issue 7, pp. 211- 218, referred to a direct self-regulation (DSR) for highly dynamic three-phase drives with converter supply is known, as in the present invention for Application can come.  

Ferner wird auf eine Dissertation von Michael Jänecke an der Fakultät für Elektrotechnik an der Ruhr-Universität Bochum: "Die direkte Selbstregelung bei Anwendung im Traktionsbereich", Bochum 1991, S. 59-86, hingewiesen, in der außer dem Verfahren zur Selbstregelung auch ein Verfahren zur indirekten Selbstregelung angegeben ist, wie es bei der vorliegenden Erfindung ebenfalls zur Anwendung kommen kann.A dissertation by Michael Jänecke at the Faculty of Electrical Engineering at the Ruhr University Bochum: "The direct self-regulation when used in the traction area", Bochum 1991, pp. 59-86, pointed out in the in addition to Self-regulation procedure also a procedure for indirect Self-regulation is given, as is the case with the present Invention can also be used.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren zur Drehmomentregelung einer Drehfeldmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß diese Regelung schneller ist.The invention as defined in claim 1 solves the task of a method for torque control Three-phase machine of the type mentioned above to develop further that this regulation is faster.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.Advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims defined.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine Eingriffsmöglichkeit für eine Schlupfregelung der Drehfeldmaschine genügend schnell erfolgen kann, um eine optimale Kraftübertragung bei gleichbleibender Drehzahl zu gewährleisten.An advantage of the invention is that a Intervention for a slip control of the Induction machine can be done quickly enough to a optimal power transmission at constant speed guarantee.

Der Frequenz anstieg der Drehfeldmaschine kann damit so stark begrenzt werden, daß eine gleichbleibende Drehzahl, unabhängig von dem sich ändernden Reibbeiwert zwischen Rad und Schiene eines Schienenfahrzeuges, erreichbar wird.The frequency increase of the induction machine can be so strong be limited to a constant speed, regardless of the changing coefficient of friction between wheel and rail of a rail vehicle.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to embodiments play explained. Show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Drehmomentregelung einer Asynchronmaschine, Fig. 1 is a schematic diagram of a torque control of an asynchronous machine,

Fig. 2 eine Drehmomentcharakteristik einer Asynchronmaschine gemäß Fig. 1, Fig. 2 shows a torque characteristic of an asynchronous machine according to Fig. 1,

Fig. 3 Frequenzkurven beim Beschleunigen und Verlangsamen der Rotordrehzahl der Asynchronmaschine gemäß Fig. 1, Fig. 3 frequency curves during acceleration and deceleration of the rotor speed of the asynchronous machine in accordance with Fig. 1,

Fig. 4 ein zu den Frequenzkurven von Fig. 3 gehörendes Drehmoment-Signaldiagramm, Fig. 4 is a frequency to the curves of Fig. 3 belonging torque signal diagram,

Fig. 5 Raumzeiger für eine Ständerspannung und Flußraumzeigerbahnen für eine direkte Selbstregelung der Asynchronmaschine gemäß Fig. 1 und Fig. 5 is a space vector of stator voltage and Flußraumzeigerbahnen for a direct self-regulation of the asynchronous machine in accordance with Fig. 1 and

Fig. 6 Raumzeiger für eine Ständerspannung und Flußraumzeigerbahnen für eine indirekte Selbstregelung der Asynchronmaschine gemäß Fig. 1. Fig. 6 is a space vector for the stator voltage and Flußraumzeigerbahnen for indirect self-control of the induction of FIG. 1.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same parts have the same reference numerals featured.

Fig. 1 zeigt in einem Funktionsschaltbild für eine Drehmomentregelung einer 3phasigen Drehfeldmaschine bzw. Asynchronmaschine (5) mit Wechselstromphasen (R, S, T) einen Drehmomentregler (3), dem eingangsseitig ein modifiziertes Solldrehmoment (Msoll1) zugeführt ist und der ausgangsseitig über einen Wechselrichter (4) das Drehmoment der Asynchronmaschine (5) regelt. Ein nicht dargestellter Rotor der Asynchronmaschine (5) ist über eine Antriebsachse mit einem Antriebsradsatz bzw. mit einem Antriebsrad (6) eines nicht dargestellten Schienenfahrzeuges, das auf einer Schiene (7) rollen oder bei hoher Zugkraftübertragung schlüpfen kann, mechanisch verbunden. Fig. 1 shows in a functional circuit diagram for a torque control of a 3-phase rotating field machine or asynchronous machine (5) with alternating current phases (R, S, T) a torque controller (3) to which a modified target torque (M set1) is supplied to the input side and the output side via a Inverter ( 4 ) controls the torque of the asynchronous machine ( 5 ). A rotor (not shown) of the asynchronous machine ( 5 ) is mechanically connected via a drive axle to a drive wheel set or to a drive wheel ( 6 ) of a rail vehicle, not shown, which can roll on a rail ( 7 ) or slip with high tractive power transmission.

Der Drehmomentregler (3) kann mit einer direkten Selbstregelung (DSR) betrieben werden, wie sie in der eingangs genannten Druckschrift etz Archiv (1985) S. 211-217 beschrieben ist, oder mit einer indirekten Selbstregelung, wie sie in der eingangs genannten Dissertation beschrieben ist. Ausgangsseitig liefert der Drehmomentregler (3) ferner einen Istwert des Drehmoments (Mist) für eine übergeordnete Regelung (nicht dargestellt) und eine gemessene bzw. berechnete Ständerfrequenz (fx), die 1. und 2. Funktionsgebern (1, 2) zugeführt wird.The torque controller ( 3 ) can be operated with a direct self-regulation (DSR) as described in the publication etz Archiv (1985) pp. 211-217 mentioned at the beginning, or with an indirect self-regulation as described in the dissertation mentioned at the beginning is. On the output side, the torque controller ( 3 ) also supplies an actual value of the torque (M ist ) for a higher-level control (not shown) and a measured or calculated stator frequency (f x ), which is fed to the 1st and 2nd function transmitters ( 1 , 2 ) .

Der 1. Funktionsgeber (1) berechnet in Abhängigkeit von dieser Ständerfrequenz (fx) und von einem z. B. von der übergeordneten Regelung vorgebbaren Solldrehmoment (Msoll) eine maximal erlaubte Ständerfrequenz (fxmax) in der Betriebsart Fahren (F) gemäß:The 1st function generator ( 1 ) calculates depending on this stator frequency (f x ) and on a z. B. predeterminable from the superordinate control target torque (M soll) a maximum allowed stator frequency (f xmax) in the running mode (F) according to:

fxmax=fx+(fS×Msoll)/Mmax+fSmin (1)f xmax = f x + (S × M f soll) / M max + f Smin (1)

und in der Betriebsart Bremsen (B) gemäß:and in the braking mode (B) according to:

fxmax=fx-(fS×Msoll)/Mmax-fSmin. (2)f xmax = f x - (f S × M soll) / M max -f Smin. (2)

Dabei bedeuten fS einen vorgebbaren Rotorschlupf im Bereich von 0,5 Hz-5 Hz, der von der Charakteristik (siehe Fig. 2) der Asynchronmaschine (5) abhängen kann, und fSmin einen minimal gewünschten Schlupf im Bereich von 0,5 Hz-5 Hz. Die Änderung der maximalen Frequenz (fxmax) ist auf einen Bereich von 0,1 Hz/s-1 Hz/s beschränkt.Here, f S means a predeterminable rotor slip in the range of 0.5 Hz-5 Hz, which can depend on the characteristic (see FIG. 2) of the asynchronous machine ( 5 ), and f Smin a minimally desired slip in the range of 0.5 Hz -5 Hz. The change in the maximum frequency (f xmax ) is limited to a range of 0.1 Hz / s-1 Hz / s.

Der 2. Funktionsgeber (2) berechnet in Abhängigkeit von der Ständerfrequenz (fx), von dem Solldrehmoment (Msoll) und der maximal erlaubten Ständerfrequenz (fxmax) das modifizierte Solldrehmoment (Msoll1) im Fahren (F) gemäß:The second function generator (2) is calculated in dependence upon the stator frequency (f x) (to M) of the target torque and the maximum allowed stator frequency (f xmax) the modified target torque (M set1) in driving (F) according to:

Msoll1=Msoll für fxfxmax und (3)M set1 = M intended for f x f xmax and (3)

Msoll1=0,1×Msoll . . . 0,5×Msoll für fx<fxmax, (4)M set1 = 0.1 × M soll. . . 0.5 x M x intended for f <f xmax, (4)

vergleiche den Kurvenverlauf in den Fig. 3 und 4 zwischen Zeitpunkten (t1) und (t2),
und in der Betriebsart Bremsen (B) gemäß:compare the curve in FIGS. 3 and 4 between times (t1) and (t2),
and in the braking mode (B) according to:

Msoll1=Msoll für fxfxmax und (5)M set1 = M intended for f x f xmax and (5)

Msoll1=0,6×Msoll . . . 0,9×Msoll für fx<fxmax, (6)M set1 = 0.6 × M should. . . 0.9 x M x intended for f <f xmax, (6)

vergleiche den Kurvenverlauf in den Fig. 3 und 4 zwischen Zeitpunkten (t8) und (t9). Danach steigt der Wert von Msoll1 rampenartig auf 100% an. Das Gleiche gilt beim Fahren (F) nach dem Zeitpunkt (t5).compare the curve in FIGS . 3 and 4 between times (t8) and (t9). Then the value of M soll1 rises to 100% in a ramp. The same applies to driving (F) after time (t5).

In Fig. 3 ist auf der Ordinate die Frequenz (f) und auf der Abszisse die Zeit (t) aufgetragen. Die maximal erlaubte Ständerfrequenz (fxmax) ist darin gestrichelt und die Rotorfrequenz (fR) der Asynchronmaschine (5) sowie deren Ständerfrequenz (fx) sind ausgezogen dargestellt.In Fig. 3, the frequency (f) and the abscissa represents time (t) is plotted on the ordinate. The maximum permitted stator frequency (f xmax ) is shown in dashed lines and the rotor frequency (f R ) of the asynchronous machine ( 5 ) and its stator frequency (f x ) are shown in solid lines.

Fig. 4 zeigt das Drehmoment (M) in Abhängigkeit von der Zeit (t) entsprechend dem Verlauf der maximal erlaubten Ständerfrequenz (fxmax) in Fig. 3. Im Bereich Fahren (F) nimmt das Solldrehmoment (Msoll) von einem Zeitpunkt (t1) bis zu einem Zeitpunkt (t2) den Wert 1 an und danach bis zu einem Zeitpunkt (t3) bei konstanter Ständerfrequenz (fx) den Wert 0. Bei weiterem Frequenzanstieg bis zu dem Zeitpunkt (t4) hat das Solldrehmoment (Msoll) den Wert 1. Infolge eines Schleuderns (8) im Zeitintervall t5-t4, wobei die Ständerfrequenz (fx) größer als die maximal erlaubte Ständerfrequenz (fxmax) ist, weicht das modifizierte Solldrehmoment (Msoll1) von dem Solldrehmoment (Msoll) auf Werte im Bereich von 10%-50% des Wertes von (Msoll) nach unten ab, um danach in Gestalt einer Rampe wieder auf 100% anzusteigen. Im Bereich zwischen Zeitpunkten (t6) und (t7) bleibt die Ständerfrequenz (fx) unverändert und entsprechend das Solldrehmoment (Msoll) auf dem Wert 0. Fig. 4 shows the torque (M) in function of time (t) corresponding to the course of the maximum allowed stator frequency (f xmax) in Fig. 3. In the driving (F), the target torque takes (M soll) from a time point ( t1) to a time point (t2) the value 1 and then to a time point (t3) at a constant stator frequency (f x) to 0. upon further increase in frequency until the time (t4), the target torque (M soll) the value 1. as a result of spin (8) in the time interval t5-t4, wherein the stator frequency (f x) is greater than the maximum allowed stator frequency (f xmax) is softened, the modified target torque (M set1) (to M) of the target torque down to values in the range of 10% -50% of the value of (M soll ), in order to then rise again to 100% in the form of a ramp. In the area between times (t6) and (t7), the stator frequency (f x ) remains unchanged and accordingly the target torque (M soll ) at the value 0.

Im Zustand Bremsen (B) nimmt die Ständerfrequenz (fx) zwischen Zeitpunkten (t7) und (t10) und danach nach einem Zeitpunkt (t11) ab, wobei in einem Zeitintervall t9-t8 ein Gleiten (9) auftritt, bei dem die Ständerfrequenz (fx) kleiner als die maximal erlaubte Ständerfrequenz (fxmax) ist. In diesem Zeitintervall wird der Wert des modifizierten Solldrehmomentes (Msoll1) von -1 auf einen Wert im Bereich von -0,4 . . . -0,9 heraufgesetzt. Nach dem Zeitpunkt (t9) nimmt der Wert des modifizierten Solldrehmomentes (Msoll1) in Gestalt einer Rampe wieder auf den Wert -1 ab.In the braking (B) state, the stator frequency (f x ) decreases between times (t7) and (t10) and then after a time (t11), a sliding ( 9 ) occurring at a time interval t9-t8 at which the stator frequency (f x ) is less than the maximum permitted stator frequency (f xmax ). In this time interval, the value of the modified target torque (M soll1 ) changes from -1 to a value in the range of -0.4. . . Increased -0.9. After the time (t9), the value of the modified target torque (M soll1 ) decreases again to the value -1 in the form of a ramp.

Aus der in Fig. 2 dargestellten Drehmomentcharakteristik, in der auf der Ordinate das Drehmoment (M) und auf der Abszisse die Frequenz (f) der Asynchronmaschine (5) aufgetragen sind, kann diejenige Ständerfrequenz (fx) ermittelt bzw. bestimmt werden, die angelegt werden muß, um ein vorgebbares Drehmoment (M1) zu erzeugen, bei dem eine mechanische Rotorfrequenz (fR) den Wert (fR1) hat.From the torque characteristic shown in FIG. 2, in which the torque (M) is plotted on the ordinate and the frequency (f) of the asynchronous machine ( 5 ) is plotted on the ordinate, that stator frequency (f x ) that can be determined must be applied in order to generate a predeterminable torque (M1) at which a mechanical rotor frequency (f R ) has the value (f R1 ).

Fig. 5 zeigt die Bahnkurve des Ständerflußraumzeigers (ψ) für eine direkte Selbstregelung der Asynchronmaschine (5), wobei der magnetische Ständerfluß (ψ) in einem Sechseck geführt wird. Bei einer 3phasigen Asynchronmaschine (5), die von einer konstanten Eingangsgleichspannung gespeist wird, kann der Raumzeiger der Ständerspannung (U) nur 7 diskrete Werte annehmen, welche durch Umschaltpunkte (P0)-(P6) gekennzeichnet sind. In jedem der Umschaltpunkte (P1)-(P6) verweilt der Raumzeiger der Ständerspannung (U) bei stationärem Betrieb 1/6 der Spannungsperiode, d. h. während eines Zeitintervalls (Δts). Daraus läßt sich die Ständerfrequenz (fx) bestimmen gemäß: Fig. 5 shows the trajectory of the stator flow space pointer (ψ) for direct self-regulation of the asynchronous machine ( 5 ), the magnetic stator flux (ψ) being guided in a hexagon. In the case of a 3- phase asynchronous machine ( 5 ), which is fed by a constant DC input voltage, the space vector of the stator voltage (U) can only assume 7 discrete values, which are identified by switchover points (P0) - (P6). In each of the switchover points (P1) - (P6) the space vector of the stator voltage (U) remains 1/6 of the voltage period during stationary operation, ie during a time interval (Δts). The stator frequency (f x ) can be determined from this according to:

fx=1/(6×Δts). (7)f x = 1 / (6 × Δts). (7)

Der Ständerflußraumzeiger (ψ) wandert auf einer Geraden vom Umschaltpunkt (P1) in Richtung zum Umschaltpunkt (P2), wenn der Raumzeiger der Ständerspannung (U) vom Umschaltpunkt (P0) zum Umschaltpunkt (P3) vom Wechselrichter (4) angelegt ist, welcher die gleiche Richtung aufweist, wie ein Zeiger vom Umschaltpunkt (P1) zum Umschaltpunkt (P2). Wird der Raumzeiger der Ständerspannung (U) im Umschaltpunkt (P0) angelegt, dann bleibt der Ständerflußraumzeiger (ψ) stehen. Mit dem Taktverhältnis der Raumzeigerpunkte (P3) und (P0) kann die Geschwindigkeit des Ständerflußraumzeigers (ψ) vorgegeben werden. Um das Zeitintervall (Δts) zu erfassen, muß der Zeitpunkt der Umschaltung, z. B. Umschaltpunkt (P1), gespeichert werden, bis der Umschaltpunkt (P2) erreicht ist, usw. bei jedem Umschaltpunkt des Sechsecks. Aus der Zeitdifferenz ergibt sich jeweils das gesuchte Zeitintervall (Δts).The stator flow space pointer (ψ) moves on a straight line from the changeover point (P1) towards the changeover point (P2) when the space pointer of the stator voltage (U) from the changeover point (P0) to the changeover point (P3) is applied by the inverter ( 4 ), which is the has the same direction as a pointer from the switchover point (P1) to the switchover point (P2). If the space pointer of the stator voltage (U) is applied at the changeover point (P0), then the stator flow space pointer (ψ) stops. With the clock ratio of the space pointer points (P3) and (P0) the speed of the stator flow space pointer (ψ) can be specified. In order to detect the time interval (Δts), the time of switching, e.g. B. changeover point (P1), stored until the changeover point (P2) is reached, etc. at each changeover point of the hexagon. The time interval (Δts) is the result of the time difference.

Fig. 6 zeigt die Bahnkurve des Ständerflußraumzeigers (ψ) für eine indirekte Selbstregelung der Asynchronmaschine (5), wobei der magnetische Ständerflußzeiger (ψ) auf einem Kreis geführt wird. Die Umschaltpunkte (P1)-(P6) entsprechen den möglichen Spannungspunkten, die an die Asynchronmaschine (5) angelegt werden können. Dem Umschaltpunkt (P0) entspricht der Raumzeiger der Ständerspannung U=0. Um einen bestimmten Arbeitspunkt (Px) erzeugen zu können, werden die Spannungspunkte (P1), (P2) und (P0) so getaktet, daß der resultierende Ständerflußraumzeiger (ψ) vom Umschaltpunkt (P0) zum Arbeitspunkt (Px) weist. Für den Fall, daß der Arbeitspunkt genau in der Mitte zwischen den Umschaltpunkten (P1) und (P2) liegen sollte, wäre das Taktverhältnis der Spannungspunkte (P1) und (P2) 1 : 1. Fig. 6 shows the trajectory of the stator flow space pointer (ψ) for an indirect self-regulation of the asynchronous machine ( 5 ), the magnetic stator flow pointer (ψ) being guided on a circle. The switchover points (P1) - (P6) correspond to the possible voltage points that can be applied to the asynchronous machine ( 5 ). The room pointer of the stator voltage U = 0 corresponds to the switchover point (P0). In order to be able to generate a specific operating point (Px), the voltage points (P1), (P2) and (P0) are clocked so that the resulting stator flux space pointer (ψ) points from the switchover point (P0) to the operating point (Px). In the event that the operating point should lie exactly in the middle between the switching points (P1) and (P2), the pulse duty factor of the voltage points (P1) and (P2) would be 1: 1.

Im Bereich der indirekten Selbstregelung dreht die Asynchronmaschine (5) langsam, d. h., der Ständerflußraumzeiger (ψ) wird langsam an 6 auf einem Kreis liegenden Umschaltpunkten (P1′)-(P6′) vorbeigeführt. Es vergeht eine längere Zeit, bis wieder ein neuer berechneter Wert für die Ständerfrequenz (fx) zur Verfügung steht. Wie oben beschrieben, können aber auch zusätzliche Umschaltpunkte, z. B. (P12′) in der Mitte zwischen den 6 Umschaltpunkten (P1′)-(P6′), zur Berechnung der Ständerfrequenz (fx) herangezogen werden. So bekommt man z. B. 12 Umschaltpunkte auf dem Kreisumfang, bei denen eine Berechnung der Ständerfrequenz (fx) möglich ist. Es wird der Zeitpunkt des Passierens eines Umschaltpunktes, z. B. (P1′), gespeichert. Beim Passieren des nächsten Umschaltpunktes (P12′) kann erneut die Zeit erfaßt und daraus eine Zeitdifferenz bzw. ein Zeitintervall (Δts′) für den zurückgelegten Winkel berechnet werden. Daraus läßt sich die Ständerfrequenz (fx) bestimmen gemäß:In the area of indirect self-regulation, the asynchronous machine ( 5 ) rotates slowly, ie the stator flow space pointer (ψ) is slowly guided past 6 switching points (P1 ′) - (P6 ′) lying on a circle. It takes a long time until a new calculated value for the stator frequency (f x ) is available again. As described above, additional switching points, e.g. B. (P12 ') in the middle between the 6 switching points (P1') - (P6 '), can be used to calculate the stator frequency (f x ). So you get z. B. 12 switching points on the circumference at which a calculation of the stator frequency (f x ) is possible. The time at which a changeover point is passed, e.g. B. (P1 ') saved. When passing the next switching point (P12 '), the time can be recorded again and a time difference or a time interval (Δts') can be calculated from this for the angle covered. The stator frequency (f x ) can be determined from this according to:

fx=1/(12×Δts′).f x = 1 / (12 × Δts ′).

Auf diese Weise könnten z. B. auch 24 Umschaltpunkte erzeugt werden, wenn das Tastverhältnis 1/4 : 3/4 bzw. 3/4 : 1/4 ausgewertet wird.In this way, e.g. B. 24 switching points can also be generated if the pulse duty factor 1/4 : 3/4 or 3/4: 1/4 is evaluated.

BezugszeichenlisteReference list

1, 2 Funktionsgeber
3 Drehmomentregler für 5
4 Wechselrichter
5 Asynchronmaschine, Drehfeldmaschine
6 Antriebsrad, Antriebsradsatz eines Schienenfahrzeugs
7 Schiene
8 Bereich eines Schleuderns im Fahren
9 Bereich eines Gleitens im Bremsen
ASM Asynchronmaschine
B Bereich Bremsen
DSR direkte Selbstregelung
f Frequenz
f1, f2 Funktionen
fR Rotorfrequenz von 5
fR1 Rotorfrequenz für M1
fx gemessene/berechnete Ständerfrequenz von 5
fxmax maximal erlaubte Ständerfrequenz
F Bereich Fahren
ISR indirekte Selbstregelung
M Drehmoment
M1 vorgegebenes Drehmoment von 5
Mist Istwert des Drehmoments
Msoll Solldrehmoment von 5
Msoll1 modifiziertes Solldrehmoment von 5
P0-P6, P1′-P6′, P12′ Umschaltpunkte von Raumzeigern
Px Arbeitspunkt
R, S, T Wechselstromphasen
t Zeit
t1-t11 Zeitpunkte
U Spannungsraumzeiger
Δts, Δts′ Zeitdifferenzen, Zeitintervalle
ψ magnetischer Fluß 1 , 2 function transmitter
3 torque regulators for 5
4 inverters
5 asynchronous machine, induction machine
6 Drive wheel, drive wheel set of a rail vehicle
7 rail
8 Area of skidding while driving
9 area of sliding in braking
ASM asynchronous machine
B Brakes area
DSR direct self-regulation
f frequency
f1, f2 functions
f R rotor frequency of 5
f R1 rotor frequency for M1
f x measured / calculated stator frequency of 5
f xmax maximum permitted stator frequency
F Driving area
ISR indirect self-regulation
M torque
M1 specified torque of 5
M is the actual value of the torque
M should target torque of 5
M target1 modified target torque of 5
P0-P6, P1′-P6 ′, P12 ′ switching points of space pointers
Px operating point
R, S, T AC phases
t time
t1-t11 times
U voltage space pointer
Δts, Δts ′ time differences, time intervals
ψ magnetic flux

Claims (7)

1. Verfahren zur Drehmomentregelung einer Drehfeldmaschine
  • a) in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Solldrehmoment (Msoll) und
  • b) einer elektrisch erfaßten Drehzahl oder Frequenz (fx) der Drehfeldmaschine (5),
  • c) wobei in der Drehfeldmaschine (5) ein Drehfeld eines magnetischen Fußes (ψ) durch Umschalten von Ständerspannungen (U) in vorgebbaren Umschaltpunkten (P0- P6; P1′-P6′, P12′) erzeugt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
  • d) daß die Zeitdauer (Δts, Δts′) zwischen vorgebbaren Umschaltpunkten (P0-P6; P1′-P6′, P12′) gemessen und
  • e) in Abhängigkeit davon eine Ständerfrequenz (fx) der Drehfeldmaschine (5) berechnet wird, in Abhängigkeit von der die Drehfeldmaschine (5) geregelt wird.
1. Method for torque control of a three-phase machine
  • a) to a function of a predeterminable reference torque (M) and
  • b) an electrically detected speed or frequency (f x ) of the induction machine ( 5 ),
  • c) wherein in the induction machine ( 5 ) a rotating field of a magnetic base (ψ) is generated by switching stator voltages (U) in predefinable switching points (P0- P6; P1'-P6 ', P12'),
    characterized,
  • d) that the time period (Δts, Δts') between predetermined switchover points (P0-P6; P1'-P6 ', P12') measured and
  • e) depending on this, a stator frequency (f x ) of the induction machine ( 5 ) is calculated, depending on which the induction machine ( 5 ) is regulated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer (Δts, Δts′) mindestens zwischen 2 zeitlich aufeinanderfolgenden Umschaltpunkten (P0-P6; P1′-P6′, P12′) gemessen und zur Berechnung der Ständerfrequenz (fx) ausgewertet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the time period (Δts, Δts') measured at least between two successive switching points (P0-P6; P1'-P6 ', P12') and evaluated to calculate the stator frequency (f x ) becomes. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt am Beginn einer Erfassung der Zeitdauer (Δts, Δts′) gespeichert wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the point in time at the beginning of an acquisition of the period (Δts, Δts') is stored. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerfrequenz fx gemäß: fx=1/(n×Δts)berechnet wird, wobei n die Anzahl Umschaltpunkte (P0-P6; P1′-P6′, P12′) je Vollumdrehung von 360° und Δts das Zeitintervall zwischen 2 aufeinanderfolgenden Umschaltpunkten (P0-P6; P1′-P6′, P12′) bedeuten.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the stator frequency f x is calculated according to: f x = 1 / (n × Δts), where n is the number of switching points (P0-P6; P1'-P6 ', P12' ) per full revolution of 360 ° and Δts mean the time interval between 2 successive changeover points (P0-P6; P1'-P6 ', P12'). 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß das Solldrehmoment (Msoll) im Falle eines Schleuderns (8) der Drehfeldmaschine (5) auf ein modifiziertes Solldrehmoment (Msoll1) reduziert und
  • b) im Falle eines Gleitens (9) erhöht wird.
5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in
  • a) that the target torque (M soll ) in the event of a skid ( 8 ) of the induction machine ( 5 ) is reduced to a modified target torque (M soll1 ) and
  • b) is increased in the case of sliding ( 9 ).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß das Solldrehmoment (Msoll) im Falle eines Schleuderns (8) der Drehfeldmaschine (5) um 10% . . . 50% auf ein modifiziertes Solldrehmoment (Msoll1) reduziert und
  • b) im Falle eines Gleitens (9) um 10% . . . 40% erhöht wird.
6. The method according to claim 5, characterized in
  • a) that the target torque (M Soll ) in the event of a skid ( 8 ) of the induction machine ( 5 ) by 10%. . . 50% reduced to a modified setpoint torque (M set1 ) and
  • b) in the case of sliding ( 9 ) by 10%. . . 40% is increased.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß ein Schleudern (8) detektiert wird, wenn die Ständerfrequenz (fx) größer als eine vorgebbare, maximal erlaubte Ständerfrequenz (fxmax) ist, und
  • b) daß ein Gleiten (9) detektiert wird, wenn die Ständerfrequenz (fx) kleiner als die maximal erlaubte Ständerfrequenz (fxmax) ist.
7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that
  • a) that skidding ( 8 ) is detected when the stator frequency (f x ) is greater than a predeterminable, maximum permitted stator frequency (f xmax ), and
  • b) that sliding ( 9 ) is detected when the stator frequency (f x ) is less than the maximum permitted stator frequency (f xmax ).
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