DE2357147C3 - Synchronous linear motor drive, especially for a magnetic levitation vehicle - Google Patents

Description

Der synchrone Linearmotor besteht bekanntermaßen aus zwei Teilen (vgL zum Beispiel Arch. f. Elektrochn, Bd 55. Heft 1 [1972], S. I? bis 20). Danach ist auf dem Magnetschwebefahrzeug als mitbewegter Erreger (Translator) entweder eine von Gleichstrom durchflossene Erregerwicklung, die sich über die Gesamtfahrzeuglänge erstrecken kann, oder ein Permanentmagnet angeordnet Die entlang der Trasse verlegte Wandlerfeldwicklung (Stator) ist im aligemeinen als Mehrphasenwicklung ausgebildet. Sie erzeugt nach Maßgabe der eingespeisten Spannung und Frequenz ein in Längsrichtung der Trasse laufendes Wanderfeld, welches das Triebfahrzeug treibtAs is known, the synchronous linear motor consists of two parts (see e.g. Arch. F. Elektrochn, Vol 55. Issue 1 [1972], p. I? until 20). After that is on the Magnetic levitation vehicle as a moving exciter (translator) either one through which direct current flows Excitation winding, which can extend over the entire length of the vehicle, or a permanent magnet The transformer field winding (stator) laid along the route is generally a multi-phase winding educated. Depending on the voltage and frequency fed in, it generates a longitudinal direction Wandering field running along the route, which drives the locomotive

Beim Betrieb eines synchronen Linearmotors am starren Wechselspannungsnetz treten, wie die Erfahrung lehn, elektromechanische Schwingungen oder Pendelungen auf. die sich der Translationsbewegung des Magnetschwebefahrzeugs überlagern. Diese Pendelungen, die z. B. durch einen Windstoß angeregt werden können, beeinträchtigen nicht nur den Fahrkomfort; sie so können auch dazu führen, daß der synchrone Linearmotor außer Tritt fällt und stehenbleibt oder daß er sich überhaupt nicht erst in Gang setzt.When operating a synchronous linear motor on a rigid alternating voltage network, electromechanical oscillations or oscillations occur, as is known from experience. which are superimposed on the translational movement of the magnetic levitation vehicle. These oscillations, which z. B. can be stimulated by a gust of wind, not only affect driving comfort; they can also cause so that the synchronous linear motor falls out of step and stops or that he did not sit down it in motion.

Maßnahmen, die zur Pendelungsdämpfung bei rotierenden Synchronmaschinen eingesetzt werden, wie Anwendung einer Dämpferwicklung oder eines Massivläufers, können beim synchronen Linearmotor im eingangs genannten fahrweggebiindenen Triebfahrzeug nicht angewendet werden. Das Prinzip einer aktiven Pendelungsdämpfung mit Hilfe eines Regelkreises, das aus der deutschen Offenlegungsschrift 2132 179 für rotierende Synchronmotoren bekanntgeworden ist, läßt sich ebenfalls nicht ohne weiteres auf einen synchronen Linearmotor am starren Wechselspannungsnetz übertragen, da bei letzterem Frequenz und Eingangswechselspannung fest vorgegeben sind und ein Stellglied nicht vorhanden ist.Measures to dampen sway when rotating Synchronous machines are used, such as the use of a damper winding or a solid rotor, can be used with the synchronous linear motor in the traction vehicle mentioned at the beginning not be applied. The principle of active sway damping with the help of a control loop that from German Offenlegungsschrift 2132 179 for rotating synchronous motors has become known, can are also not easily transferred to a synchronous linear motor on a rigid alternating voltage network, since with the latter frequency and input AC voltage are fixed and an actuator does not exist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für den eingangs genannten synchronen Linearmotorantrieb Maßnahmen anzugeben, die zu einer Überwindung von Instabilitäten in jedem Betriebspunkt, insbesondere zu einer Dämpfung oder sogar vollständigen Unterdriikkung der elektromechanischen Pendelungen, führen.The invention is based on the object for the synchronous linear motor drive mentioned at the beginning Specify measures to overcome instabilities in each operating point, in particular a damping or even complete suppression of the electromechanical oscillations.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß das bekannte Prinzip einer aktiven Pendelungsdämpfung mit Hilfe eines Regelkreises (deutsche Offenlegungsschrift 21 32 179) auf einen synchronen Linearmotor übertragen werden kann, wenn ein geeignetes Stellglied geschaffen wird. Dieses Stellglied sollte allerdings aus Kostengründen nicht für die maximale Leistung, sondern nur für einen Bruchteil der Maximalleistung des synchronen Linearmotors bemessen sein. Daß dieses möglich ist, beruht auf der Erkenntnis, daß bei einer aktiven Dämpfungsregelung nur derjenige Anteil vom Energieinhalt des Triebfahrzeugs zu Null gemacht werden muß, der vom Wert der kinetischen Energie des zugehörigen quasistationären Betriebspunktes abweicht. Dieser Anteil ist also die zu kompensierende Schwingungsenergie.The invention is based on the consideration that the known principle of active sway damping with the help of a control loop (German Offenlegungsschrift 21 32 179) on a synchronous linear motor can be transmitted if a suitable actuator is provided. This actuator should, however, be off Cost reasons not for the maximum output, but only for a fraction of the maximum output of the synchronous linear motor. That this is possible is based on the knowledge that with one active damping control only that part of the energy content of the traction vehicle is made zero must be that deviates from the value of the kinetic energy of the associated quasi-stationary operating point. This part is therefore the vibration energy to be compensated.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein für einen Bruchteil der Maximalleistung des synchronen Linearmotors bemessenes Stellglied vorgesehen ist, das eine Ausgangswechselspannung mit Netzfrequenz abgibt, die in vektorieüer Addition mit der Netzwechselspannung an der Wander-Feldwicklung liegt, und daß die Phasenlage der Ausgangswechselspannung des Stellgliedes gegenüber der Netzwechselspannung mittels eines SteuersignalsThe stated object is achieved according to the invention in that a for a fraction of the Maximum power of the synchronous linear motor sized actuator is provided that has an output AC voltage with mains frequency, which in vector addition with the mains alternating voltage on the traveling field winding is, and that the phase position of the output AC voltage of the actuator opposite the AC mains voltage by means of a control signal

einstellbar ist. welches von einer Regeleinrichtung geliefert wird, die von einem Meßglied mit einer der Leistungspendelungen des synchronen Linearmotor! proportionalen Größe beaufschlagt istis adjustable. which from a control device is supplied by a measuring element with one of the power oscillations of the synchronous linear motor! proportional size is applied

Die vektorielle Addition einer über ein Steligliec beeinflußten Ausgangsspannung zur Netzspannung isi an sich aus der OE-PS 2 76 574 und der FR-PS 15 27 7OC bekannt, dient jedoch dort der Lösung einer anderer Aufgabe. Im Falle der OE-PS 2 76 574 soll die Spannung eines Verbrauchers über e\r.s Regeleinrichtung konstant gehalten werden, während mit dem Stellglied nach der TR-PS 15 27 700 eine Blindleistungskompensatior er?'elt werden solLThe vectorial addition of an output voltage influenced via a position to the mains voltage is known per se from OE-PS 2 76 574 and FR-PS 15 27 7OC, but serves to solve a different problem there. In the case of the OE-PS 2 76 574, the voltage to a consumer via e \ be kept constant rs regulating device, while 15 27 700, a Blindleistungskompensatior be he elt? 'With the actuator according to the TR-PS should

Für manche Anwendungsfälle ist es angebracht, wenr mittels des Steuersignals neben der Phasenlage auch dei Betrag der Ausgangswechselspannung des Stellgliedes einstellbar ist Dannn ist es z. B. möglich, das auf einet Beharrungsstrecke fahrende Triebfahrzeug auf jeden gewünschten Arbeitspunkt einzustellen.For some applications it is appropriate to use the control signal to not only use the phase position but also to use the The amount of the AC output voltage of the actuator is adjustable Then it is z. B. possible that on one Set the steady-state moving locomotive to any desired operating point.

Als Stellglied kann bevorzugt ein aus dem starren Wechselspannungsnetz gespeister steuerbarer Umrichter vorgesehen sein. Ein solcher Umrichter ist z. B. in der schon genannten OE-PS 2 76 574 dargestellt. Zur Einstellung der Eingangsspannung des Umrichters auf einen Wert, der den Kenndaten der verwendeten Ventile angepaßt ist kann der Umrichter über einen Transformator an das starre Wechselspannungsnetz angeschlossen sein.A controllable converter fed from the rigid AC voltage network can preferably be used as the actuator be provided. Such a converter is z. B. in the OE-PS 2 76 574 already mentioned. To the Setting the input voltage of the converter to a value that matches the characteristics of the The inverter can be adapted to the rigid AC voltage network via a transformer be connected.

Gemäß einer Ausführungsform ist zur Überlagerung der Ausgangswechselspannung des Stellgliedes mit der Netzwechselspannung ein Einkopplungs-Transformator vorgesehen, der in der Verbindung zwischen dem Wechselspannungsnetz und der Wanderfeldwicklung angeordnet ist. Ein entsprechender Transformator ist in der OEPS 2 76 574 ebenfalls schon gezeigt, wobei allerdings dort der Energiefluß nur in einer Richtung ausgenutzt wird.According to one embodiment, to superimpose the output AC voltage of the actuator with the Mains AC voltage a coupling transformer provided in the connection between the AC voltage network and the traveling field winding is arranged. A corresponding transformer is in the OEPS 2 76 574 also already shown, although there the energy flow is only in one direction is exploited.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, daß zur Überlagerung der Ausgangswechselspannung des Stellgliedes mit der Netzwechselspannung die Wanderfeldwicklung mit dem einen Ende an das Wechselspannungsnetz und mit dem anderen Ende an das Stellglied angeschlossen ist Im Prinzip ist diese Überlagerung im Rahmen der Blindleistungskompensation aus F i g. 4 der schon genannten FR-PS 15 27 700 bekannt.According to a further embodiment, it is possible for the output alternating voltage to be superimposed of the actuator with the AC mains voltage, the traveling-wave winding with one end the AC voltage network and the other end is connected to the actuator. In principle, this is Overlay in the context of reactive power compensation from FIG. 4 of the aforementioned FR-PS 15 27 700 known.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann auch so vorgegangen werden, daß als Stellglied und gleichzeitig zur Überlagerung der Ausgangswechselspannung mit der Netzwechselspannung ein Drehtransformator vorgesehen ist. der aus dem starren Wechselspannungsnetz gespeist ist, und daß das Steuersignal einem Servoantrieb zugeführt ist der am Drehtransformator zur Einstellung der Phasenlage seiner Ausgangswechselspannung angeordnet ist Ein solches überlagerndes Stellglied ist besonders kostengünstig herzustellen. Das Übersetzungsverhältnis dieses Drehtransformators muß natürlich entsprechend dem zu übertragenden Leistungsbruchteil bemessen und damit kleiner als-1 sein.According to another embodiment, the procedure can be that as an actuator and at the same time A rotary transformer is provided for superimposing the AC output voltage with the AC mains voltage is. which is fed from the rigid AC voltage network, and that the control signal is a servo drive is supplied to the rotary transformer to adjust the phase position of its output AC voltage Such a superimposed actuator is particularly inexpensive to manufacture. The The transmission ratio of this rotary transformer must of course correspond to the one to be transmitted Measure power fraction and therefore be less than -1.

Das Meßglied im Regelkreis kann so beschaffen sein, daß es neben der den Leistungspendelungen proportionalen Größe eine konstante Größe liefert. In diesem Fall und bei Vorhandensein von Störgrößen ist es zur Abtrennung der allein interessierenden zeitlich veränderlichen Größe angebracht, wenn — wie im Falle der genannten DT-OS 21 32 179 — ein Filter vorgesehen ist, dessen Eingang mit dem Meßglied und dessen AusgangThe measuring element in the control loop can be designed in such a way that it is proportional to the power fluctuations Size supplies a constant size. In this case and in the presence of disturbance variables, it is for Separation of the only interesting variable over time is appropriate if - as in the case of mentioned DT-OS 21 32 179 - a filter is provided, its input with the measuring element and its output

mit dem Eingang der Regeleinrichtung verbunden ist und das ein auf den Pendelfrequenzbereich abgestimmtes Bandpaß- oder Hochpaßfilter ist. Bei geringen Anforderungen an die Flankensteilheit der Filterkurve kann ein passives Filter verwendet werden. Der Einsatz eines aktiven Filters ist dann angebracht, wenn eine größere Genauigkeit erforderlich ist. Ein Hochpaßfilter kann im einfachsten Fall aus einem Abtrennkondensator bestehen.is connected to the input of the control device and that is matched to the pendulum frequency range Is band pass or high pass filter. With low demands on the slope of the filter curve a passive filter can be used. The use of an active filter is appropriate when a greater accuracy is required. In the simplest case, a high-pass filter can consist of an isolating capacitor exist.

Als Meßglieder, welche eine den Leistungspendelungen proportionale Größe abgeben, können solche verwendet werden, die von einer Messung der elektrischen Leistung ausgehen, oder solche, die auf einer Messung einer mechanischen Größe beruhen, welche von Änderungen der elektrischen Leistung abhängig ist Zu der ersten Gruppe von Meßgliedern zählt z. B. ein elektrisches Wirkleistungsmeßglied für die vom Motor aufgenommene Wirkleistung. Dieses kann z. B. in der Verbindung zwischen dem Einkopplungs-Transformator und der Wanderfeldwicklung angeordnet sein. Wenn die Spannung des Wechselspannungsnetzes zumindest bei der Beharrungsfahrt konstant ist, kann statt dessen auch ein Stromwandler verwendet werden, der zur Messung des Statorstromes vorgesehen ist Er kann ebenfalls in der Verbindung zwischen dem Einkopplungs-Transfermator und der Wanderfeldwicklung angeordnet sein. Zu der zweiten Gruppe von Meßgliedern zählt z. B. ein mechanisches Meßglied, das die Linearbeschleunigung des Triebfahrzeugs mißt und auf dem Translator ortsfest angeordnet ist Statt dessen kann auch als Meßglied ein Pollagegeber eingesetzt werden, der die Stellung des Translators des synchronen Linearmotors bezüglich des von der Wanderfeldwickiung erzeugten Wanderfeldes mißtAs measuring elements which emit a quantity proportional to the power fluctuations, such that are based on a measurement of the electrical power, or those that are based on a measurement of a mechanical quantity, which is based on changes in electrical power is dependent. The first group of measuring elements includes z. B. an electrical active power meter for the Active power consumed by the motor. This can e.g. B. in the connection between the coupling transformer and the traveling field winding be arranged. When the voltage of the AC network is constant at least during steady-state travel, a current transformer can also be used instead which is provided for measuring the stator current. It can also be used in the connection between the Be arranged coupling transfermator and the traveling field winding. To the second group of Measuring elements counts z. B. a mechanical measuring element that measures the linear acceleration of the traction vehicle and is arranged in a stationary manner on the translator. Instead, a pole position encoder can also be used as a measuring element the position of the translator of the synchronous linear motor with respect to that of the traveling field winding generated traveling field

Das voranstehend hervorgehobene Stellglied, das dort im Takte der Pendelungen zur zusätzlichen Energieeinspeisung in die Wanderfeldwicklung des synchronen Linearmotors verwendet wird, eröffnet eine weitere Betriebsmöglichkeit Im Normalfall, wenn der Dämpfungsregelkreis wirksam ist wird das Triebfahrzeug in der Beharrungsfahrt gehalten, also mit einer einzigen Fahrgeschwindigkeit betrieben.The actuator highlighted above, which is there in the cycle of the pendulums for additional Energy feed is used in the traveling wave winding of the synchronous linear motor, opens a Further operating options In the normal case, when the damping control loop is active, the locomotive is held in steady-state travel, i.e. operated at a single travel speed.

Durch die Verwendung des Stellgliedes ergibt sich der Vorteil daß es z. B. nach Störungen, die zu einem Stillstand des Triebfahrzeugs geführt haben, über das Stellglied möglich ist, einen Anfahrvorgang durchzuführen und einen Notbetrieb mit verminderter Fahrgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Das Anfahren über dieses Stellglied ist möglich, wenn seine Ausgangswechselspannung auch der Frequenz und dem Betrag nach einstellbar ist Für einen solchen Notbetrieb ist es dann angebracht daß in der Verbindungsleitung zwischen dem starren Wechselspannungsnetz und der Wanderfeldwicklung ein Schalter vorgesehen ist, in dessen erster Schaltstellung die Verbindung hergestellt und in dessen zweiter Schaltstellung bei gelöster Verbindung die Endpunkte der Verbindungsleitung auf einen gemeinsamen Sternpunkt geschaltet sindBy using the actuator there is the advantage that there is, for. B. after disorders that lead to a Have led to a standstill of the locomotive, via the actuator it is possible to carry out a start-up process and to maintain an emergency operation with reduced driving speed. Starting over this actuator is possible if its output alternating voltage also depends on the frequency and the magnitude is adjustable For such an emergency operation, it is then appropriate that in the connecting line between the rigid AC voltage network and the traveling field winding, a switch is provided in which first switching position established the connection and in its second switching position when the connection is released the end points of the connection line are connected to a common star point

Ansfßhnmgsbeispiete der Erfindung werden im folgenden an Hand von fünf Figuren näher erläutert Für gleich« und entsprechende Bauelemente «erden dabei dieselbea Bezugszeichen verwendet Es zeigtAppendices of the invention are set out in The following is explained in more detail with the aid of five figures the same reference numerals are used. It shows

Ψ\%. 1 in scnntcer Darstellung einen synchrone! Linearmotor mit einem ÄusEührungsbeispici einer Eiiii idi lung zurPendehjngsdämpfung, Ψ \%. 1 in scnntcer representation a synchronous! Linear motor with an example of a design for pendulum damping,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild des synchronen Linear·2 shows an equivalent circuit diagram of the synchronous linear

Pig. 3 ein Zeigerdiagramm zur Erläuterung desPig. 3 is a phasor diagram to explain the

Betriebs des synchronen Linearmotors,Operation of the synchronous linear motor,

F i g. 4 in schematischer Darstellung einen synchro nen Linearmotor mit einem zweiten Ausführungsbei spiel einer Einrichtung zur Pendelungsdämpfung und F i g. 5 in schematischer Darstellung einen synchro nen Linearmotor mit einem dritten Ausführungsbeispie einer Einrichtung zur Pendelungsdämpfung.F i g. 4 in a schematic representation of a synchro NEN linear motor with a second embodiment game of a device for sway dampening and F i g. 5 in a schematic representation of a synchro NEN linear motor with a third Ausführungsbeispie a device for sway damping.

In Fig. 1 ist eine dreiphasige Wanderfeldwicklung: in Sternpunktschaltung dargestellt, deren SternpunkIn Fig. 1 there is a three-phase traveling field winding: shown in star point connection, their star point

ίο mit 5 bezeichnet ist. Diese Wanderfeldwicklung 2 is Bestandteil eines synchronen Linearmotors, der zun Vortrieb eines Magnetschwebefahrzeugs auf einei Trasse dient. Die Wanderfeldwicklung 2 ist für die Vortriebsleistung bemessen und als Stator entlang dei Trasse verlegt. Sie kann sich dabei über größere Entfernungen in Fahrtrichtung erstrecken und ist somil als Langstator anzusehen. Das Magnetschwebefahrzeug kann insbesondere das Triebfahrzeug einer Hochleistungsschnellbahn sein.ίο is denoted by 5. This traveling field winding 2 is Part of a synchronous linear motor that is used to propel a magnetic levitation vehicle on a Route serves. The traveling field winding 2 is dimensioned for the propulsive power and as a stator along dei Route relocated. It can extend over larger distances in the direction of travel and is somil to be regarded as a long stator. The magnetic levitation vehicle can in particular be the locomotive of a high-speed high-speed railway being.

jo Der Linearmotor umfaßt neben der Wanderfeldwicklung 2 einen (nicht dargestellten) Erreger, der auf dem Magnetschwebefahrzeug als mitbewegbarer Translator angeordnet ist. Es kann sich dabei um einen synchronen Linearmotor handeln, der entweder mit einer supraleitenden Magnetspule als eisenloser Motor, mit einer Magnetspule mit Magnetkern als eisenbehafteter Motor oder mit einem Permanentmagneten ais permanenterregter Motor ausgerüstet ist. Der Erreger kann insbesondere als Erregerwicklung ausgebildet sein,jo The linear motor includes the traveling field winding 2 an exciter (not shown) that acts on the magnetic levitation vehicle as a translator that can be moved along with it is arranged. It can be a synchronous linear motor, either with a superconducting Magnetic coil as an ironless motor, with a magnetic coil with a magnetic core as an iron-core motor or equipped with a permanent magnet as a permanent-magnet motor. The pathogen can be designed in particular as an excitation winding,

wobei diese in einem Polschuh aus ferromagnetischem Material untergebracht sein kann. Zur Speisung der Erregerwicklung kann dabei eine Gleichstromquelle vorgesehen sein, deren Gleichstrom konstant oder mittels einer Steueranordnung steuerbar ist. Derthis can be accommodated in a pole piece made of ferromagnetic material. To feed the Excitation winding can be provided with a direct current source whose direct current is constant or is controllable by means of a control arrangement. the

Erreger wird im Betrieb des Magnetschwebefahrzeugs durch eine (nicht dargestellte) Schwebeeinrichtung mitsamt dem Magnetschwebefahrzeug über der Trasse in der Schwebe gehalten. Zwischen der Trasse und der Bodenfläche des Magnetschwebefahrzeugs bestehtThe exciter is generated during operation of the magnetic levitation vehicle by a levitation device (not shown) together with the magnetic levitation vehicle suspended over the route. Between the route and the Floor space of the magnetic levitation vehicle

somit ein Spalt der im wesentlichen überall gleiche Breite hat In diesem Spalt erzeugt die Wanderfeldwicklung 2 ein Wanderfeldthus a gap that has essentially the same width everywhere. The traveling field winding is generated in this gap 2 a moving field

Die Wanderfeldwicklung 2 wird aus einem dreiphasigen Wechselspannungsnetz 3 mit den Phasenleitern R. The traveling field winding 2 is made up of a three-phase AC voltage network 3 with the phase conductors R.

S, Γ und dem Nulleiter M gespeist Es handelt sich hierbei um ein starres Netz, dessen Netzfrequenz z. B. 50 oder 60 Hz und dessen Wechselspannung z. B. 10 kV beträgt In der Verbindung zwischen dem starren Wechselspannungsnetz 3 und der Wanderfeldwicklung 2 ist die Sekundärwicklung eines Einkopplungs-Transformators 4, dessen Obersetzungsverhältnis ζ. Β. υ = 1 beträgt angeordnet Die Sekundärwicklung kann mittels eines Schalters 5 vom Wechselspannungsnetz 3 abgetrennt werden.S, Γ and the neutral conductor M fed. This is a rigid network whose network frequency z. B. 50 or 60 Hz and its AC voltage z. B. 10 kV In the connection between the rigid AC voltage network 3 and the traveling field winding 2 is the secondary winding of a coupling transformer 4, whose transformation ratio ζ. Β. υ = 1 is arranged. The secondary winding can be separated from the AC voltage network 3 by means of a switch 5.

Die Wanderfeldwicklung 2 bezieht auf dem Wege über den Schalter 5 und die Sekundärwicklung des Einkopplungs-Transforniators 4 einen Grofltefl der erforderlichen Vortriebsleistung des Magnetschwebefahrzeugs direkt und ungesteuert ans dem starren, The traveling field winding 2 refers to the way via the switch 5 and the secondary winding of the Coupling transformer 4 a large area required propulsion power of the magnetic levitation vehicle directly and uncontrolled on the rigid,

Wechselspannungsnetz 3. Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß bei einer solchen direkten Einspeisung Pendelungen des Magnetschwebefahrzeugs in Vortriebsrichtung auftreten können. Diese Pendetaagen können beispielsweise durch einen Windstoß, der dasAC voltage network 3. The experience now has shown that with such a direct feed, the magnetic levitation vehicle oscillates in the propulsion direction may occur. These pending days can be caused, for example, by a gust of wind that causes the

Magnetschwebefahrzeug von vom irin% aasgelöst Werden. Die Pendelungen ffljsfageni sien der Vor» triebsbewegung usd werden im Rihrbetrieb als störend «npfeadea Darfiber hinaus können sie da AoSeftritt-Magnetic levitation vehicle detached from the irin% Will. The oscillations ffljsfageni sien the before » Drift movement of usd is seen as annoying in Rihr operation «Npfeadea Beyond that, you can

fallen des synchronen Linearmotors und damit einen unerwünschten Stillstand des Magnetschwebefahrzeugs verursachen. Um diese Pendelungen auszuschalten, ist eine Einrichtung zur Pendelungsdämpfung vorgesehen, die im wesentlichen durch einen Regelkreis gebildet wird.fall of the synchronous linear motor and thus an undesired standstill of the magnetic levitation vehicle cause. In order to eliminate this oscillation, a device for oscillation damping is provided, which is essentially formed by a control loop.

Bestandteil dieses Regelkreises ist ein Meßglied 6, welches ein Signal Pw abgibt. Im vorliegenden Fall ist das Meßglied 6 ein elektrisches Wirkleistungsmeßglied, das in der Verbindung zwischen der Sekundärwicklung des Einkopplungs-Transformators 4 und der Wanderfeldwicklung 2 angeordnet ist. Es besteht aus Stromwandlern 7, aus Spannungswandlern 8 und aus einer Rechenschaltung 9. welche aus dem gemessenen Statorstrom und der Eingangswechselspannung der js Wanderfeldwicklung 2 die Wirkleistung berechnet. Das Signal Pw ist ein Maß für den Istwert dieser Wirkleistung. Es enthält neben einem Gleichspannungsanteil eine den Pendelungen proportionale Spannungsgröße. Das elektrische Wirkleistungsmeßglied ist somit als ein Meßglied zur Ermittlung der elektromechanischen Leistungspendelungen zu betrachten. Bei stets konstanter Eingangswechselspannung können als Meßglied 6 auch lediglich die Stromwandler 7 verwendet werden, die zur Messung des Statorstroms in der Verbindung zwischen dem Einkopplungs-Transformator 4 und der Wanderfeldwicklung 2 angeordnet sind.Part of this control loop is a measuring element 6 which emits a signal Pw. In the present case the measuring element 6 is an electrical active power measuring element which is arranged in the connection between the secondary winding of the coupling-in transformer 4 and the traveling field winding 2. It consists of current converters 7, voltage converters 8 and a computing circuit 9 which calculates the active power from the measured stator current and the input AC voltage of the traveling field winding 2. The signal Pw is a measure of the actual value of this real power. In addition to a direct voltage component, it contains a voltage variable proportional to the oscillations. The electrical active power measuring element is thus to be regarded as a measuring element for determining the electromechanical power fluctuations. With an always constant AC input voltage, only the current transformers 7 can be used as the measuring element 6;

Das Signal Pw wird einem Filter 10 zugeführt. Es kann sich bei diesem Filter 10 um ein aktives oder ein passives Bandpaßfilter handeln, das auf den Pendelfrequenzbereich des Magnetschwebefahrzeugs abgestimmt ist. Die Pendelfrequenz liegt im allgemeinen unter der Netzfrequenz des speisenden Wechselspannungsnetzes 3. Sie hängt von der mechanischen Ausführung des Magnetschwebefahrzeugs ab und kann z. B. im Bereich um 1 Hz liegen. Als Filter 10 kann auch ein Hochpaßfilter vorgesehen sein.The signal Pw is fed to a filter 10. This filter 10 can be an active or a passive bandpass filter which is tuned to the pendulum frequency range of the magnetic levitation vehicle. The pendulum frequency is generally below the line frequency of the feeding AC voltage network 3. It depends on the mechanical design of the magnetic levitation vehicle and can, for. B. in the range of 1 Hz. A high-pass filter can also be provided as the filter 10.

Das Filter 10 gibt ein Ausgangssignal y ab, das ein Maß für denjenigen Teil des Signais P* ist, der mit der Pendelfrequenz schwingt. Die Weiterleitung des Gleich-Spannungsanteils wird durch das Filter 10 gesperrt Das Ausgangssignal y wird einer Regeleinrichtung zugeführt, die aus einem Vergleichsglied 11 und einem nachgeschalteten Regler 12 besteht Im Vergleichsglied 11 wird das Ausgangssignal y subtraktiv mit einem Vergleichssignal y* verglichen, das den Wert Null besitzt. Der Regler 12 liefert, in Abhängigkeit vom Ausgangssignal y ein Steuersignal x, das nach Maligaöe der Pendelungen zur Veränderung der Eingangswecnselspannung der Wanderfeldwicklung 2 verwendet wird.The filter 10 emits an output signal y which is a measure of that part of the signal P * which oscillates at the pendulum frequency. The forwarding of the DC voltage component is blocked by the filter 10. The output signal y is fed to a control device, which consists of a comparison element 11 and a downstream controller 12. In the comparison element 11, the output signal y is subtractively compared with a comparison signal y * which has the value zero owns. The regulator 12 supplies, as a function of the output signal y, a control signal x which, according to the malaise of the oscillations, is used to change the input alternating voltage of the traveling-field winding 2.

Dazu ist als Stellglied 13 ein statischer Umrichter vorgesehen, dem ein Steuersatz 14 zugeordnet ist uer Umrichter, z.B. ein Zwischenkreisumrichter, enthalt gesteuerte und ungesteuerte Halbleitervenüle. Ei: istJur *hren Brachten" a der MaxhnaDeSstuBg des synchronen Linearmotors bemessen. Ef braucht dabei nurfiir 4te Stabflfcierungsieistang, die «wa 2 ms 2BW_oer »«samalea VsrtHfe&sieistang feeträgt, dhaensiomert zuFor this purpose, a static converter is provided as the actuator 13, to which a control set 14 is assigned. Ei: IsJur * hren brought " a dimensioned the maximum step of the synchronous linear motor. Ef only needs for the 4th rod filling position, which carries" wa 2 ms 2BW_oer "" samalea VsrtHfe & itistang, that means too

Das Stellglied 13 wird über einen ^Tnmsf°™^at°vf; *° «essen O&ersefeungsverbatens kleiner als t fet aas dem «arm» Wee&selspanwongsnetz 3 gespeist. Seme ausgtags&e<ioenz lsi gleich der Net^^rThe actuator 13 is via a ^Tnmsf ° ™ ^at ° vf; * ° «eat O & ersefeungsverbatens less than t fet aas fed to the« poor »Wee & selspanwongsnetz 3. Seme ausgtags & e <ioenz lsi equal to the net ^^ r

U.U.

Entscheidend ist nun, daß die Phasenlage φ der Ausgangswechselspannung Ua des Stellgliedes 13 gegenüber der Netzwechselspannung U mittels des Steuersignals χ einstellbar ist, welches von der Regeleinrichtung 11, 12 an den Steuersatz 14 geliefert wird. Um einen Bezug für die Phasenlage der Ausgangswechselspannung Ua zu erhalten, wird die Netzwechselspannung U oder die heruntertransformierte Eingangswechselspannung des: Stellgliedes 13 bei 16 — 2:. B. durch einen Spannungswandler — abgegriffen und dem Steuersatz 14 zugeführt Der Steuersatz 14 und damit der Umrichter sind dann auf diesem Wege gleichzeitig netzgetaktet. Dadurch stimmt auch die Frequenz der Ausgangswechselspannung Ua mit der Netzfrequenz überein. Die Zündim.pulse, die der Steuersatz 14 an die gesteuerten Ventile des Umrichters abgibt, werden in Abhängigkeit vom Steuersignal χ gegenüber den Nulldurchgängen der Netzwechselspannung U phasenverschoben. Dadurch wird auch die Phasenlage der Ausgangsspannung Ua des Umrichters in bezug auf die Netzwechselspannung U verändert. Die Überlagerung oder Addition im Einkopplungs-Transformator 4 ergibt eine Gesamtausgangsspannung (U+ Uz), die sich aus der Netzwechselspannung U und der gleichfrequenten Zusatzwechselspannung Uz. welche sich lediglich gemäß Uz = u Ut durch das Übersetzungsverhältnis u von der Ausgangswechselspannung Ua unterscheidet, vektoriell zusammensetzt Der Einkopplungs-Transformator 4 ist somit als eine Art vektorielles Additionsglied zu betrachten. Die Gesamtausgangsspannung (U+ Uz) ist bezüglich ihrer Amplitude vom Umrichter her durch das Steuersignal χ einstellbar. Sie dient als Eingangswechselspannung für die Wanderfeldwicklung 2.It is now decisive that the phase position φ of the output AC voltage Ua of the actuator 13 with respect to the mains AC voltage U can be adjusted by means of the control signal χ which is supplied by the control device 11, 12 to the control set 14. In order to obtain a reference for the phase position of the output alternating voltage Ua , the mains alternating voltage U or the down-transformed input alternating voltage of the: actuator 13 at 16-2 :. B. by a voltage converter - tapped and fed to the control set 14. The control set 14 and thus the converter are then simultaneously networked in this way. As a result, the frequency of the output AC voltage Ua also matches the mains frequency. The ignition pulses that the control set 14 sends to the controlled valves of the converter are phase-shifted in relation to the zero crossings of the AC mains voltage U as a function of the control signal χ. As a result, the phase position of the output voltage Ua of the converter in relation to the AC line voltage U is changed. The superposition or addition in the coupling-in transformer 4 results in a total output voltage (U + Uz), which is made up of the mains alternating voltage U and the additional alternating voltage Uz of the same frequency. which only differs from the output AC voltage Ua by the transformation ratio u in accordance with Uz = u Ut , is composed vectorially. The coupling-in transformer 4 is thus to be regarded as a type of vectorial addition element. The total output voltage (U + Uz) can be adjusted in terms of its amplitude from the converter using the control signal χ. It serves as the AC input voltage for the traveling field winding 2.

Der Regelkreis ist so ausgebildet, daß die durch das Stellglied 13 zusätzlich eingepeiste Zusatzwechselspannung Lk den Leistungspendelungen entgegenwirkt.The control circuit is designed so that the additional alternating voltage fed in by the actuator 13 Lk counteracts power fluctuations.

Der dreiphasige Schalter 5 ist ein Umschalter; er verbindet in der eingezeichneten ersten Schaltstellung das Wechselspannungsnetz 3 mit der Sekundärwicklung des Einkopplungs-Transformators 4. In der zweiten Schaltstellung wird diese Verbindung unterbrochen; gleichzeitig werden dabei die Netzanschlußklemmen des Einkopplungs-Transformators 4 auf einen gemeinsamen Sternpunkt 17 gelegt Dadurch wird der Einkopplungs-Transformator 4 zu einem normalen Transformator in Sternschaltung. Die Wanderfeldwicklung 2 kann in dieser zweiten Schaltstellung im Notbetrieb über den Einkopplungs-Transformator 4, das Stellglied 13 und den Transformator 15 mit verminderter Leistung und veränderter Frequenz aus dem Wechselspannungsnetz 3 gespeist werden. Die Frequenz der Ausgangswechselspannung U· ist in diesem Fall dem Steuersatz 14 über einen Schalter 18, der gleichzeitig ftiit dem Schalter S umgelegt wird, von einem Fretpjenzsteuersignal, das an «einer KJemtire IS anliegt vorgegeben. Diese Frequenz kann insbes&ndert zusammen mit der AusgangsWechselspafujung U gefShrtseiaThe three-phase switch 5 is a changeover switch; In the first switching position shown, it connects the AC voltage network 3 to the secondary winding of the coupling transformer 4. In the second switching position, this connection is interrupted; At the same time, the mains connection terminals of the coupling-in transformer 4 are connected to a common star point 17. The coupling-in transformer 4 thus becomes a normal transformer in a star connection. In this second switching position, the traveling field winding 2 can be fed from the AC voltage network 3 with reduced power and changed frequency via the coupling transformer 4, the actuator 13 and the transformer 15 in emergency operation. In this case, the frequency of the alternating output voltage U is given to the control set 14 via a switch 18, which is turned over at the same time as the switch S, by a frequency control signal which is applied to a module IS. In particular, this frequency can be operated in conjunction with the output alternating safeguard U

in Fig.2 ist der synchrone Linearmetsr in Ersatzschaltbild dargestellt Osbei ist die magnetisch* Wirkung der WanderfeFdwicktang 2 und des Efregeri berücksichtigt Der synchrone linearmotor bestell danach aus der Ri&enschaitung eines ohmsdiei Widerstandes mit dew Widefstindswert R, eiaK induktive*} Widerstands mit (fet Induktivität L wfd«ima fiktiven Gegenspannungsqaene mtt der Hauptfeidspan nungiA.in Figure 2, the synchronous Linearmetsr is shown in the equivalent circuit diagram Osbei is magnetically * effect of WanderfeFdwicktang 2 and the Efregeri taken into account The synchronous linear motor part then enschaitung from Ri a ohmsdiei resistance with dew Widefstindswert R, EIAK inductive *} resistance with (fet inductance L wfd «ima fictitious counter-voltage qaene with the main field voltage.

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ίοίο

F i g. 3 zeigt,ein Zeigerdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des synchronen Linearmotors. Danach setzt sich im Arbeitspunkt A der Zeiger der in die Wanderfeldwicklung 2 eingespeisten Gesamtausgangswechselspannung (U+ Uz) vektoriell aus dem Zeiger der Netzwechselspannung U, die nach Betrag, Frequenz und Phasenlage fest vorgegeben ist, und dem Zeiger der in der Sekundärwicklung des Einkopplungs-Transformators 4 erzeugten Zusatzwechselspannung Uz zusammen. Bemerkenswert ist, daß die Phasenlage ψ der Ausgangswechselspannung Ut des Stellgliedes 13 und damit die Phasenlage φ der Zusatzwechselspannung Uz gegenüber der Netzwechselspannung U eingestellt werden kann. Je nach Phasenlage φ ergibt sich ein anderer Betrag der Gesamtausgangswechselspannung (U+ Uz). Die Zusatzwechselspannung Uz ist dabei stets kleiner oder gleich einer maximal möglichen Zusatzwechselspannung Uaih deren Höhe durch den Betrag der Netzwechselspannung Uund das Übersetzungsverhältnis des Transformators 15 bestimmt ist. Der Arbeitspunkt A liegt somit stets innerhalb des eingezeichneten Kreises K um den Punkt 0. Er kann z. B. so gewählt werden, daß die Zeiger U und Uz dann, wenn keine Pendelungen auftreten, parallel zueinander sind.F i g. 3 shows a phasor diagram for explaining the operation of the synchronous linear motor. Thereafter, at operating point A, the vector of the total output alternating voltage (U + Uz) fed into the traveling field winding 2 is made up of the vector of the vector of the mains AC voltage U, which is fixed in terms of magnitude, frequency and phase position, and the vector in the secondary winding of the coupling-in transformer 4 generated additional alternating voltage Uz together. It is noteworthy that the phase position ψ of the output alternating voltage Ut of the actuator 13 and thus the phase position φ of the additional alternating voltage Uz with respect to the mains alternating voltage U can be adjusted. Depending on the phase position φ there is a different amount of the total output alternating voltage (U + Uz). The additional AC voltage Uz is always less than or equal to a maximum possible additional AC voltage Uaih, the level of which is determined by the magnitude of the mains AC voltage U and the transformation ratio of the transformer 15. The working point A is therefore always within the drawn circle K around the point 0. It can z. B. be chosen so that the pointers U and Uz are parallel to each other when no oscillations occur.

Der Zeiger der Gesamtausgangswechselspannung (U+ Uz) ergibt sich andererseits auch vektoriell aus dem Zeiger der Hauptfeldspannung Uk, dem Zeiger des Spannungsabfalls IR am ohmschen Widerstand und dem Zeiger des Spannungsabfalls I2nfL am induktiven WiderstandOn the other hand, the vector of the total output AC voltage (U + Uz) also results from the vector of the vector of the main field voltage Uk, the vector of the voltage drop IR across the ohmic resistance and the vector of the voltage drop I2nfL across the inductive resistance

Wenn der Zeiger der Hauptfeldspannung Uh und der Zeiger des ohmschen Spannungsabfalls IR parallel sind, arbeitet der synchrone Linearmotor im sogenannten optimalen Betriebspunkt. Ein solcher optimaler Betriebspunkt läßt sich für jeden Statorstrom / angeben. Im optimalen Betriebspunkt ist die Schubkraft des synchronen Linearmotors, die durch das innere Vektorprodukt (Uh, /,/bestimmt ist, für den zugehörigen Wert des Statorstroms /jeweils maximal. Im vorliegenden Fall (Beharrungsfahrt) sind die Hauptfeldspannung Uh und der ohmsche Widerstandswert R konstant. Um die maximale Schubkraft bei Einhaltung des optimalen Betriebspunktes zu verändern, ist folglich der Statorstrom /zu verändern. Hierbei bewegt sich die Spitze des resultierenden Zeigers (IR + j2jifL)aufder gestrichelt eingezeichneten Geraden G. Diese Gerade G ist somit die Ortskurve für variable Schubkraft, wobei jeweils der optimale Betriebspunkt des synchronen Linearmotors beibehalten wird. Der Grundwert des Zusatzwechselspannung Uz wird zweckmäßigerweise nach Größe und Phasenlage so eingestellt, daß seine Spitze mit der Spitze des Zeigers des induktiven Spannungsabfalls jlTstfL zusammenfällt wie diese sich aus einem gewünschten Vektordiagramm nach Fig.3 mit in Phase liegenden Spannungen Lfound /Ä ergibtIf the pointer of the main field voltage Uh and the pointer of the ohmic voltage drop IR are parallel, the synchronous linear motor works in the so-called optimal operating point. Such an optimal operating point can be specified for each stator current /. At the optimal operating point, the thrust of the synchronous linear motor, which is determined by the inner vector product (Uh, /, /, is maximum for the associated value of the stator current /. In the present case (steady-state drive), the main field voltage Uh and the ohmic resistance value R are constant In order to change the maximum thrust while maintaining the optimal operating point, the stator current / must be changed. The tip of the resulting pointer (IR + j2jifL) moves on the dashed line G. This straight line G is thus the locus for variable thrust The basic value of the additional AC voltage Uz is expediently set according to size and phase position so that its tip coincides with the tip of the pointer of the inductive voltage drop jlTstfL, as can be seen from a desired vector diagram according to FIG with in- phase instep ungen Lfound / Ä results

Betriebliche Störungen, z.B. Pendeiungen und Schwingungen, werden mittels des Regelkreises durch Änderungen der Schubkraft ausgeglichen. Dabei bewegt sich die Spitze des Zeigers der Zusatzwechselspannung lh nach Maßgabe des Steuersignals χ und damit der Phasenlage ^ auf einem Kreis uorden Punkt 0. Per Betrag der Zusatzwechselspannung Uz läßt sich durch dasSteaeisignal ac gleichzeitig nut der Phasenlage φ derart ändern, daß sich die Spitze des Zeigers der Zusatzwechselspannung U_x stets auf der Geraden G bewegt In diesem FaI arbeitet der synchrone Linearmotor trote der Einfügung des Dämpfungsregelkreises stets im optimalen Betriebspunkt. Operational disturbances, such as oscillations and oscillations, are compensated for by changes in the thrust force by means of the control loop. The tip of the pointer of the additional alternating voltage lh moves according to the control signal χ and thus the phase position ^ on a circle uorden point 0. The amount of the additional alternating voltage Uz can be changed by the steae signal ac simultaneously using the phase position φ in such a way that the tip of the The pointer of the additional AC voltage U _x always moves on the straight line G In this case, the synchronous linear motor always works in the optimal operating point despite the insertion of the damping control loop.

Nach F i g. 4 ist die dreiphasige Wanderfeldwicklung 2 ohne Sternpunkt mit ihrem einen Ende über den Schalter 5 an das starre Wechselspannungsnetz 3 angeschlossen. Der Schalter 5 dient demselben Zweck wie der Schalter 5 in Fig. 1. In seiner ersten Schaltstellung ist die Verbindung zwischen dem Wechselspannungsnetz 3 und der Wanderfeldwicklung 2 hergestellt, in seiner zweiten Schaltstellung ist diese Verbindung aufgetrennt. Gleichzeitig sind die netzseitigen Anschlußklemmen der Wanderfeldwicklung 2 an den gemeinsamen Sternpunkt 17 geschaltetAccording to FIG. 4 is the three-phase traveling field winding 2 without a star point with one end over the Switch 5 is connected to the rigid AC voltage network 3. The switch 5 serves the same purpose as the switch 5 in Fig. 1. In its first switch position, the connection between the AC voltage network 3 and the traveling field winding 2 produced, this is in its second switching position Connection disconnected. At the same time, the network-side terminals of the traveling wave winding 2 are on the common star point 17 is switched

Die Wanderfeldwicklung 2 ist insbesondere entlang der Trasse verlegt. Es kann sich hier aber auch um eine Wanderfeldwicklung 2 handeln, die zusammen mit dem Erreger im Triebfahrzeug untergebracht ist. Das Triebfahrzeug läuft dabei entlang einer Reaktionsschiene mit örtlich periodisch veränderlichem magnetischen Leitwert. Es kann sich also beispielsweise um ein Triebfahrzeug handeln, das unter dem Namen H-Bahn (Hängebahn) bekanntgeworden ist (»nahverkehrs-praxis«, 20,1972, S. 362 bis 365).The traveling field winding 2 is laid in particular along the route. But it can also be a Act traveling wave winding 2, which is housed together with the exciter in the traction vehicle. The The locomotive runs along a reaction rail with a locally periodically variable magnetic Conductance. For example, it can be a traction vehicle that goes by the name of H-Bahn (Suspension railway) has become known (»nahverkehr-praxis«, 20.1972, pp. 362 to 365).

Das andere Ende der Wanderfeldwicklung 2 ist über das Meßglied 6 an das Stellglied 13 angeschlossen, das wiederum als statischer Umrichter ausgebildet sein kann. Dieses Stellglied 13 ist für einen Bruchteil der Maximalleistung des synchronen Linearmotors bemessen. Es gibt wiederum eine Ausgangswechselspannung mit Netzfrequenz ab. Die dargestellte Verbindung der Wanderfeldwicklung 2 mit dem Wechselspannungsnetz 3 einerseits und dem Ausgang des Stellgliedes 13 andererseits bewirkt, daß die Netzwechselspannung mit dieser Ausgangswechselspannung an der Wanderfeldwicklung 2 überlagert wird. Das Stellglied 13 ist wiederum über den Transformator 15 in Stern-Stern-Schaltung, dessen Übersetzungsverhältnis kleiner als 1 ist, an das Wechselspannungsnetz 3 angeschlossen.The other end of the traveling field winding 2 is connected via the measuring element 6 to the actuator 13, the can in turn be designed as a static converter. This actuator 13 is for a fraction of the Measure the maximum power of the synchronous linear motor. Again there is an AC output voltage with mains frequency. The illustrated connection of the traveling wave winding 2 to the AC voltage network 3 on the one hand and the output of the actuator 13 on the other hand causes the AC mains voltage with this output alternating voltage is superimposed on the traveling field winding 2. The actuator 13 is again via the transformer 15 in star-star connection, the transformation ratio of which is less than 1 is connected to the AC voltage network 3.

Die Phasenlage und gegebenenfalls auch der Betrag der Ausgangsspannung des Stellgliedes sind gegenüber der Phase der Netzwechselspannung mittels desThe phase position and possibly also the amount of the output voltage of the actuator are opposite the phase of the AC mains voltage by means of the

Steuersignals * einstellbar, das im Regelkreis gebildet wird. Dieser Regelkreis entspricht im wesentlichen demjenigen von Fig. 1. Das Meßglied 6 besteht hier allerdings lediglich aus Stromwandlern 7, die in der Verbindung zwischen dem Stellglied 13 und derControl signal * adjustable, which is formed in the control loop will. This control loop corresponds essentially to that of FIG. 1. The measuring element 6 consists here but only from current transformers 7, which are in the connection between the actuator 13 and the

Wanderfeldwicklung 2 angeordnet sind.Traveling field winding 2 are arranged.

Bei Auftreten von Pendelungen speist das Stellglied 13 im Takte und nach Maßgabe dieser Pendelungen Energie in die Wanderfeldwicklung 2 ein. Diese Energie kompensiert die Schwingungsenergie des Magnet-When oscillations occur, the actuator 13 feeds in cycles and in accordance with these oscillations Energy in the traveling field winding 2. This energy compensates for the vibration energy of the magnet

Schwebefahrzeugs.Levitation vehicle.

In Fig. 5 ist in schematischer Darstellung ein synchroner Linearmotor gezeigt der die Wanderfeldwicklung 2 und eine im Magnetschwebefahrzeug 20 angeordnete Erregerwicklung 21 umfaßt. Der synchro-In FIG. 5, a synchronous linear motor is shown in a schematic representation, which comprises the traveling field winding 2 and an excitation winding 21 arranged in the magnetic levitation vehicle 20. The synchro-

ne Linearmotor bewegt das Magnetschwebefahrzeug 20 in Richtung des Pfeiles 22. A linear motor moves the magnetic levitation vehicle 20 in the direction of arrow 22.

Die WanderfeMwicJdung 2 wird auf dem Wege fiber die Sekundärwicklung eines Drehtransformators 23 und den Schalter S direkt aus dem Wechselspannungsne&3The WanderfeMwicJdung 2 is on the way over the secondary winding of a rotary transformer 23 and the switch S directly from the AC voltage ne & 3

gespeist Der Drehtransformator 23 ist haar sowohl als The rotary transformer 23 is fed both as

von ihm selbst abgegebene Aiisgangsspannnng mit der gleichfrequenten Netzwechselspannung überlagert % erfüHt damit eine Doppelfunktion. Die im Ste» geschaltete Primärwicklung des Drehtransforniatos 2? ist direkt an das starr« WechsebpanHongsnefö 3 angeschlossen. Das Übersetzungsverhältnis ist wesentlich !deiner als 1 und liegt z. B. im Bereich zwischen ö#output voltage provided by himself with the AC voltage of the same frequency superimposes a double function. The one in the » switched primary winding of the rotary transformer 2? is directly connected to the rigid «WechselebpanHongsnefö 3 connected. The transmission ratio is essentially less than 1 and is e.g. B. in the range between ö #

und 0,2. Am Drehtransformator 23 ist zur Einstellung der Phasenlage seiner Ausgangswechselspannung ein Servoantrieb 24 angeordnet, der von einem Verstärker 25 gespeist wird. Dieser Verstärker 25 wiederum wird mildem Steuersignal χ beaufschlagt.and 0.2. On the rotary transformer 23 is to adjust the phase position of its output AC voltage Servo drive 24 is arranged, which is fed by an amplifier 25. This amplifier 25 in turn is applied with a mild control signal χ.

Das Steuersignal χ wird von einer Regeleinrichtung geliefert, die entsprechend F i g. 1 und 4 aus dem Regler 12 mit einem vorgeschalteten Vergleichsglied 11 besteht. Das Vergleichsglied 11 vergleicht das Vergleichssignal y* das auf Null gesetzt ist, mit dem Ausgangssignal y des Filters 10. Dieses Filter 10 wird von einem Empfänger 26 mit einem Signal beaufschlagt, welches eine den Leistungspendelungen des synchronen Linearmotors proportionale Größe enthält.The control signal χ is supplied by a control device that corresponds to FIG. 1 and 4 consists of the controller 12 with an upstream comparison element 11. The comparison element 11 compares the comparison signal y *, which is set to zero, with the output signal y of the filter 10. This filter 10 is acted upon by a receiver 26 with a signal which contains a quantity proportional to the power fluctuations of the synchronous linear motor.

Der zugehörige Sender 27 ist ortsfest auf dem Magnetschwebefahrzeug 20 untergebracht. Er ist mit dem Meßglied 6 verbunden, das ebenfalls auf dem Magnetschwebefahrzeug 20 angeordnet ist und das die Linearbeschleunigung dieses Magnetschwebefahrzeugs 20 mißt, die ein Maß für die Schubkraft ist. Pendelungen des Magnetschwebefahrzeugs 20 in Vortriebsrichtung werden somit nach Größe und Frequenz als Pendelungen der Linearbeschleunigung erfaßt und über Funk an den ortsfest an der Einspeisestation gelegenen Empfänger 26 übertragen. Unter Einbeziehung des drahtlosen Nachrichtenkanals liegt also auch hier ein geschlossener Regelkreis vor, dessen Wirkung mit demjenigen der F i g. 1 und 4 übereinstimmt.The associated transmitter 27 is housed in a stationary manner on the magnetic levitation vehicle 20. He is with connected to the measuring element 6, which is also arranged on the magnetic levitation vehicle 20 and which the Linear acceleration of this magnetic levitation vehicle 20 measures, which is a measure of the thrust. Swings of the magnetic levitation vehicle 20 in the propulsion direction are thus pendulums according to size and frequency the linear acceleration is recorded and sent by radio to the receiver located at the feed station 26 transferred. With the inclusion of the wireless message channel, there is also a closed one here Control circuit, the effect of which corresponds to that of FIG. 1 and 4 match.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (13)

Palentansprüche:Palent claims: I. Synchroner ünearmotorantrieb für ein fahrweggebundenes Triebfahrzeug, insbesondere für ein Magnetschwebefahrzeug, mit einen eine Wanderfeldwicklung tragenden Stator, der aus einem starren Wechselspaiuiungsnetz mit der Netzwechselspannung gespeist und insbesondere entlang der Trasse verlegt ist und dessen Erreger auf dem Triebfahrzeug als mitbewegbarer Translator angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, daßein für einen Bruchteil der Maximalleistung des synchronen Linearmotors bemessenes Stellglied (13) vorgesehen ist das eine Ausgangswechselspannung (U*) mit Netzfrequenz abgibt, die in vektorieller Addition mit der Netzwechselspannung (U) an der Wanderfeldwicklung (2) liegt und daß die Phasenlage (φ) der Ausgangswechselspannung (Ut) des Stellgliedes (13) gegenüber der Netzvechselspannung (U) mittels eines Steuersignals (x) einstellbar ist welches von einer Regeleinrichtung (11, 12) geliefert wird, die von einem Meßglied (6) mit einer den Leistungspendelungen des synchronen Linearmotors proportionalen Größe beaufschlagt ist. I. Synchronous ünearmotorantrieb for a track-bound traction vehicle, in particular for a magnetic levitation vehicle, with a stator carrying a traveling field winding, which is fed with the AC voltage from a rigid alternating coil network and which is laid in particular along the route and whose exciter is arranged on the traction vehicle as a translator that can be moved along with it. characterized in that an actuator (13) dimensioned for a fraction of the maximum power of the synchronous linear motor is provided which emits an output alternating voltage (U *) with mains frequency, which is in vector addition with the mains alternating voltage (U) on the traveling field winding (2) and that the The phase position (φ) of the output alternating voltage (Ut) of the actuator (13) with respect to the mains alternating voltage (U) can be set by means of a control signal (x) which is supplied by a control device (11, 12) which is supplied by a measuring element (6) with one of the Power swings of the synchronous linear motor proportional size is applied. 2. Synchroner Linearmotorantrieb nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß mittels des Steuersignals (x) neben der Phasenlage (φ) auch der Betrag der Ausgangswechselspannung (Ui) des Stellgliedes (13) einstellbar ist.2. Synchronous linear motor drive according to claim 1, characterized in that by means of the control signal (x) in addition to the phase position (φ) and the amount of the output AC voltage (Ui) of the actuator (13) is adjustable. 3. Synchroner Linearmotorantrieb nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet daß als Stellglied (13) ein aus dem starren Wechselspannungsnetz gespeister steuerbarer Umrichter vorgesehen ist ( F i g. 1 und 4).3. Synchronous linear motor drive according to claim 1 or 2, characterized in that as an actuator (13) a controllable converter fed from the rigid AC voltage network is provided (Figs. 1 and 4). 4. Synchroner Linearmotorantrieb nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet daß der Umrichter über einen Transformator (15) an das starre Wechselspannungsnetz (3) angeschlossen ist.4. Synchronous linear motor drive according to claim 3, characterized in that the converter has a transformer (15) is connected to the rigid AC voltage network (3). 5. Synchroner Linearmotorantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß zur Überlagerung der Ausgangswechsclspannung (Us) des Stellgliedes (13) mit der Netzwechselspannung (U) ein Einkopplungs-Transformator (4) vorgesehen ist der in der Verbindung zwischen dem Wechselspannungsnetz (3) und der Wanderfeldwicklung (2) angeordnet ist ( F i g. 1).5. Synchronous linear motor drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that for superimposing the Ausgangswechsclspannung (Us) of the actuator (13) is a Einkopplungs transformer is provided (4) with the mains alternating voltage (U) in the connection between the alternating-voltage network ( 3) and the traveling field winding (2) is arranged (Fig. 1). 6. Synchroner Linearmotorantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überlagerung der Ausgangswechselspannung (LU) des Stellgliedes (13) mit der Netzwechselspannung (U)die Wanderfeldwicklung (2) mit dem einen Ende an das Wechseispannungsnetz (3) und mit dem anderen Ende an das Stellglied (13) angeschlossen ist (Fig. 4).6. Synchronous linear motor drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that for superimposing the output alternating voltage (LU) of the actuator (13) with the mains alternating voltage (U), the traveling field winding (2) with one end to the alternating voltage network (3) and the other end is connected to the actuator (13) (Fig. 4). 7. Synchroner Linearmotorantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß als Stellglied und gleichzeitig zur Überlagerung der Ausgangswechselspannung (Ut) mit der Netzwechselspannung (U) ein Drehtransformator (23) vorgesehen ist, der aus dem starren Wechselspannungsnetz (3) gespeist ist und daß das Steuersignal (x) einem Servoantrieb (24) zugeführt ist, der am Drehtransformator (23) zur Einstellung der Phasenlage (φ) seiner Ausgangswechselspannung (Ua) angeordnet ist ( F i g. 5).7. Synchronous linear motor drive according to claim 1 or 2, characterized in that a rotary transformer (23) is provided as an actuator and at the same time for superimposing the output alternating voltage (Ut) with the mains alternating voltage (U) , which is fed from the rigid alternating voltage network (3) and that the control signal (x) is fed to a servo drive (24) which is arranged on the rotary transformer (23) for setting the phase position (φ) of its output AC voltage (Ua) (FIG . 5). 8. Synchroner Linearmotorantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein8. Synchronous linear motor drive according to one of claims 1 to 7, characterized in that a Filter (10) vorgesehen ist. dessen Eingang mit dei Meßglied (6) und dessen Ausgang mit dem Eingan der Regeleinrichtung (H, 12) verbunden ist und da ein auf den Pendelfrequenzbereich abgestimmte S Bandpaß- oder Hochpaßfilter ist.Filter (10) is provided. its input with the measuring element (6) and its output with the input the control device (H, 12) is connected and there is a tuned to the pendulum frequency range S is a band pass or high pass filter. 9. Synchroner Linearmotorantrieb nach einem de Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß da Meßglied (6) ein elektrisches Wirkleistungsmeßglie« für die vom Motor aufgenommene Wirkleistung ist.9. Synchronous linear motor drive according to any one of claims 1 to 8, characterized in that there Measuring element (6) is an electrical active power measuring element for the active power consumed by the motor. 10. Synchroner Linearmotorantrieb nach einen der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet dal das Meßglied (6) ein Stromwandler (7) ist der zui Messung des Statorstroms vorgesehen ist.10. Synchronous linear motor drive according to one of claims 1 to 8, characterized in that the measuring element (6) is a current transformer (7) which is provided for measuring the stator current. 11. Synchroner Linearmotorantrieb nach einender Ansprüche I bis 8. dadurch gekennzeichnet daO11. Synchronous linear motor drive according to one of claims I to 8, characterized in daO das Meßglied (6) ein Pollagegeber ist der die Stellung des Translators des synchronen Linearmotors bezüglich des von der Wanderfeldwicklung (2) erzeugten Wanderfeldes mißtthe measuring element (6) a pole position encoder is the position of the translator of the synchronous linear motor with respect to the traveling field generated by the traveling field winding (2) measures μ μ 12. Synchroner Linearmotorantrieb nach einem12. Synchronous linear motor drive after a der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet daß das Meßglied (6) die Linearbeschleunigung des Triebfahrzeugs (20) mißt und am Translator ortsfest angeordnet ist.of claims 1 to 8, characterized in that the measuring element (6) the linear acceleration of the Traction vehicle (20) measures and is arranged stationary on the translator. 13. Synchroner Linearmotorantrieb nach einem tier Ansprüche 1 bis 12 mit einer dreiphasigen Wanderfeldwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung zwischen dem starren Wechselspannungsnetz (3) und der Wanderfeldwick-Iu ig (2) ein Schalter (5) vorgesehen ist, in dessen erster Schaltstellung die Verbindung hergestellt und in dessen zweiter Schaltstellung bei gelöster Verbindung die Endpunkte der Verbindungsleitung auf einen gemeinsamen Sternpunkt (17) geschaltet sind.13. Synchronous linear motor drive according to any one of claims 1 to 12 with a three-phase Traveling field winding, characterized in that in the connecting line between the rigid AC voltage network (3) and the Wanderfeldwick-Iu ig (2) a switch (5) is provided in which first switch position established the connection and in its second switch position when released Connection the end points of the connection line switched to a common star point (17) are. Die Erfindung bezieht sich auf einen synchronen Linoarmotorantrieb für ein fahrweggebundenes Triebfahrzeug, insbesondere für ein Magnetschwebefahrzeug, mit einem eine Wanderfeldwicklung tragenden Stator, der aus einem starren Wechselspannungsnetz mit der Netzwechselspannung gespeist und insbesondere entlang der Trasse verlegt ist und dessen Erreger auf dem Triebfahrzeug als mitbewegbarer Translator angeordnet ist.
Als Antriebssysteme für fahrweggebundene Magnet-Schwebefahrzeuge, insbesondere für Schnellbahnen und für Hochleistungsschnellbahnen im Geschwindigkeitsbereich bis zu 500 km/h, kommen vorzugsweise Linearmotoren in Betracht Unter den einzelnen Varianten dieses Motortyps zeichnet sich der synchrone Linearmotor durch einen guten Wirkungsgrad und einen hohen Leistungsfaktor aus. Ein synchroner Linearmotor kann eine Wanderfeldwicklung besitzen, die entlang der Trasse als Stator verlegt ist; er wird dann wegen der außergewöhnlichen Länge des aktiven Stators auch als synchroner Langstatormotor bezeichnet. Im folgenden ist mit dem Begriff »synchroner Linearmotor« vorwiegend ein solcher synchroner Langstatormotor gemeint. Ein synchroner Linearmotor kann aber auch eine Wanderfeldwicklung besitzen, die zusammen mit dem Erreger im Triebfahrzeug untergebracht ist. Das Triebfahrzeug läuft dabei entlang einer Reaktionsschiene mit örtlich periodisch veränderlichem magnetischem Leitwert.The invention relates to a synchronous linear motor drive for a track-bound traction vehicle, in particular for a magnetic levitation vehicle, with a stator carrying a traveling field winding, which is fed from a rigid alternating voltage network with the mains alternating voltage and in particular is laid along the route and its exciter on the traction vehicle as a movable translator is arranged.
Linear motors are preferred as drive systems for track-bound magnetic levitation vehicles, especially for high-speed railways and for high-performance high-speed railways in the speed range up to 500 km / h. A synchronous linear motor can have a traveling wave winding that is laid along the route as a stator; Because of the extraordinary length of the active stator, it is then also referred to as a synchronous long stator motor. In the following, the term “synchronous linear motor” primarily means such a synchronous long-stator motor. A synchronous linear motor can, however, also have a traveling field winding, which is housed in the traction vehicle together with the exciter. The locomotive runs along a reaction rail with a locally periodically variable magnetic conductance.