DE19809712B9

DE19809712B9 - Drehzahlvariable Antriebseinrichtung für Asynchronmaschinen

Info

Publication number: DE19809712B9
Application number: DE19809712A
Authority: DE
Inventors: Yasushi Matsumoto; Chiharu Osawa; Tetsuya Mizukami
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2018-03-07
Also published as: JP3097610B2; DE19809712A1; JPH10309092A; US6043617A; DE19809712B4

Abstract

Drehzahlvariable Antriebseinrichtung für Asynchronmaschinen, mit
einem Wechselrichter (1),
einem Satz Stromsensoren (3_U, 3_V, 3_W) zum Abgeben von Ist-Stromwerten,
einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen (2₁ bis 2_N), die mit dem Wechselrichter (1) verbunden sind,
einer Mehrzahl von Drehzahlsensoren (4₁ bis 4_N), von denen jeweils einer mit jeweils einer der Asynchronmaschinen (2₁ bis 2_N) gekoppelt ist,
einer Sollwinkelgeschwindigkeits-Ermittlungseinrichtung (6) zum Ermitteln der Winkelgeschwindigkeit derjenigen Asynchronmaschine, auf die die höchste Belastung einwirkt, in Abhängigkeit von den durch die Drehzahlsensoren (3_U, 3_V, 3_W) erzeugten Ausgangssignalen,
einer ersten Phasendifferenz-Ermittlungseinrichtung (7) zum Ermitteln der Phasendifferenz α zwischen der sekundärseitigen Komponente i_T* eines Sollstroms und einem primären Sollmagnetfluß ϕ₁* gemäß der Gleichung α = (1/2)sin^–1[(2·L_L·i_T*)/(N·ϕ₁*)], in der L_L die sekundäre Streuinduktivität und N die Anzahl der Asynchronmaschinen (2₁ bis 2_N) sind,
einer ersten Soll-Schlupf-Winkelgeschwindigkeitsermittlungseinrichtung (8₁), in die die erste Phasendifferenz eingespeist wird und die die Soll-Schlupf-Winkelgeschwindigkeit ω_s* nach der Gleichung...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine drehzahlvariable Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchron-Maschinen mittels eines Wechselrichters ausgelegt ist und einen Antrieb mit variabler Drehzahl ermöglicht.
In 17 ist ein Blockschaltbild einer typischen, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist und zum Stand der Technik rechnet.
Wie in 17 gezeigt ist, ist die herkömmliche, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung mit einem Wechselrichter 1, Asynchronmaschinen 2 (2₁ bis 2_N ), Stromsensoren 3 (3_U , 3_V , 3_W ), Drehzahlsensoren 4 (4₁ bis 4_N ), einer Einrichtung 5 zum Drehen eines Ist-Stromvektors, einer zur Ermittlung einer Sollwinkelgeschwindigkeit vorgesehenen Ermittlungseinrichtung 6, einer Ermittlungseinrichtung 8₃ zur Ermittlung einer Soll-Schlupf-Winkelgeschwindigkeit, einer Ermittlungseinrichtung 9 zur Ermittlung eines Magnetisierungsstrom-Sollwerts, Amplitudenberechnungseinrichtungen 30₁ und 30₂ , einer proportional und integral arbeitenden Einrichtung 31, einem Addierer 12₆ , einem Integrator 13, einem Multiplizierer 14 und einer Dreheinrichtung 15₂ zum Drehen eines Soll-Spannungsvektors versehen.
Die in 17 gezeigte, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung arbeitet in folgender Weise.
Die Ermittlungseinrichtung 9 zum Ermitteln des Soll-Magnetisierungsstroms ermittelt den Sollwert i_M* eines Magnetisierungsstroms gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung 1 in Abhängigkeit von dem an sie angelegten Sollwert ϕ₁* eines primären Magnetflusses (Primär-Magnetfluß): iM* = (N·ϕ1*)/L1 (1)
Hierbei bezeichnet L₁ die primäre Induktivität je Asynchronmaschine, während N die Anzahl von Asynchronmaschinen bezeichnet.
Die zum Drehen des Ist-Stromvektors vorgesehene Einrichtung 5 bewirkt eine Transformation zwischen dem dreiphasigen System (System mit drei Phasen) und dem zweiphasigen System (System mit zwei Phasen) gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung 2 in Abhängigkeit von einem
Die Amplitudenberechnungseinrichtung 30₁ berechnet die Stromamplitude I des Ist-Stroms auf der Grundlage der nachfolgend angegebenen Gleichung 3. Weiterhin berechnet die Amplitudenberechnungseinrichtung 30₂ eine Sollstromamplitude I* auf der Grundlage der nachfolgend angegebenen Gleichung 4 in Abhängigkeit von dem an sie angelegten Magnetisierungsstrom-Sollwert i_M* und dem ebenfalls an sie angelegten Drehmomentstrom-Sollwert i_T*.
Die Ermittlungseinrichtung 6 zur Berechnung der Sollwinkelgeschwindigkeit gibt in dem Motorbetrieb die Rotor-Winkelgeschwindigkeit derjenigen Asynchronmaschine, deren Drehzahl am geringsten ist, als eine Sollwinkelgeschwindigkeit ω_R ab, wohingegen sie in dem Generatorbetrieb als Sollwinkelgeschwindigkeit ω_R die Rotor-Winkelgeschwindigkeit derjenigen Asynchronmaschine abgibt, deren Drehzahl am höchsten ist, wobei die Ermittlungseinrichtung 6 den jeweiligen Wert in Abhängigkeit von den Ist-Drehzahlwerten ω_r1, ω_r2, ..., ω_rN ermittelt und abgibt, die durch die Drehzahlsensoren 4₁ , 4₂ , ..., 4_N erfaßt worden sind.
Die Ermittlungseinrichtung 8₃ zur Berechnung der Schlupfwinkelgeschwindigkeit ermittelt eine Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit ω_s* auf der Grundlage der nachfolgend angegebenen Gleichung 5. ωS* = (R2·iT*)/(N·ϕ1*) (5)
Hierbei bezeichnet R₂ den sekundärseitigen Widerstandswert je Asynchronmaschine.
Der Addierer 12₆ berechnet eine Sollwinkelgeschwindigkeit ω₁* der Statorspannung u*, indem er das Ergebnis der Proportional-Integral-Verarbeitung der Differenz zwischen der Sollstromamplitude I* und der Ist-Stromamplitude I zu der Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit ω_s* und der Sollwinkelgeschwindigkeit ω_R addiert.
Der Multiplizierer 14 berechnet eine Sollspannungsamplitude V*, indem er die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit ω₁* und einen Sollmagnetfluß ϕ₁* multipliziert.
Der Integrator 13 berechnet den Sollphasenwert θ* durch Integration der primären Sollwinkelgeschwindigkeit ω₁*.
Die Einrichtung 15₂ zum Drehen des Sollspannungsvektors ermittelt die Sollspannungswerte v_U*, v_V* und v_W* für die drei Phasen in Abhängigkeit von der nachfolgend angegebenen Gleichung 6 auf der Basis der Sollspannungsamplitude V* und des Sollphasenwerts θ* und gibt die berechneten Sollspannungswerte v_U*, v_V* und v_W* an den Wechselrichter 1 ab.
Mit Hilfe der in vorstehend erläuterter Weise erfolgenden Steuerung der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung zum Antreiben der Asynchronmaschinen werden die primärseitigen Magnetflüsse der Asynchronmaschinen, auf die unterschiedliche Belastungen einwirken, auf einen gewissen Wert geregelt und es werden die Stromamplituden auf deren Sollwert geregelt.
Bei dem herkömmlichen, vorstehend erläuterten System wird die Sollspannungsamplitude V* ermittelt, indem die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit ω₁* und der primäre Sollmagnetfluß ϕ₁* vorwärts gekoppelt werden. Aufgrund dieser Vorgehensweise wird die Abweichung der Istspannung von der Sollspannungsamplitude relativ hoch, da die Sollspannungsamplitude in dem Bereich niedriger Drehzahl der Asynchronmaschinen, bei der die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit ω₁* klein ist, gering ist. Als Ergebnis dessen wird der Magnetisierungsstrom nicht in der gewünschten Größe zugeführt. Ferner vergrößert sich die Abweichung des primären Magnetflusses von seinem Sollwert, und es werden das Drehmoment und die Drehzahl der durch eine Last belasteten Asynchronmaschine geringer.
Darüber hinaus wird der primäre Magnetfluß der mit einer Last belasteten Asynchronmaschine kaum auf seinen Sollwert einjustiert, und es rufen das Drehmoment und die Drehzahl jeder Asynchronmaschine eine Absenkung hervor, wenn ein gewisses Ungleichgewicht zwischen den Belastungen der jeweiligen Asynchronmaschinen vorhanden ist. Dies liegt daran, daß der Schlupf nicht in Abhängigkeit von dem Zustand der Belastung jeder Asynchronmaschine gesteuert wird.

Die EP 0 173 216 B1 beschreibt eine Steuereinrichtung für einen Leistungsumrichter zum Betrieb mehrerer Asynchronmaschinen, die unabhängig von der Anzahl der Asynchronmaschinen stabil sein soll. Dieser Stand der Technik sieht gesonderte Regler für den Magnetisierungsstrom und den Momentenstrom vor, ohne jedoch die voranstehenden Probleme zu lösen.

Die US 5480220 A beschreibt ein Verfahren zur Vermeidung von Radschlupf bei einem von Asynchronmaschinen angetriebenen/gebremsten Fahrzeug, bei dem die Erregerfrequenz der Asynchronmaschinen abhängig von einem Drehmomentensollwert und einem Drehmomentenistwert geregelt wird. Die eingangs beschriebenen Probleme sind in dieser Druckschrift weder angesprochen noch gelöst.

Im Hinblick auf den vorstehend erläuterten Sachverhalt ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung für den Antrieb einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen zu schaffen, bei der eine Minimierung der Abweichungen der primären Magnetflüsse der durch jeweilige Lasten belasteten Asynchronmaschinen von dem primären Sollmagnetfluß erreicht wird und bei der ein Absinken des Drehmoments und der Drehzahl der jeweiligen Asynchronmaschinen selbst in dem Bereich geringer Drehzahlen und/oder selbst dann, wenn gewisse Ungleichgewichte zwischen den Belastungen der jeweiligen Asynchronmaschinen vorhanden sind, verhindert wird.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 oder 2 genannten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung bereitgestellt, die einen Wechselrichter, mehrere Stromsensoren, die zum Erzeugen von Ist-Stromwerte darstellenden Signalen ausgelegt sind, eine Mehrzahl von Asynchronmaschinen, die mit dem Wechselrichter verbunden sind, und eine Mehrzahl von Drehzahlsensoren aufweist, die jeweils mit einer der Asynchronmaschinen gekoppelt sind. Die Antriebseinrichtung weist ferner eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Sollwinkelgeschwindigkeit auf, die dazu ausgelegt ist, eine Winkelgeschwindigkeit einer der Asynchronmaschinen, und zwar derjenigen, die die größte Belastung zeigt, auf der Grundlage der von den Drehzahlsensoren abgegebenen Ausgangssignale zu ermitteln. Ferner ist eine erste Phasendifferenzberechnungseinrichtung zum Ermitteln einer ersten Phasendifferenz vorgesehen, die zwischen der sekundärseitigen Komponente eines Sollstroms und einem primären Sollmagnetfluß vorhanden ist. An eine erste Soll-Schlupf-Winkelgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung wird die erste Phasendifferenz eingangsseitig angelegt, und es ist ein erster Addierer zum Addieren des Ausgangssignals, das von der ersten Soll-Schlupf-Winkelgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung abgegeben wird, und des Ausgangssignals der Sollwinkelgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung, und zum Erzeugen einer primären Sollwinkelgeschwindigkeit vorgesehen. Ein Integrator ist zum Integrieren der primären Sollwinkelgeschwindigkeit vorgesehen. Eine Vektordreheinrichtung dient zum Drehen eines Ist-Stromvektors und ist dazu ausgelegt, die Ist-Stromwerte in eine Komponente für die Achse q, die rechtwinklig zu dem primären Sollmagnetfluß verläuft, und in eine Komponente für die Achse d, die parallel zu dem primären Sollmagnetfluß verläuft, auf der Grundlage des von dem Integrator abgegebenen Ausgangssignals umzuwandeln. Weiterhin ist eine Reglereinrichtung für den Strom der Achse d vorgesehen, an die eine d-Achsen-Komponente des Sollstromwerts und eine d-Achsen-Komponente der Ist-Stromwerte angelegt werden. In eine Regeleinrichtung für den Strom der Achse q werden die q-Achsen-Komponente des Sollstromwerts und die q-Achsen-Komponente der Ist-Stromwerte eingespeist. Weiterhin ist eine Dreheinrichtung zum Drehen des Sollspannungsvektors vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, einen Sollspannungswert für die Achse d und einen Sollspannungswert für die Achse q in Sollspannungswerte für drei Phasen in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Integrators umzuwandeln.

Maschinen, die mit dem Wechselrichter verbunden sind, eine Mehrzahl von Drehzahlsensoren, von denen jeweils einer mit jeweils einer der Asynchronmaschinen gekoppelt ist, und eine Berechnungseinrichtung für die Sollwinkelgeschwindigkeit aufweist, die dazu ausgelegt ist, die Winkelgeschwindigkeit einer der Asynchronmaschinen, und zwar derjenigen, auf die die größte Belastung einwirkt, in Abhängigkeit von den von den Drehzahlsensoren abgegebenen Ausgangssignalen zu ermitteln. Eine zweite Phasendifferenzberechnungseinrichtung ist dazu vorgesehen, eine zweite Phasendifferenz zwischen der sekundärseitigen Komponente eines Sollstroms und eines Sollspannungswerts für die induzierte Spannung zu ermitteln. Eine zweite Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit empfängt eingangsseitig die zweite Phasendifferenz. Ein erster Addierer dient zum Aufsummieren des Ausgangssignals der zweiten Berechnungseinrichtung zur Berechnung der Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit und des Ausgangssignals der Berechnungseinrichtung zur Berechnung der Sollwinkelgeschwindigkeit und zum Abgeben einer primären Sollwinkelgeschwindigkeit. Ein Integrator ist dazu vorgesehen, die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit zu integrieren. Eine Vektordreheinrichtung zum Drehen des Ist-Stromvektors dient zum Umwandeln der Ist-Stromwerte in eine Komponente für die Achse q, die rechtwinklig zu dem primären Sollmagnetfluß läuft, und in eine Komponente für die Achse d, die parallel zu dem primären Sollmagnetfluß verläuft, wobei die Umwandlung auf der Grundlage des Ausgangssignals des Integrators erfolgt. An eine Stromreglereinrichtung für die Achse d werden eine d-Achsen-Komponente des Sollstromwerts und die d-Achsen-Komponente der Ist-Stromwerte angelegt. An eine Stromreglereinrichtung für die Achse q werden eine q-Achsen-Komponente des Sollstromwerts und die q-Achsen-Komponente der Ist-Stromwerte angelegt. Weiterhin ist eine Vektordreheinrichtung zum Drehen eines Sollspannungsvektors vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, einen Sollspannungswert für die Achse d und einen Sollspannungswert für die Achse q in Sollspannungswerte für drei Phasen auf der Grundlage des Ausgangssignals des Integrators umzuwandeln.

Vorzugsweise enthält die für variable Drehzahl vorgesehene Antriebseinrichtung weiterhin eine erste Berechnungseinrichtung zur Berechnung des sekundären Sollblindstroms, an die die erste Phasendifferenz, die zwischen der sekundärseitigen Komponente des Sollstroms und dem primären Sollmagnetfluß vorhanden ist, und ein Drehmomentstrom-Sollwert angelegt sind. Weiterhin kann ein zweiter Addierer zum Addieren des Ausgangssignals der ersten Berechnungseinrichtung zur Berechnung des sekundären Sollblindstroms, und des Sollstromwerts für die Achse d vorgesehen sein.

Vorzugsweise enthält die für variable Drehzahl vorgesehene Antriebseinrichtung ferner eine zweite Berechnungseinrichtung zur Berechnung des sekundären Sollblindstroms, an die die zweite Phasendifferenz, die zwischen der sekundärseitigen Komponente des Sollstroms und dem induzierten Sollspannungswert vorhanden ist, und ein Drehmomentstrom-Sollwert angelegt werden. Ferner kann ein zweiter Addierer zum Addieren des Ausgangssignals der zweiten Berechnungseinrichtung zur Berechnung des sekundären Stromblindwerts und des Sollstromwerts für die Achse d vorgesehen sein.

In vorteilhafter Ausgestaltung enthält die für variable Drehzahl vorgesehene, in Übereinstimmung mit dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung stehende Antriebseinrichtung ferner eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung der Anzahl von belasteten Asynchronmaschinen, die dazu ausgelegt ist, die Anzahl der jeweils belasteten Asynchronmaschinen auf der Grundlage der Ausgangssignale der Drehzahlsensoren zu berechnen und die berechnete Anzahl der Asynchronmaschinen an die erste Phasendifferenzberechnungseinrichtung anzulegen.

Vorzugsweise enthält die für variable Drehzahl ausgelegte, in Übereinstimmung mit dem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung stehende Antriebseinrichtung eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung der Anzahl von belasteten Asynchronmaschinen, die dazu ausgelegt ist, die Anzahl von jeweils belasteten Asynchronmaschinen auf der Grundlage der Ausgangssignale der Drehzahlsensoren zu berechnen und die berechnete Anzahl von Asynchronmaschinen an die zweite Phasendifferenzberechnungseinrichtung abzugeben.

Vorzugsweise enthält die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung ferner eine Mehrzahl (Satz) von Spannungssensoren zum Erfassen der Wechselspannungen des Wechselrichters und zum Abgeben von Ist-Spannungswerten; eine Spannungsvektor-Dreheinrichtung zum Umwandeln der Ist-Spannungswerte in eine Komponente für die Achse d und in eine Komponente für die Achse q; eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer induzierten Spannung, an die das von der Spannungsvektor-Dreheinrichtung abgegebene Ausgangssignal und das Ausgangssignal der Vektordreheinrichtung für den Ist-Stromvektor angelegt werden; eine primäre Magnetfluß-Reglereinrichtung, in die das Ausgangssignal der Berechnungseinrichtung zur Berechnung der induzierten Spannung, der primäre Sollmagnetfluß und die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit angelegt werden; und einen dritten Addierer, der dazu dient, das von der primären Magnetflußreglereinrichtung abgegebene Ausgangssignal und die Sollstromkomponente für die Achse d zu addieren.

In bevorzugter Ausgestaltung enthält die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung eine Spannungsschätzeinrichtung, an die die Sollspannungswerte für die drei Phasen angelegt werden und die dazu dient, geschätzte Spannungswerte für drei Phasen auszugeben; eine Spannungsvektor-Dreheinrichtung zum Umwandeln der geschätzten Spannungswerte für die drei Phasen in eine Komponente für die Achse q und in eine Komponente für die Achse d; eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer induzierten Spannung, an die das Ausgangssignal der Spannungsvektor-Dreheinrichtung und das Ausgangssignal der Vektordreheinrichtung für den Ist-Stromvektor angelegt werden; eine Reglereinrichtung für den primären Magnetfluß, an die das Ausgangssignal der Berechnungseinrichtung für die induzierte Spannung, der primäre Sollmagnetfluß und die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit angelegt werden; und einen dritten Addierer zum Addieren des Ausgangssignals der Reglereinrichtung für den primären Magnetfluß und der Sollstromkomponente für die Achse d.

Vorzugsweise umfaßt die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung weiterhin eine zweite Spannungsschätzeinrichtung, an die der Sollspannungswert für die Achse d und der Sollspannungswert für die Achse q angelegt werden und die dazu ausgelegt ist, geschätzte Spannungswerte für zwei Phasen abzugeben; eine Berechnungseinrichtung für die induzierte Spannung, an die das Ausgangs signal der Vektordreheinrichtung zur Drehung des Ist-Stromvektors und die geschätzten Spannungswerte für die beiden Phasen angelegt werden; eine Reglereinrichtung für den primären Magnetfluß, an die das Ausgangssignal der Berechnungseinrichtung für die induzierte Spannung, der primäre Sollmagnetfluß und die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit angelegt werden; und einen dritten Addierer zum Addieren des Ausgangssignals der Reglungseinrichtung für den primären Magnetfluß und der Sollstromkomponente für die Achse d.

Vorzugsweise enthält die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung ferner eine Mehrzahl (Satz) von Spannungssensoren zur Erfassung der Wechselspannungen des Wechselrichters und zur Abgabe der Ist-Spannungswerte; eine Spannungsvektor-Dreheinrichtung zum Umwandeln der Ist-Spannungswerte in eine Komponente für die Achse d und eine Komponente für die Achse q; eine Berechnungseinrichtung für die induzierte Spannung, an die das Ausgangssignal der Spannungsvektor-Dreheinrichtung und das Ausgangssignal der Vektordreheinrichtung zur Drehung des Ist-Spannungsvektors angelegt werden; und eine Kompensationsberechnungseinrichtung für die Winkelgeschwindigkeitskompensation, die dazu dient, einen Kompensationswert für die primäre Sollwinkelfgeschwindigkeit entsprechend der bezüglich der Achse d vorhandenen Spannungskomponente einer induzierten Spannung zu ermitteln.

In vorteilhafter Ausgestaltung umfaßt die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung ferner eine erste Spannungsschätzeinrichtung, an die die Sollspannungswerte für die drei Phasen angelegt werden und die dazu ausgelegt ist, geschätzte Spannungswerte für die drei Phasen abzugeben; eine Spannungsvektor-Dreheinrichtung zum Umwandeln der geschätzten Spannungswerte für die drei Phasen in eine Komponente für die Achse q und eine Komponente für die Achse d; eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer induzierten Spannung, an die das Ausgangssignal der Spannungsvektor-Dreheinrichtung und das Ausgangssignal der Vektordreheinrichtung zur Drehung des Ist-Stromvektors angelegt werden; und eine Kompensationsberechnungseinrichtung zur Berechnung einer Winkelgeschwindigkeitskompensation, die dazu ausgelegt ist, einen Kompensationswert für die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit entsprechend einer bezüglich der Achse d vorhandenen Spannungskomponente einer induzierten Spannung zu ermitteln.

Vorzugsweise enthält die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung ferner eine zweite Spannungsschätzeinrichtung, an die der Sollspannungswert für die Achse d und der Sollspannungswert für die Achse q angelegt werden und die dazu dient, geschätzte Spannungswerte für zwei Phasen auszugeben; eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer induzierten Spannung, an die das Ausgangssignal der Vektordreheinrichtung zur Drehung des Ist-Spannungsvektors sowie die geschätzten Spannungswerte für die beiden Phasen angelegt werden; und eine Kompensationsberechnungseinrichtung zur Berechnung einer Winkelgeschwindigkeitskompensation, die dazu ausgelegt ist, den Kompensationswert für die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit entsprechend einer bezüglich der Achse d vorhandenen Spannungskomponente einer induzierten Spannung zu ermitteln.

Vorzugsweise umfaßt die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung ferner eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung der Anzahl von belasteten Asynchronmaschinen, die dazu ausgelegt ist, die Anzahl derjenigen Asynchronmaschinen, auf die unterschiedliche Belastungen einwirken, auf der Grundlage der Ausgangssignale der Drehzahlsensoren zu berechnen und die berechnete Anzahl von Asynchronmaschinen an die Berechnungseinrichtung zur Berechnung der induzierten Spannung abzugeben.

In vorteilhafter Ausgestaltung enthält die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung ferner eine Stromreglereinrichtung für den Strom der Achse q, die eine proportional und integral arbeitende Einrichtung enthält, wobei der integrale Term dieser Einrichtung an die Berechnungseinrichtung zur Berechnung der induzierten Spannung angelegt wird.

Die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung verhindert bei dem Antrieb einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen, daß sich das Drehmoment und die Drehzahlen derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, verringern, was dadurch erreicht wird, daß die primären Magnetflüsse der Asynchronmaschinen, auf die unterschiedliche Belastungen einwirken, auf den primären Sollmagnetfluß eingeregelt werden.

Bei der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung werden die Abweichungen, die zwischen den Richtungen der primären Magnetflußvektoren derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Lasten einwirken, und der Richtung des primären Sollmagnetflußvektors vorhanden sind, verringert, indem eine Kompensation mit Vorwärtskopplung eingesetzt wird, wobei berücksichtigt wird, daß die Winkelgeschwindigkeit der elektrischen Leistung, die von dem Wechselrichter zuzuführen ist, der Summe aus der Winkelgeschwindigkeit der stark belasteten Asynchronmaschine und der Schlupfwinkelgeschwindigkeit, die der Richtung des sekundären Stromvektors entspricht, entspricht.

Wie vorstehend erläutert, erleichtert es die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung, die Abweichungen der Richtungen und Größen der primären Magnetflußvektoren von der Richtung und Größe des primären Sollmagnetflußvektors zu verkleinern, und erleichtert als Ergebnis dessen, eine Verringerung des Drehmoments und der Drehzahl derjenigen Asynchronmaschine, auf die höhere Belastungen einwirken, selbst in dem Bereich niedriger Drehzahlen zu verhindern.

Die Einrichtung zur Berechnung der Anzahl von Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Lasten einwirken, trägt ebenfalls dazu bei, eine Verringerung des Drehmoments und der Drehzahl der Asynchronmaschinen zu verhindern, und zwar auch dann, wenn die auf die jeweiligen Asynchronmaschinen einwirkenden Belastungen nicht in gegenseitigem Gleichgewicht stehen sollten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die für den Antrieb einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

2 zeigt ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

3 zeigt ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

4 zeigt ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

5 zeigt ein Blockschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

6 zeigt ein Blockschaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

7 zeigt ein Blockschaltbild eines siebten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

8 zeigt ein Blockschaltbild eines achten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

9 zeigt ein Blockschaltbild eines neunten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

10 zeigt ein Blockschaltbild eines zehnten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

11 zeigt ein Blockschaltbild eines elften Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen dient,

12 zeigt ein Blockschaltbild eines zwölften Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen dient,

13 zeigt ein Blockschaltbild eines dreizehnten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die einen Antrieb einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen erlaubt,

14 zeigt ein Blockschaltbild eines vierzehnten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen dient,

15 zeigt ein Blockschaltbild eines fünfzehnten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen dient,

16 zeigt ein Blockschaltbild eines sechzehnten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen dient,

17 zeigt ein Blockschaltbild eines typischen Beispiels einer für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung gemäß dem Stand der Technik, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

18 zeigt ein als L-Typ ausgelegtes Äquivalenzschaltbild einer Asynchronmaschine,

19 zeigt ein approximiertes Äquivalenzschaltbild für eine Mehrzahl von Asynchronmaschinen, die parallel geschaltet sind,

20 zeigt ein Vektordiagramm, das zur Erläuterung der Funktion der vorliegenden Erfindung dient,

21 zeigt ein weiteres Vektordiagramm, das zur Erläuterung der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung hilfreich ist,

22 zeigt ein anderes Vektordiagramm, das zur Erläuterung der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung dient,

23 zeigt ein Äquivalenzschaltbild für einen Fall, wenn einige der insgesamt vorhandenen Asynchronmaschinen durch jeweilige Lasten belastet sind,

24 zeigt ein weiteres Vektordiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung, und

25 zeigt ein anderes Vektordiagramm, das zur Erläuterung der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung hilfreich ist.

Im folgenden wird zunächst die Vorgehensweise zur Bildung oder Ermittlung der primären Winkelgeschwindigkeit mit Bezug zu der Drehzahl einer stark belasteten Asynchronmaschine erläutert.

Die durch die nachstehend angegebene Gleichung 7 veranschaulichte Beziehung trifft für eine Asynchronmaschine zu, die von dem Wechselrichter mit elektrischer Energie mit der primären Winkelgeschwindigkeit ω₁ gespeist wird. In der Gleichung 7 bezeichnet ω₂ die rotierende Winkelgeschwindigkeit der Asynchronmaschine, die in den elektrischen Winkel umgewandelt ist. Mit ω_S ist eine Schlupfwinkelgeschwindigkeit bezeichnet, während s den Schlupf repräsentiert: ω2 = ω1 – ωs = (1 – s)·ω1 (7)

Die Schlupf-Winkelgeschwindigkeit ω_s läßt sich daher durch die nachfolgend angegebene Gleichung 9 ausdrücken, wenn die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit ω₁* gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung 8 gegeben ist. ω1* = ωR + ωS* (8) ωs = ω1 – ω2 ÷ ω1* – ω2 = ωs* + (ωR – ω2) (9)

Hierbei bezeichnet ω_R die Sollwinkelgeschwindigkeit, d.h. die rotierende (drehende) Winkelgeschwindigkeit der stark belasteten Asynchronmaschine. Mit ω_S* ist die die Schlupf-Sollwinkelgeschwindigkeit bezeichnet.

Generell ist die Drehzahl derjenigen Asynchronmaschine, auf die die größte Last einwirkt, d.h. der am stärksten belasteten Asynchronmaschine, bei dem Motorbetrieb am geringsten und in dem Generatorbetrieb am schnellsten. Der Schlupf der am stärksten belasteten Asynchronmaschine läßt sich daher auf den Sollwert regeln, und es kann der Schlupf der nur schwach belasteten Asynchronmaschine dadurch auf einen Mindestwert gebracht werden, daß die primäre Winkelgeschwindigkeit unter Bezugnahme auf die Drehzahl der am stärksten belasteten Asynchronmaschine vorgegeben wird.

Die Beziehungen zwischen der Richtung des sekundären Stromvektors und der Schlupfwinkelgeschwindigkeit ω_S werden nun beschrieben, und es wird die Schlupfsollwinkelgeschwindigkeit ω_S* abgeleitet, d.h. festgelegt.

In 18 ist ein in Form eines L-Typs vorliegendes Äquivalenzschaltbild einer Asynchronmaschine gezeigt. In 18 bezeichnet das Bezugszeichen R₁ den primären Widerstandswert, das Bezugszeichen R₂ den sekundären Widerstandswert, das Bezugszeichen L₁ die primäre Induktivität, das Bezugszeichen L_L die sekundäre Streuinduktivität, s den Schlupf, i₁ einen primären Strom, i₂ einen sekundären Strom, i_M einen Magnetisierungsstrom, und e₁ eine induzierte Spannung.

Wie anhand der 18 verständlich ist, existiert zwischen der induzierten Spannung e₁ und dem sekundären Strom i₂ eine Beziehung, die durch die nachstehend angegebene Gleichung 10 repräsentiert ist: e1 = [(R2/s) + jω1LL]·i2 (10)

Da das Äquivalenzschaltbild von zwei oder mehr Asynchronmaschinen (d.h. einer Anzahl N von Asynchronmaschinen), die parallel zueinander geschaltet sind, durch das in 19 gezeigte Schaltbild angenähert ist, läßt sich die Summe i_2SUM der sekundären Ströme der Asynchronmaschinen durch die nachfolgend angegebene Gleichung 11 ausdrücken:

Wie in 20 gezeigt ist, ist die Phasendifferenz zwischen der Summe i_2SUM der sekundären Ströme einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen und der induzierten Spannung e₁ so festgelegt, daß sie gleich α ist. Das in 20 gezeigte Vektordiagramm wird nun unter Bezugnahme auf den primären Magnetfluß erläutert.

Die Phasendifferenz α läßt sich leicht aus der Gleichung 11 ermitteln und durch die nachfolgend angegebene Gleichung 12 ausdrücken:

Da die Phasendifferenz, die zwischen der induzierten Spannung e₁ und dem primären Magnetfluß ϕ₁ vorhanden ist, stets einem Winkel von 90° entspricht, läßt sich die Phasendifferenz β, die zwischen der Summe i_2SUM der sekundären Ströme bei einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen und dem primären Magnetfluß ϕ₁ vorliegt, durch die nachfolgend angegebene Gleichung 13 ausdrücken:

Wenn eine Asynchronmaschine angeschlossen ist, lassen sich die Beziehungen zwischen den Phasendifferenzen α₁, β₁ und der Schlupf-Winkelgeschwindigkeit ω_s durch die nachfolgend angegebene Gleichung 14 ausdrücken: ωs = (R2/LL)·tan α1 = (R2/LL)·tan(90° – β1) (14)

Wenn daher angenommen wird, daß nahezu keine Unterschiede zwischen den Werten R₂ der sekundären Widerstände und zwischen den Werten L_L der sekundären Streuinduktivitäten vorhanden sind, läßt sich die Beziehung zwischen den Phasendifferenzen α, β und der Schlupfwinkelgeschwindigkeit ω_s für eine Mehrzahl von Asynchronmaschinen durch die nachfolgend angegebene Gleichung 15 annähern: ωs ≈ (N·R2/N·LL)·tan α = (R2/LL)·tan α = (R2/LL)·tan(90° – β) (15)

Hierbei bezeichnet der Parameter N die Anzahl von Asynchronmaschinen.

Die Ortskurve der Summe der sekundären Stromvektoren im Fall einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ist dann, wenn sie unter Heranziehung des Schlupfes als ein Parameter gezeichnet wird, ein Halbkreis, der einen Durchmesser gemäß (Nϕ₁)/L_L aufweist, wie es in 21 gezeigt ist. Die Phasendifferenz α läßt sich folglich anhand von 21 ermitteln und durch die nachfolgend angegebene Gleichung 16 ausdrücken. In der Gleichung 16 bezeichnet i_2q die q-Achsen-Komponente des sekundären Stroms, d.h. einen Drehmomentstrom. α = (1/2)sin–1[(2·LL·i2q)/(N·ϕ1)] (16)

Da der sekundäre Strom und die Schlupfwinkelgeschwindigkeit ω_s miteinander in einer Beziehung stehen, die durch die Gleichungen 15 und 16 angegeben ist, läßt sich die Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit ω_s* durch die Vorwärtsspeisung des primären Sollmagnetflusses ϕ₁* und des Drehmomentstrom-Sollwerts i_T* festlegen, wie es durch die nachstehend angeführte Gleichung 17 wiedergegeben ist: ωs* = (R2/LL)·tan{(1/2)sin–1[(2·LL·iT*)/(N·ϕ1*)]} (17)

Die Abweichungen zwischen der Richtung des primären Sollmagnetflußvektors und den Richtungen der primären Magnetflußvektoren derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, lassen sich daher verringern, indem der primäre Sollmagnetfluß ω₁* durch die nachfolgend angeführte Gleichung 18 ausgedrückt wird, und indem die Istwerte des q-Achsen-Stroms und des d-Achsen-Stroms so geregelt werden, daß sie mit den jeweiligen Sollwerten übereinstimmen. ω1* = ωR + (R2/LL)·tan{(1/2)sin–1[(2·LL·iT*)/(N·ϕ1*)]} (18)

Die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung verringert die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, und der Größe des primären Sollmagnetflusses aufgrund einer Vorwärtskopplungs-Kompensation, wobei berücksichtigt wird, daß der Blindstrom, der von dem Wechselrichter zuzuführen ist, aus der Summe des Magnetisierungsstroms und der Blindkomponente des sekundären Stroms besteht.

Die Vektoren der Ströme i_2SUM und i_M, der induzierten Spannung e₁ und des primären Magnetflusses ϕ₁, die in 19 eingetragen sind, sind in 22 unter Bezugnahme auf den primären Magnetfluß dargestellt. Die q-Achsen-Komponente (Wirkkomponente) des primären Stroms besteht aus einer Summe aus den Drehmomentströmen i_T (Summe aus den Wirkkomponenten der sekundären Ströme i_2q). Die d-Achsen-Komponente (Feld-Komponente) des primären Stroms besteht aus einer Summe aus den Magnetisierungsströmen i_M und den Blindkomponenten der sekundären Ströme i_2d. Wenn man dabei den Sollstromwert i_d* für die Achse d als den Magnetisierungsstrom-Sollwert i_M* einsetzt, wird die Größe des primären Magnetflusses nicht auf den Sollwert geregelt, da ein Defizit, d.h. ein fehlender Anteil des Magnetisierungsstroms durch dessen Feld-Komponente, die zu der Sekundärseite fließt, hervorgerufen wird. Damit der primäre Magnetfluß auf seinen Sollwert geregelt werden kann, ist es wirkungsvoll, d.h. sinnvoll, bereits vorab denjenigen Wert, der der Feld-Komponente des sekundären Stroms entspricht, zu dem Sollstromwert i_2d für die Achse d hinzuzuaddieren.

Die Beziehung zwischen der effektiven Komponente i_2q und der Feld-Komponente i_2d des sekundären Stroms läßt sich durch die nachstehend gegebene Gleichung 19 wiedergeben, die auf der Grundlage der Darstellung gemäß 21 gewonnen worden ist. Hierbei wird der Kompensationswert für den Sollstromwert i_1d* für die Achse d auf der Grundlage, daß der Sollwert ϕ₁* für den primären Magnetfluß und der Sollwert i_T* für den Drehmomentstrom nach vorne gespeist, d.h. vorwärts gekoppelt werden, berechnet: i2d = i2q·tan{(1/2)sin–1[(2·LL·i2q)/(N·ϕ1)]} = i2q·tan α (19)

Es wird folglich verhindert, daß ein Mangel an Magnetisierungsstrom auftreten kann, und es werden die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse derjenigen Asynchronmaschinen, die jeweiligen Belastungen ausgesetzt sind, und deren Sollwerten dadurch verringert, daß der Sollstromwert i_1d* für die Achse d so festgelegt wird, wie es durch die nachfolgend angegebene Gleichung 20 angegeben ist: i1d* = iM* + iT*·tan{(1/2)sin–1[(2·LL·iT*)/(N·ϕ1*)]} (20)

Bei der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung werden die Abweichungen zwischen den Richtungen und den Größen der primären Magnetflußvektoren derjenigen Asynchronmaschinen, die jeweiligen Belastungen ausgesetzt sind, von der Richtung und der Größe des Sollvektors für den primären Magnetfluß selbst dann verhindert, wenn einige Asynchronmaschinen nur äußerst geringen Belastungen ausgesetzt sind. Diese Verringerung der Abweichungen wird dadurch erreicht, daß eine mit Vorwärtskopplung arbeitende Kompensation eingesetzt wird, bei der berücksichtigt wird, daß die Impedanz der Sekundärseite einer Asynchronmaschine, auf die eine extrem geringe Belastung einwirkt, als unendlich angenommen werden kann.

In 23 ist ein Äquivalenzschaltbild für einen Fall gezeigt, bei dem auf m Asynchronmaschinen von insgesamt N Asynchronmaschinen (m ≤ N) jeweilige Belastungen einwirken. Die Ortskurve der Summe der sekundären Ströme i_iSUM'* derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, ändert sich mit der Anzahl m von Asynchronmaschinen, die jeweiligen Belastungen ausgesetzt sind, wenn die Ortskurve unter Heranziehung des Schlupfes als ein Parameter beschrieben wird, wie es in 24 gezeigt ist. Es ist daher nützlich und sinnvoll, den Schlupf, der der Anzahl m von Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, entspricht, zu justieren, um hierdurch die Abweichungen zwischen den Richtungen der Vektoren der primären Magnetflüsse derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, von der Richtung des Sollvektors für den primären Magnetfluß zu verringern. Da die Schlupfwinkelgeschwindigkeit ω_s und die Wirkkomponente des sekundären Stroms i_2q über die nachstehend angegebene Gleichung 21 miteinander zusammenhängen, lassen sich die Abweichungen zwischen den Richtungen der Vektoren der primären Magnetflüsse der Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, und der Richtung des Sollvektors für den primären Magnetfluß dadurch verringern, daß die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit ω₁* als diejenige Größe bzw. derjenige Parameter genommen wird, der durch die nachstehend angegebene Gleichung 22 ausgedrückt wird: ωs = (R2/LL)·tan{(1/2)sin–1[(2·LL·i2q)/(m·ϕ1*)]} (21) ω1* = ωR + (R2/LL)·tan{(1/2)sin–1[(2·LL·iT*)/(m·ϕ1*)]} (22)

Damit die Größen des primären Magnetflusses derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, mit dem Sollwert zur Übereinstimmung gebracht werden können, ist es effektiv, die Summe der Feld-Komponenten der sekundären Ströme der Asynchronmaschinen bereits vorab zu dem Sollstromwert i_1d* für die Achse d hinzuzuaddieren. Da die Summe der Feld-Komponenten und die Summe der Wirk-Komponenten der sekundären Ströme der Asynchronmaschinen miteinander gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung 23 zusammenhängen, werden die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse der Asynchronmaschinen, auf die unterschiedliche Belastungen einwirken, und der Größe des Sollwerts für den primären Magnetfluß dadurch verringert, daß die Sollstromkomponente i_1d* für die Achse d so festgelegt wird, wie sie durch die nachfolgend angegebene Gleichung 24 dargestellt ist: i2d = i2q·tan{(1/2)sin–1[(2·LL·i2q)/(m·ϕ1)]} (23) i1d* = iM* + iT*·tan{(1/2)sin–1[(2·LL·iT*)/(m·ϕ1*)]} (24)

Bei der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung werden die Abweichungen der Größen der primären Magnetflüsse derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, von der Größe des Sollwerts des primären Magnetflusses dadurch verringert, daß eine Rückkopplungssteuerung vorgesehen wird, wobei berücksichtigt wird, daß die Abweichung der Größe des primären Magnetflusses derjenigen Asynchronmaschine, auf die eine Belastung einwirkt, von der Größe des Sollwerts des primären Magnetflusses proportional ist zu der Abweichung des Istwerts der induzierten Spannung von dem Sollwert.

Der primäre Magnetfluß ϕ1, die Ausgangsspannung v₁ des Wechselrichters, die induzierte Spannung e₁, der primäre Strom i₁ und die primäre Winkelgeschwindigkeit ω₁ stehen miteinander in Beziehung, wie es durch die nachfolgend angegebenen Gleichungen 25, 26 und 27 dargestellt ist. In den Gleichungen 25, 26 und 27 bezeichnen die Indizes d und q jeweils die d-Achsen-Komponente bzw. die q-Achsen-Komponente:

Die zweiphasigen Spannungen und Ströme werden aus den dreiphasigen Spannungen und Strömen gemäß der bereits vorstehend angegebenen Gleichung 2 und der nachfolgend angeführten Gleichung 28 ermittelt:

Hierbei kann die Größe des primären Magnetflusses dadurch mit dem Sollwert zur Übereinstimmung gebracht werden, daß der primäre Magnetfluß auf der Grundlage der Gleichungen 2, 25, 26, 27 und 28 ermittelt wird und daß das Ergebnis der Proportional-Integral-Verarbeitung, das durch die nachfolgend angeführten Gleichungen 29 oder 30 erhalten wird, zu dem Sollstromwert i_1d* für die Achse d hinzuaddiert wird.

Hierbei bezeichnen s einen Laplace-Operator, K_P und K_P' proportionale Verstärkungsfaktoren und T_i eine Integrationszeit.

Da die q-Achsen-Komponente des primären Magnetflusses ϕ_1q nahezu gleich Null ist, werden die gleichen Effekte auch dadurch erhalten, daß das Ergebnis der Proportional-Integral-Verarbeitung, das durch die im folgenden angegebene Gleichung 31 anstelle der Gleichung 29 erhalten wird, oder das Ergebnis der Proportional-Integral-Verarbeitung, das durch die nachstehend angegebene Gleichung 32 anstelle der Gleichung 30 erzielt wird, zu dem Sollstromwert i_1d* für die Achse d hinzuaddiert wird. ΔiM = KP·[1 + (1/sTi)]·(ϕ1* – ϕ1d) = KP·[1 + (1/sTi)]·(ϕ1* – (e1q/ω1*)] (31) ΔiM = KP'·[1 + (1/sTi)]·(ϕ1* – ϕ1d)·ω1* = KP'·[1 + (1/sTi)]·(ω1*ϕ1* – e1q) (32)

Durch die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung werden die Abweichungen zwischen den Richtungen der Vektoren der primären Magnetflüsse derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, und der Richtung des Sollvektors des primären Magnetflusses dadurch verringert, daß eine Rückkopplungssteuerung bzw. Rückkopplungsregelung eingesetzt wird, wobei berücksichtigt wird, daß die d-Achsen-Komponente der induzierten Spannung, die bei Null liegen soll, nicht auf Null konvergiert, wenn die Richtung des Vektors des primären Magnetflusses der Asynchronmaschine von der Richtung des Sollvektors für den primären Magnetfluß abweicht.

In 25 ist das Vektordiagramm für den primären Magnetfluß und für die induzierte Spannung für denjenigen Fall dargestellt, bei dem die Richtung des Vektors e₁ des primären Magnetflusses von der Richtung des Sollwertes e₁* für den primären Magnetfluß abweicht. Wie in 25 deutlich gezeigt ist, konvergiert die d-Achsen-Komponente der induzierten Spannung e_1d nicht auf Null. Aus diesem Grund wird der Sollwert ω₁* für die primäre Winkelgeschwindigkeit z.B. unter Heranziehung des Kompensationswerts Δω₁*, der durch die nachfolgend angegebene Gleichung 33 ausgedrückt wird, entsprechend der d-Achsen-Komponente e1d* der induzierten Spannung korrigiert, so daß die d-Achsen-Komponente e1d* der induzierten Spannung so approximiert werden kann, daß sie Null entspricht. Als Ergebnis werden die Abweichungen zwischen den Richtungen der Vektoren der primären Magnetflüsse und der Richtung des Sollvektors für den primären Magnetfluß verringert. Δω1* = –K·e1d = –K·[v1d – (R1/N)·i1d] (33)

Die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung verbessert die Genauigkeit der Verarbeitung der induzierten Spannungen der Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, auch in Fällen, bei denen auf einige Asynchronmaschinen nur äußerst geringe Belastungen einwirken, wobei berücksichtigt wird, daß die sekundärseitige Impedanz in dem Äquivalenzschaltbild der nur schwach belasteten Asynchronmaschine als unendlich angenommen werden kann.

In 23 ist das Äquivalenzschaltbild für einen Fall dargestellt, bei dem m Asynchronmaschinen von insgesamt N Asynchronmaschinen (m ≤ N) jeweiligen Belastungen ausgesetzt sind. Daher läßt sich die q-Achsen-Komponente e_1q der induzierten Spannung einer Asynchronmaschine, auf die eine Belastung einwirkt, durch die nachfolgend angegebene Gleichung 34 ausdrücken: e1q = v1q – (R1/m)·i1q (34)

Die Verarbeitungsgenauigkeit bzw. Berechnungsgenauigkeit der induzierten Spannung läßt sich somit dadurch verbessern, daß die Anzahl m von Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, erfaßt wird.

Die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung verbessert die Genauigkeit der Verarbeitung bzw. Ermittlung der Asynchronmaschine, deren Belastungen extrem gering werden, wobei berücksichtigt wird, daß der integrale Ausdruck bei der Proportional- und Integral-Verarbeitung bzw. -Berechnung in der Stromrichtereinrichtung dem auf der Primärseite vorhandenen Spannungsabfall entspricht.

Wenn die Sollspannung v_1q* für die Achse q so festgelegt bzw. eingestuft wird, daß sie der Summe aus der nach vorne gespeisten (nach vorwärts gekoppelten) Komponente der induzierten Spannung und dem Ergebnis der Proportional- und Integral-Berechnung bzw. -Verarbeitung des Fehlers des Stroms der Achse q entspricht, wie es durch die nachfolgend angegebene Gleichung 35 dargestellt ist, läßt sich die q-Achsen-Komponente der induzierten Spannung durch die nachfolgend angeführte Gleichung 36 approximieren. V1q* = ω1*·ϕ1* + Kq·[1 + (1/sTq)]·[i1q* – i1q] (35) e1q ÷ V1q – Kq·[1 + (1/sTq)]·[i1q* – i1q] (36)

Die Genauigkeit der Berechnung der induzierten Spannung der Asynchronmaschine wird somit dadurch verbessert, daß die q-Achsen-Komponente e_1q der induzierten Spannung gemäß der Gleichung 36 berechnet wird.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in größeren Einzelheiten erläutert.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen konzipiert ist.

Wie in 1 gezeigt ist, enthält die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung einen Wechselrichter 1, Asynchronmaschinen 2₁ bis 2_N , Stromsensoren 3 (3_U , 3_V , 3_W ), Drehzahlsensoren 4 (4₁ bis 4_N ), eine Vektordreheinrichtung 5 zum Drehen des Ist-Stromvektors, eine Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln einer Sollwinkelgeschwindigkeit, einer ersten Ermittlungseinrichtung 7₁ , die dazu vorgesehen ist, eine erste Phasendifferenz zwischen der sekundärseitigen Komponente eines Sollstroms und eines primären Sollmagnetflusses zu berechnen, eine erste Ermittlungseinrichtung 8₁ zur Berechnung einer Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit, eine Ermittlungseinrichtung 9 zur Berechnung eines Magnetisierungsstrom-Sollwerts i_M*, einen Stromregler 10 für die Achse q, einen Stromregler 11 für die Achse d, Addierer 12₁ und 12₂ , einen Integrator 13, einen Multiplizierer 14 und eine Vektordreheinrichtung 15₁ zum Drehen eines Sollspannungsvektors.

Der Wechselrichter 1, die Asynchronmaschinen 2₁ bis 2_N , die Stromsensoren 3, die Drehzahlsensoren 4₁ bis 4_N , die Vektordreheinrichtung 5 zum Drehen des Ist-Stromvektors, d.h. des Vektors des Ist-Stroms, die Ermittlungseinrichtung 6 zur Berechnung der Sollwinkelgeschwindigkeit und der Multiplizierer 14 arbeiten in gleicher Weise wie bei der vorstehend bereits erläuterten, herkömmlichen, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung und werden daher nicht nochmals beschrieben.

Die zur Ermittlung der ersten Phasendifferenz dienende Ermittlungseinrichtung 7₁ ermittelt eine erste Phasendifferenz α gemäß der nachfolgend angeführten Gleichung 37 auf der Grundlage eines an sie angelegten Drehmomentstrom-Sollwerts i_T* und eines gleichfalls an sie angelegten primären Sollmagnetflusses ϕ₁*: α = (1/2)sin–1[(2·LL·iT*)/(N·ϕ1*)] (37)

Die zur Berechnung der Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit dienende Ermittlungseinrichtung 8₁ ermittelt eine Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit ω_s* auf der Grundlage der Gleichungen 15 und 17 in Abhängigkeit von der an sie angelegten ersten Phasendifferenz α.

Der zur Regelung des q-Achsen-Stroms vorgesehene Stromregler 10 erhält eingangsseitig den Stromsollwert i_T* für den Drehmomentstrom und einen q-Achsen-Strom i_1q und regelt den q-Achsen-Strom i_1q derart, daß dieser q-Achsen-Strom i_1q mit dem Stromsollwert i_T* für das Solldrehmoment in Übereinstimmung gebracht werden kann.

Der für den d-Achsen-Strom vorgesehene Stromregler 11 erhält eingangsseitig einen Stromsollwert i_M* für den Magnetisierungssollstrom und einen d-Achsen-Strom i_1d und regelt den d-Achsen-Strom i_1d derart, daß dieser d-Achsen-Strom i_1d mit dem Stromsollwert i_M* für den Magnetisierungssollstrom zur Übereinstimmung gebracht werden kann.

Der Addierer 12₁ berechnet eine primäre Sollwinkelgeschwindigkeit ω₁* dadurch, daß er eine Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit ω_s* und eine Sollwinkelgeschwindigkeit ω_R in Übereinstimmung mit der Gleichung 18 addiert. Der Addierer 12₂ berechnet einen Spannungssollwert v_1q* für die Achse q, indem er das von dem Multiplizierer 14 erzeugte Ausgangssignal und das durch den für den q-Achsen-Strom vorgesehenen Stromregler 10 erzeugte Ausgangssignal addiert.

Die für den Sollspannungsvektor vorgesehene Vektordreheinrichtung 15₁ ermittelt Sollspannungswerte v_U*, v_V* und v_W* für drei Phasen in Übereinstimmung mit der nachfolgend angegebenen Gleichung 38 und speist die Sollspannungswerte v_U*, v_V* und v_W* für die drei Phasen zu dem Wechselrichter 1. Die Gleichung 38 stellt den für die q-Achse vorgesehenen Sollspannungswert v_1q*, den für die d-Achse vorgesehenen Spannungssollwert v_1d* und den Sollphasenwinkel θ* miteinander in Beziehung.

Die in 1 dargestellte, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung verringert somit die Abweichungen zwischen den Richtungen der primären Magnetflußvektoren derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, von der Richtung des für den primären Magnetfluß vorgesehenen Sollvektors.

In 2 ist ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen dient.

Wie in 2 gezeigt ist, enthält die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung eine zur Ermittlung einer zweiten Phasendifferenz vorgesehene Berechnungseinrichtung 16₁ , die zum Ermitteln der zweiten Phasendifferenz zwischen der sekundärseitigen Komponente eines Sollstroms und eines für die induzierte Spannung vorgesehenen Sollwerts dient. Die Berechnungseinrichtung 16₁ ist anstelle der Ermittlungseinrichtung 7₁ zur Berechnung der ersten Phasendifferenz vorgesehen. Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel enthält weiterhin eine zur Ermittlung einer Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit dienende zweite Ermittlungseinrichtung 8₂ anstelle der ersten, zur Berechnung der Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit vorgesehenen Ermittlungseinrichtung 8₁ .

Im folgenden werden die Arbeits- und Funktionsweisen derjenigen, in 2 gezeigten Einrichtungen beschrieben, die sich von den in 1 gezeigten Einrichtungen unterscheiden.

Die zweite, zur Ermittlung der Phasendifferenz dienende Berechnungseinrichtung 16₁ erhält eingangsseitig einen Stromsollwert i_T* für den Drehmomentstrom sowie einen Sollwert ϕ₁* für den primären Magnetfluß und berechnet eine zweite Phasendifferenz β in Übereinstimmung mit der nachfolgend angeführten Gleichung 39: β = 90° – (1/2)sin–1[(2·LL·iT*)/(N·ϕ1*)] (39)

Die zweite, zur Ermittlung der Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit dienende Ermittlungseinrichtung 8₂ ermittelt eine Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit ω_s* in Übereinstimmung mit den Gleichungen 15 und 17 in Abhängigkeit von der an sie angelegten, zweiten Phasendifferenz β.

Bei der in 2 gezeigten, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung werden somit die Abweichungen zwischen den Richtungen der primären Magnetflußvektoren für diejenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, und der Richtung des Sollvektors für den primären Magnetfluß verringert.

In 3 ist in Form eines Blockschaltbilds ein drittes Ausführungsbeispiel der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung dargestellt, die zum Antreiben einer Vielzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist.

Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält ferner eine erste, zur Ermittlung eines sekundären Sollblindstroms dienende Ermittlungseinrichtung 17₁ und einen Addierer 12₃ zusätzlich zu den Bestandteilen der in 1 gezeigten, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung.

Nachfolgend werden die Arbeits- und Funktionsweisen derjenigen Komponenten des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels erläutert, die noch nicht anhand der 1 beschrieben worden sind.

An die erste, zur Ermittlung des sekundären Sollblindstroms dienende Ermittlungseinrichtung 17₁ werden der Stromsollwert i_T* für den Drehmomentstrom und die erste Phasendifferenz α angelegt. Die Ermittlungseinrichtung 17₁ ermittelt einen Sollwert i_2d* für den sekundärseitigen Blindstrom gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung 40: i2d* = iT*·tan α (40)

Der Addierer 12₃ addiert den für den Magnetisierungsstrom vorgegebenen Sollwert i_M* und den für den sekundären Blindstrom vorgegebenen Sollwert i_2d* und ermittelt den Sollwert i_1d* für den d-Achsen-Strom gemäß der Gleichung 20.

Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung verhindert somit, daß der Magnetisierungsstrom nicht ausreichend groß ist, und bewirkt weiterhin, daß die Abweichungen der Größen der primären Magnetflüsse der jeweils belasteten Asynchronmaschinen gegenüber der Größe des primären Sollmagnetflusses verkleinert sind.

In 4 ist ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen geeignet ist.

Die in 4 gezeigte, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu den Bestandteilen der in 2 gezeigten Ausführungsform der Antriebseinrichtung eine zweite Ermittlungseinrichtung 17₂ zur Ermittlung des sekundären Sollblindwerts sowie einen Addierer 12₃ .

Nachfolgend wird die Arbeitsweise derjenigen Komponenten erläutert, die in 4 gezeigt sind und noch nicht anhand der Beschreibung der 2 erläutert worden sind.

Die zweite, zur Ermittlung des Sollwerts für den sekundären Blindstrom dienende Ermittlungseinrichtung 17₂ empfängt eingangsseitig den Sollwert i_T* für den Drehmomentstrom sowie die zweite Phasendifferenz β und ermittelt einen sekundären Stromsollwert i_2d* für den sekundären Blindstrom in Übereinstimmung mit der nachfolgend angegebenen Gleichung 41: i2d* = iT*·tan(90° – β) (41)

Der Addierer 12₃ addiert den für den Magnetisierungsstrom vorgegebenen Stromsollwert i_M* und den für den sekundären Blindstrom vorgegebenen Stromsollwert i_2d* und ermittelt den Stromsollwert i_1d* für den d-Achsen-Strom in Übereinstimmung mit der Gleichung 20.

Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung verhindert folglich, daß ein Mangel an Magnetisierungsströmen auftritt, und verringert die Abweichungen der Größe der primären Magnetflüsse der Asynchronmaschinen, die unterschiedlichen Belastungen unterliegen, von der Größe des primären Sollmagnetflusses.

In 5 ist ein Blockschaltbild eines fünften Ausführungsbeispiels der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung gezeigt, die zum Antreiben einer Vielzahl von Asynchronmaschinen konzipiert ist.

Die in 5 gezeigte Ausführungsform der Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu den in 1 gezeigten Komponenten der Antriebseinrichtung eine Ermittlungseinrichtung 18 zum Berechnen der Anzahl m von Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Lasten bzw. Belastungen einwirken, und gibt ihre Ausgangsgröße, d.h. die Anzahl m, an die erste, zur Phasendifferenzermittlung dienende Berechnungseinrichtung 7₂ ab.

Die zur Ermittlung der Anzahl von belasteten Asynchronmaschinen dienende Ermittlungseinrichtung 18 empfängt von den jeweiligen Drehzahlsensoren 4₁ , 4₂ , ..., 4_N , die die Ist-Drehzahlen darstellenden Drehzahlwerte ω_r1, ω_r2, ..., ω_rN und ermittelt die Anzahl m von Asynchronmaschinen, die in einem gewissen Drehzahlbereich, der bei dem Motorbetrieb, von der niedrigsten Drehzahl ausgeht, liegen, bzw. die Anzahl m von Asynchronmaschinen, die einem gewissen Drehzahlbereich liegen, der in dem generatorischen Betrieb von der höchsten Drehzahl ausgeht.

Die erste, die Phasendifferenz ermittelnde Berechnungseinrichtung 7₂ , an die der Stromsollwert i_T* für den Drehmomentstrom, der primäre Sollmagnetfluß ϕ₁* und die Anzahl m von belasteten Asynchronmaschinen eingespeist werden, ermittelt die erste Phasendifferenz α, indem sie in der Gleichung 37 die Größe N, die die gesamte Anzahl von Asynchronmaschinen repräsentiert, durch m ersetzt. Die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit ω₁* wird auf der Grundlage der Gleichung 22 ermittelt, wobei das Ausgangssignal ω_s* der zur Ermittlung der Sollschlupfwinkelgeschwindigkeit dienenden Ermittlungseinrichtung 8₁ , an die die erste Phasendifferenz α angelegt wird, und ω_R herangezogen werden.

Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung werden folglich die Abweichungen zwischen den Richtungen der Vektoren der primären Magnetflüsse der Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, und der Richtung des für den primären Magnetfluß vorgegebenen Sollvektors selbst in einem Fall verringert, bei dem auf einige Asynchronmaschinen extrem geringe Belastungen einwirken.

In 6 ist ein Blockschaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung für den Antrieb einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen dargestellt.

Das in 6 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu den Komponenten des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels der Antriebseinrichtung eine zur Ermittlung der Anzahl m von belasteten Asynchronmaschinen dienende Ermittlungseinrichtung 18, die die Anzahl m von Asynchronmaschinen, auf die unterschiedliche Belastungen einwirken, berechnet und ihr die Anzahl m repräsentierendes Ausgangssignal an die erste, zur Ermittlung der Phasendifferenz dienende Berechnungseinrichtung 7₂ abgibt. Die erste Phasendifferenz α, die von dieser ersten, zur Phasendifferenzermittlung dienenden Berechnungseinrichtung 7₂ erzeugt wird, und der für das Solldrehmoment vorgegebene Stromwert i_T* werden an die erste, zur Ermittlung des sekundären Sollblindstroms dienende Ermittlungseinrichtung 17₁ eingespeist. Die in 6 dargestellte, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung ermittelt den Stromsollwert i_1d* für den d-Achsen-Strom auf der Grundlage der Gleichung 24 unter Heranziehung des Ausgangssignals i_2d* der ersten, zur Ermittlung des sekundären Sollblindstroms dienenden Ermittlungseinrich tung 17₁ und des für den Magnetisierungsstrom vorgegebenen Stromsollwerts i_M*.

Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung wird somit verhindert, daß bei den Magnetisierungsströmen derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, Fehler auftreten, und es werden weiterhin die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse für diejenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, und der Größe des primären Sollmagnetflusses selbst dann verhindert, wenn bei einigen Asynchronmaschinen nur äußerst geringe Belastungen einwirken sollten.

In 7 ist in Form eines Blockschaltbilds ein siebtes Ausführungsbeispiel der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist, dargestellt.

Das in 7 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu den Komponenten des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels der Antriebseinrichtung eine zur Ermittlung der Anzahl m von belasteten Asynchronmaschinen dienende Ermittlungseinrichtung 18, die die Anzahl m derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, berechnet und diese Anzahl m an die zweite, zur Ermittlung der Phasendifferenz dienende Berechnungseinrichtung 16₂ speist. Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform der Antriebseinrichtung wird die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit ω₁* auf der Grundlage der Gleichung 22 berechnet.

Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung werden folglich die Abweichungen zwischen den Richtungen der primären Magnetflüsse derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, und der Richtung des primären Sollmagnetflusses selbst dann verringert, wenn auf einige Asynchronmaschinen nur äußerst geringe Belastungen einwirken.

In 8 ist in Form eines Blockschaltbilds ein achtes Ausführungsbeispiel einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung dargestellt, das zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen konzipiert ist.

Das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu den in 4 gezeigten Komponenten noch eine zur Ermittlung der Anzahl m belasteter Asynchronmaschinen dienende Ermittlungseinrichtung 18, die die Anzahl m von Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, berechnet und die berechnete Anzahl m zu der zweiten, zur Ermittlung der Phasendifferenz dienenden Berechnungseinrichtung 16₂ speist. Das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung ermittelt den Stromsollwert i_1d für den d-Achsen-Strom auf der Grundlage der Gleichung 24.

Bei dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung wird somit verhindert, daß bei den Magnetisierungsströmen für diejenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, Fehler auftreten, und es werden zugleich auch die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse derjenigen Asynchronmaschinen, auf die unterschiedliche Belastungen einwirken, und der Größe des primären Sollmagnetflusses selbst in Fällen verringert, bei denen auf einige Asynchronmaschinen nur äußerst geringe Belastungen einwirken.

In 9 ist ein neuntes Ausführungsbeispiel der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist, in Form eines Blockschaltbilds dargestellt.

Das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu den Komponenten des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung noch Spannungssensoren 19, eine zur Drehung des Spannungsvektors dienende Vektordreheinrichtung 20, eine zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Berechnungseinrichtung 21₁ und einen für den primären Magnetfluß vorgesehenen Magnetflußregler 22.

Die zum Drehen des Spannungsvektors dienende Vektordreheinrichtung 20 wandelt das drei Phasen aufweisende System in das zwei Phasen aufweisende System in Übereinstimmung mit der Gleichung 28 um, durch die der Sollphasenwert θ* und die Ist-Spannungswerte v_U, v_V, v_W, die durch die Spannungssensoren 19 erfaßt worden sind, miteinander in Beziehung gesetzt sind.

Die zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Berechnungseinrichtung 21₁ ermittelt die q-Achsen-Komponente e_1q der induzierten Spannung in Übereinstimmung mit der nachfolgend angeführten Gleichung 42: e1q = v1q – (R1/N)·i1q (42)

Der primäre Sollmagnetfluß ϕ₁*, die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit ω₁* und die q-Achsenkomponente e_1q der induzierten Spannung werden in den für den primären Magnetfluß vorgesehenen Magnetflußregler 22 eingespeist. Der für den primären Magnetfluß vorgesehene Magnetflußregler 22 enthält eine proportional und integral arbeitende Berechnungseinrichtung 31₁ und ermittelt den Kompensationswert Δi_M für den Magnetisierungsstrom in Übereinstimmung mit der Gleichung 31 oder 32.

Der Addierer 12₄ berechnet den Stromsollwert i_1d für den d-Achsen-Strom dadurch, daß er den Stromsollwert i_M* für den Magnetisierungsstrom, den für den sekundären Blindstrom vorgegebenen Stromsollwert i_2d* und den Kompensationswert Δi_M für den Magnetisierungsstrom addiert.

Das in 9 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung erleichtert folglich die Zuführung eines Magnetisierungsstroms zu den Asynchronmaschinen, auf die unterschiedliche Belastungen einwirken, ohne daß ein zu großer oder zu geringer Magnetisierungsstrom verursacht wird, und verringert darüber hinaus die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse und der Größe des primären Sollmagnetflusses.

Die Spannungssensoren 19, die für den Spannungsvektor vorgesehene Vektordreheinrichtung 20, die zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Berechnungseinrichtung 21₁ und der für den primären Magnetfluß vorgesehene Magnetflußregler 22 können auch zu jedem beliebigen der in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele hinzugefügt werden.

In 10 ist in Form eines Blockschaltbilds ein zehntes Ausführungsbeispiel einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung dargestellt, die für den Antrieb einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen konzipiert ist.

Das in 10 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält eine Spannungsschätzeinrichtung 24, die als Ersatz für die in 9 dargestellten Spannungssensoren 19 vorgesehen ist. An die Spannungsschätzeinrichtung 24 werden die für drei Phasen vorgegebenen Sollspannungswerte v_U*, v_V* und v_W* eingespeist.

Die Spannungsschätzeinrichtung 24 ermittelt auf der Grundlage der für die drei Phasen vorgegebenen Sollspannungswerte v_U*, v_V* und v_W* geschätzte Spannungswerte v_U#, v_V# und v_W# in Form von geschätzten Werten. Die übrigen Arbeitsweisen und Funktionen sind die gleichen wie bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung.

Bei dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung ist somit die Zuführung des Magnetisierungsstroms zu den Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen ausgeübt werden, in einer solchen Weise, daß kein zu großer oder zu kleiner Magnetisierungsstrom vorgegeben wird, erleichtert, und es sind die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse und der Größe des primären Sollmagnetflusses verringert.

Die Spannungsschätzeinrichtung 24 kann auch bei jedem beliebigen der in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele vorgesehen werden.

In 11 ist in Form eines Blockschaltbilds ein elftes Ausführungsbeispiel einer in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen konzipiert ist.

Das in 11 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung weist eine Spannungsschätzeinrichtung 25 auf, an die Sollspannungswerte v_1d* und v_1q* für zwei Phasen angelegt werden. Die Spannungsschätzeinrichtung 25 stellt einen Ersatz für die in 9 gezeigte, zum Drehen des Spannungsvektors dienende Vektordreheinrichtung 20 dar. Das von der Spannungsschätzeinrichtung 25 erzeugte Ausgangssignal wird an eine zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Berechnungseinrichtung 21₁ angelegt. Die anderen Arbeitsweisen und Funktionen sind die gleichen wie bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung.

Die Spannungsschätzeinrichtung 25 führt eine Schätzung von geschätzten Spannungswerten v_1d# und v_1q# für zwei Phasen auf der Grundlage der Sollspannungswerte v_1d* und v_1q* für die beiden Phasen durch.

Das in 11 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung erleichtert die Zuführung des Magnetisierungsstroms zu den Asynchronmaschinen, die jeweiligen Belastungen unterliegen, ohne übermäßigen oder zu geringen Strom bereitzustellen, und verringert weiterhin die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse und der Größe des für den primären Magnetfluß vorgesehenen Sollwerts.

Die Spannungsschätzeinrichtung 25 kann auch bei einem oder mehreren der in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele vorgesehen werden.

In 12 ist in Form eines Blockschaltbilds ein zwölftes Ausführungsbeispiel der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist.

Das in 12 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung enthält eine eine Winkelgeschwindigkeitskompensation bewirkende Arbeitseinrichtung 23, die zusätzlich zu den in 9 gezeigten Komponenten des dortigen Ausführungsbeispiels der Antriebseinrichtung vorgesehen ist. Das als Ergebnis des Betriebs der zur Erzielung einer Winkelgeschwindigkeitskompensation vorgesehenen Arbeitseinrichtung 23 gebildete Ausgangssignal wird durch einen Addierer 12₅ zu dem Sollwert ω₁* für die primäre Winkelgeschwindigkeit hinzuaddiert.

Die die Winkelgeschwindigkeitskompensation bewirkende Arbeitseinrichtung 23 ermittelt den Kompensationswert Δω₁* für die Sollwinkelgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Gleichung 33, wobei die eingespeiste d-Achsen-Komponente e_1d der induzierten Spannung herangezogen wird, die in der zur Ermittlung der induzierten Spannung dienenden Berechnungseinrichtung 21₁ in Übereinstimmung mit der nachfolgend angeführten Gleichung 43 ermittelt wird: e1d = v1d – (R1/N)·i1d (43)

Mit dem in 12 gezeigten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung wird somit die konvergierende Einstellung der d-Achsen-Komponente e_1d der induzierten Spannung auf Null erleichtert. Als Ergebnis dessen werden bei diesem Ausführungsbeispiel zugleich auch die Abweichungen zwischen den Richtungen der Vektoren des primären Magnetflusses und der Richtung des Sollvektors für den primären Magnetfluß verringert.

Die die Winkelgeschwindigkeitskompensation bewirkende Arbeitseinrichtung 23 kann auch bei jeder der in den 1 bis 6 gezeigten Ausgestaltungen hinzugefügt werden.

In 13 ist Form eines Blockschaltbilds ein dreizehntes Ausführungsbeispiel der in Übereinstimmung der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung darge stellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist.

Das in 13 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält die bereits in 12 gezeigte und anhand dieser 12 beschriebene, zur Erzielung einer Winkelgeschwindigkeitskompensation dienende Arbeitseinrichtung 23. Diese Arbeitseinrichtung 23 ist gemäß 13 zusätzlich zu den Komponenten des in 12 gezeigten Ausführungsbeispiels der Antriebseinrichtung vorgesehen. Das als Ergebnis der durch die zur Erzielung einer Winkelgeschwindigkeitskompensation vorgesehenen Arbeitseinrichtung 23 durchgeführten Verarbeitung bzw. Berechnung gebildete Ausgangssignal wird mittels eines Addierers 12₅ zu dem Sollwert ω₁* für die primäre Winkelgeschwindigkeit hinzuaddiert. Die anderen, grundlegenden Arbeits- und Funktionsweisen sind bei dem in 13 gezeigten Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung die gleichen wie bei dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung.

Durch das in 13 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung wird es somit erleichtert, die d-Achsen-Komponente e_1d der induzierten Spannung konvergierend auf Null zu bringen. Als Ergebnis dessen wird erreicht, daß die Abweichungen zwischen den Richtungen der Vektoren der primären Magnetflüsse und der Richtung des für den primären Magnetfluß vorgesehenen Sollvektors verringert werden.

Die zur Erzielung einer Winkelgeschwindigkeitskompensation dienende Arbeitseinrichtung 23 kann zu jeder der in den 1 bis 6 gezeigten Ausgestaltungen hinzugefügt werden.

In 14 ist in Form eines Blockschaltbilds ein vierzehntes Ausführungsbeispiel der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen vorgesehen ist.

Das in 14 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl vorgesehenen Antriebseinrichtung enthält die in 12 gezeigte, zur Erzielung einer Winkelgeschwindigkeitskompensation vorgesehene Arbeitseinrichtung 23 zusätzlich zu den Komponente des in 11 dargestellten Ausführungsbeispiels der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung. Das Ausgangssignal, das als Ergebnis des Betriebs der zur Erzielung der Winkelgeschwindigkeitskompensation vorgesehenen Arbeitseinrichtung 23 erhalten wird, wird durch einen Addierer 12₅ zu dem Sollwert ω₁* für die primäre Winkelgeschwindigkeit hinzuaddiert. Die anderen grundlegenden Arbeits- und Betriebsweisen des in 13 gezeigten Ausführungsbeispiels der Antriebseinrichtung sind die gleichen wie bei dem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung.

Das in 14 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung erleichtert es folglich, die d-Achsen-Komponente e_1d der induzierten Spannung auf Null konvergieren zu lassen bzw. zu bringen und als Folge hiervon die Abweichungen zwischen den Richtungen der primären Magnetflußvektoren und der Richtung des Sollvektors für den primären Magnetfluß zu verringern.

Die zur Winkelgeschwindigkeitskompensation dienende Arbeitseinrichtung 23 kann auch bei jeder der in den 1 bis 6 gezeigten Ausgestaltungen vorgesehen werden.

In 15 ist in Form eines Blockschaltbilds ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung dargestellt, die für den Antrieb einer Mehrzahl von Asynchron-Maschinen konzipiert ist.

Das in 15 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl bzw. Geschwindigkeit ausgelegten Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu denjenigen Komponenten der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die bereits bei dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel vorhanden sind, noch die zur Ermittlung der Anzahl m von belasteten Asynchronmaschinen dienende Ermittlungseinrichtung 18, die in 5 gezeigt ist und zum Ermitteln der Anzahl m derjenigen Asynchronmaschinen dient, auf die jeweilige Lasten einwirken. Die ermittelte Anzahl m von belasteten Asynchronmaschinen wird an eine zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Arbeitseinrichtung bzw. Berechnungseinrichtung 21₂ angelegt.

Die zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Berechnungseinrichtung 21₂ ermittelt die q-Achsen-Komponente e_1q der induzierten Spannung auf der Grundlage der Gleichung 34.

Bei dem in 15 gezeigten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung ist somit die Genauigkeit der Ermittlung bzw. Berechnung der q-Achsen-Komponente e_1q der induzierten Spannung der Asynchronmaschinen, auf die eine Last einwirkt, verbessert.

Die zur Ermittlung der Anzahl belasteter Asynchronmaschinen dienende Ermittlungseinrichtung 18 kann auch bei jeder der in den 9 bis 14 gezeigten Gestaltungen hinzugefügt werden.

In 16 ist in Form eines Blockschaltbilds ein sechzehntes Ausführungsbeispiel der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen konzipiert ist.

Bei dem in 16 gezeigten Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung wird eine proportional- und integral-arbeitende Arbeitseinrichtung für den für den q-Achsen-Strom vorgesehenen Stromregler 10 eingesetzt, der bereits in 13 dargestellt ist. Bei dem in 16 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der integrale Ausdruck der proportionalen und integralen Verarbeitung an eine zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Arbeitseinrichtung bzw. Berechnungseinrichtung 21₃ gespeist.

Der für den q-Achsen-Strom vorgesehene Stromregler 10 führt eine proportionale und integrale Verarbeitung bzw. Verknüpfung gemäß der Gleichung 35 durch. Die zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Berechnungseinrichtung 21₃ ermittelt die q-Achsen-Komponente e_1q der induzierten Spannung in Übereinstimmung mit der Gleichung 36.

Bei dem in 16 gezeigten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung ist somit die Genauigkeit der Ermittlung bzw. Berechnung der q-Achsen-Komponente e_1q der induzierten Spannung für die Asynchronmaschine, auf die eine Belastung einwirkt, verbessert.

Claims

Drehzahlvariable Antriebseinrichtung für Asynchronmaschinen, mit einem Wechselrichter (1), einem Satz Stromsensoren (3_U , 3_V , 3_W ) zum Abgeben von Ist-Stromwerten, einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen (2₁ bis 2_N ), die mit dem Wechselrichter (1) verbunden sind, einer Mehrzahl von Drehzahlsensoren (4₁ bis 4_N ), von denen jeweils einer mit jeweils einer der Asynchronmaschinen (2₁ bis 2_N ) gekoppelt ist, einer Sollwinkelgeschwindigkeits-Ermittlungseinrichtung (6) zum Ermitteln der Winkelgeschwindigkeit derjenigen Asynchronmaschine, auf die die höchste Belastung einwirkt, in Abhängigkeit von den durch die Drehzahlsensoren (3_U , 3_V , 3_W ) erzeugten Ausgangssignalen, einer ersten Phasendifferenz-Ermittlungseinrichtung (7) zum Ermitteln der Phasendifferenz α zwischen der sekundärseitigen Komponente i_T* eines Sollstroms und einem primären Sollmagnetfluß ϕ₁* gemäß der Gleichung α = (1/2)sin^–1[(2·L_L·i_T*)/(N·ϕ₁*)], in der L_L die sekundäre Streuinduktivität und N die Anzahl der Asynchronmaschinen (2₁ bis 2_N ) sind, einer ersten Soll-Schlupf-Winkelgeschwindigkeitsermittlungseinrichtung (8₁ ), in die die erste Phasendifferenz eingespeist wird und die die Soll-Schlupf-Winkelgeschwindigkeit ω_s* nach der Gleichung ω_s* = (R₂/L_L)·tan{(1/2)sin^–1[(2·L_L·i_T*)/(N·ϕ₁*)]} ermittelt, in der R₂ den sekundären Widerstand jeder Asynchronmaschine bezeichnet, einem ersten Addierer (12₁ ) zum Addieren der Ausgangssignale, die von der ersten Soll-Schlupf-Winkelgeschwindigkeitsermittlungseinrichtung (8₁ ) und von der Sollwinkelgeschwindigkeitsermittlungseinrichtung (6) abgegeben werden, und zum Abgeben einer primären Sollwinkelgeschwindigkeit, einem Integrator (13) zum Integrieren der primären Sollwinkelgeschwindigkeit, einer für den Ist-Strom vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) zum Umwandeln der Ist-Stromwerte in eine q-Achsen-Komponente, die rechtwinklig zu dem primären Sollmagnetfluß verläuft, und in eine d-Achsen-Komponente, die parallel zu dem primären Sollmagnetfluß verläuft, in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Integrators (13), einer für den d-Achsen-Strom vorgesehenen Stromreglereinrichtung (11), an die eine d-Achsen-Komponente des Sollstromwerts und die d-Achsen-Komponente der Ist-Stromwerte angelegt werden, einer für den q-Achsen-Strom vorgesehenen Stromreglereinrichtung (10), an die eine q-Achsen-Komponente des Sollstromwerts und die q-Achsen-Komponente der Ist-Stromwerte angelegt werden, und einer Sollspannungsvektordreheinrichtung (15) zum Umwandeln eines d-Achsen-Sollspannungswerts und eines q-Achsen-Sollspannungswerts in Drei-Phasen-Sollspannungswerte in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Integrators (13).
Drehzahlvariable Antriebseinrichtung für Asynchronmaschinen mit einem Wechselrichter (1), einer Anzahl von Stromsensoren (3_U , 3_V , 3_W ) zum Abgeben von Ist-Stromwerten, einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen (2₁ bis 2_N ), die mit dem Wechselrichter (1) verbunden sind, einer Mehrzahl von Drehzahlsensoren (4₁ bis 4_N ), von denen jeweils einer mit jeder der Asynchronmaschinen (2₁ bis 2_N ) gekoppelt ist, einer Sollwinkelgeschwindigkeits-Ermittlungseinrichtung (6) zum Ermitteln der Winkelgeschwindigkeit derjenigen Asynchronmaschine, auf die die höchste Belastung einwirkt, in Abhängigkeit von den durch die Drehzahlsensoren (4₁ bis 4_N ) erzeugten Ausgangssignalen, einer Phasendifferenzermittlungseinrichtung (16₁ ) zum Ermitteln der Phasendifferenz β, die zwischen der sekundärseitigen Komponente i_T* eines Sollstroms und dem Sollwert einer induzierten Spannung vorhanden ist, gemäß der Gleichung β = 90° – (1/2)sin^–1[(2·L_L·i_T*)/(N·ϕ₁*)], in der L_L die sekundäre Streuinduktivität, ϕ₁* den primären Sollmagnetfluß und N die Anzahl der Asynchronmaschinen (2₁ bis 2_N ) bezeichnen, einer Soll-Schlupf-Winkelgeschwindigkeitsermittlungseinrichtung (8₂ ), an die die von der Phasendifferenzermittlungseinrichtung ermittelte Phasendifferenz angelegt wird und die die Soll-Schlupf-Winkelgeschwindigkeit ω_s* nach der Gleichung ω_s* = (R₂/L_L)·tan{(1/2)sin^–1[(2·L_L·i_T*)/(N·ϕ₁*)]} ermittelt, in der R₂ den sekundären Widerstand jeder Asynchronmaschine bezeichnet, einem ersten Addierer (12₁ ) zum Addieren des Ausgangssignals der Soll-Schlupf-Winkelgeschwindigkeitsermittlungseinrichtung (8₂ ) und des Ausgangssignals der Sollwinkelgeschwindigkeitsermittlungseinrichtung (6) und zum Abgeben einer primären Sollwinkelgeschwindigkeit, einem Integrator (13) zum Integrieren der primären Sollwinkelgeschwindigkeit, einer für die Ist-Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) zum Umwandeln der Ist-Stromwerte in eine q-Achsen-Komponente, die rechtwinklig zu dem primären Sollmagnetfluß verläuft, und in eine d-Achsen-Komponente, die parallel zu dem primären Magnetfluß verläuft, wobei die Umwandlung in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Integrators (13) erfolgt, einer für den d-Achsen-Strom vorgesehenen Stromreglereinrichtung (11), an die eine d-Achsen-Komponente des Sollstromwerts und die d-Achsen-Komponente der Ist-Stromwerte angelegt werden, einer für den q-Achsen-Strom vorgesehenen Stromreglereinrichtung (10), an die eine q-Achsen-Komponente des Sollstromwerts und die q-Achsen-Komponente der Ist-Stromwerte angelegt werden, und einer Sollspannungsvektordreheinrichtung (15) zum Umwandeln des für die d-Achse vorgesehenen Sollspannungswerts und eines für die q-Achse vorgesehenen Sollspannungswerts in Drei-Phasen-Sollspannungswerte auf der Grundlage des Ausgangssignals des Integrators (13).
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zur Ermittlung eines sekundären Sollblindstroms dienende Ermittlungseinrichtung (17₁ ), an die die Phasendifferenz, die zwischen der sekundärseitigen Komponente des Sollstroms und dem primären Sollmagnetfluß vorhanden ist, und ein Drehmomentstrom-Sollwert angelegt sind, und einen zweiten Addierer (12₃ ) zum Addieren des Ausgangssignals der zur Ermittlung des se kundären Sollblindstroms dienenden Ermittlungseinrichtung (17₁ ) und des für die d-Achse vorgegebenen Sollstromwerts.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zur Ermittlung eines sekundären Sollblindstroms dienende Ermittlungseinrichtung (17₂ ), an die die Phasendifferenz, die zwischen der sekundärseitigen Komponente des Sollstroms und dem für die induzierte Spannung vorgegebenen Sollwert vorhanden ist, und ein Drehmomentstrom-Sollwert angelegt werden, und einen zweiten Addierer (12₃ ) zum Addieren des Ausgangssignals der zur Ermittlung des sekundären Sollblindstroms dienenden Ermittlungseinrichtung (17₂ ) und des für die d-Achse vorgegebenen Sollstromwerts.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Ermittlungseinrichtung (18) zum Berechnen der Anzahl (m) von Asynchronmaschinen (2₁ bis 2_N ), auf die jeweilige Belastungen einwirken, in Abhängigkeit von den von den Drehzahlsensoren (4₁ bis 4_N ) abgegebenen Ausgangssignalen und zum Abgeben der berechneten Anzahl von belasteten Asynchronmaschinen an die Phasendifferenz-Ermittlungseinrichtung (7; 16₁ ).
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Spannungssensoren (19_u , 19_V , 19_W ) zum Erfassen der von dem Wechselrichter (1) abgegebenen Wechselspannungen und zum Erzeugen von Ist-Spannungswerten, eine Spannungsvektordreheinrichtung (20) zum Umwandeln der Ist-Spannungswerte in eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente, eine zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung (21₁ ), an die die von der Spannungsvektordreheinrichtung (20) erzeugten Ausgangssignale und die von der für die Ist-Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) erzeugten Ausgangssignale angelegt sind, eine für den primären Magnetfluß vorgesehene Magnetflußreglereinrichtung (22), an die das von der zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehenen Ermittlungseinrichtung (21₁ ) abgegebene Ausgangssignal, der primäre Sollmagnetfluß und die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit angelegt sind, und einen dritten Addierer (12₄ ) zum Addieren des Ausgangssignals der für den primären Magnetfluß vorgesehenen Magnetflußreglereinrichtung (22) und der für die d-Achse vorgegebenen Sollstromkomponente.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Spannungsschätzeinrichtung (24), an die die Drei-Phasen-Sollspannungswerte angelegt werden und die zum Erzeugen von geschätzten Spannungswerten für drei Phasen ausgelegt ist, eine Spannungsvektordreheinrichtung (20) zum Umwandeln der geschätzten Spannungswerte für die drei Phasen in eine q-Achsen-Komponente und eine d-Achsen-Komponente, eine zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Ermittlungseinrichtung (21₁ ), an die das von der Spannungsvektordreheinrichtung (20) abgegebene Ausgangssignal und das von der für die Ist-Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) erzeugte Ausgangssignal angelegt sind, eine für den primären Magnetfluß vorgesehene Magnetflußreglereinrichtung (22), an die das von der zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehenen Ermittlungseinrichtung (21₁ ) erzeugte Ausgangssignal, der primäre Sollmagnetfluß und die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit angelegt sind, und einen dritten Addierer (12₄ ) zum Addieren des von der für den primären Magnetfluß vorgesehenen Primärflußreglereinrichtung (22) erzeugten Ausgangssignals und der für die d-Achse vorgegebenen Sollstromkomponente.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Spannungsschätzeinrichtung (25), an die der für die d-Achse vorgegebene Sollspannungswert und der für die q-Achse vorgegebene Sollspannungswert angelegt sind und die zum Erzeugen von geschätzten Spannungswerten für zwei Phasen ausgelegt ist, eine zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung (21₁ ), an die die Ausgangssignale, die von der für die Ist-Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) erzeugt werden, und die geschätzten Spannungswerte für die beiden Phasen angelegt sind, eine für den primären Magnetfluß vorgesehene Magnetflußreglereinrichtung (22), an die das von der zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehenen Ermittlungseinrichtung (21₁ ) erzeugte Ausgangssignal, der primäre Sollmagnetfluß und die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit angelegt sind, und einen dritten Addierer (12₄ ) zum Addieren des von der für den primären Magnetfluß vorgesehenen Magnetflußreglereinrichtung (22) erzeugten Ausgangssignals und der für die d-Achse vorgesehenen Sollstromkomponente.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 6 oder einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Spannungssensoren (19_U , 19_V , 19_W ) zum Erfassen der von dem Wechselrichter (1) abgegebenen Wechselspannungen und zum Abgeben von Ist-Spannungswerten, eine Spannungsvektordreheinrichtung (20) zum Umwandeln der Ist-Spannungswerte in eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente, eine zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung (21₁ ) an die die von der Spannungsvektordreheinrichtung (20) erzeugten Ausgangssignale und die von der für die Ist-Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) erzeugten Ausgangssignale angelegt sind, und eine zur Erzielung einer Winkelgeschwindigkeitskompensation dienende Ermittlungseinrichtung (23), die zum Ermitteln eines Kompensationswerts für die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer d-Achsen-Spannungskomponente einer induzierten Spannung ausgelegt ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 7 oder einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Spannungsschätzeinrichtung (24), an die die Drei-Phasen-Sollspannungswerte angelegt werden und die zum Erzeugen von geschätzten Spannungswerten für drei Phasen ausgelegt ist, eine Spannungsvektordreheinrichtung (20) zum Umwandeln der geschätzten Spannungswerte für die drei Phasen in eine q-Achsen-Komponente und eine d-Achsen-Komponente, eine zur Ermittlung einer induzierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung (21₁ ), an die die von der Spannungsvektordreheinrichtung (20) erzeugten Ausgangssignale und die von der für die Ist-Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) erzeugten Ausgangssignale angelegt sind, und eine zur Erzielung einer Winkelgeschwindigkeitskompensation vorgesehene Ermittlungseinrichtung (23) zum Ermitteln des Kompensationswerts für die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer d-Achsen-Spannungskomponente einer induzierten Spannung.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 8 oder einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Spannungsschätzeinrichtung (25), an die der für die d-Achse vorgegebene Sollspannungswert und der für die q-Achse vorgegebene Sollspannungswert angelegt sind und die zum Erzeugen von geschätzten Spannungswerten für zwei Phasen ausgelegt ist, eine zur Ermittlung einer induzierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung (21₁ ), an die die von der für die Ist-Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) erzeugten Ausgangssignale und die geschätzten Spannungswerte für die beiden Phasen angelegt sind, und eine zur Erzielung einer Winkelgeschwindigkeitskompensation vorgesehene Ermittlungseinrichtung (23) zum Ermitteln eines Kompensationswerts für die primäre Sollwinkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer d-Achsen-Spannungskomponente einer induzierten Spannung.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zur Ermittlung der Anzahl belasteter Maschinen vorgesehene Ermittlungseinrichtung (18) zum Berechnen der Anzahl von Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, in Abhängigkeit von den durch die Drehzahlsensoren (4₁ bis 4_N ) erzeugten Ausgangssignalen, und zum Abgeben der berechneten Anzahl von Asynchronmaschinen an die zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung (21₂ ).
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine q-Achsen-Stromreglereinrichtung (10), die eine proportional und integral arbeitende Recheneinrichtung aufweist, wobei der integrale Ausdruck an die zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung (21₃ ) angelegt ist.