[go: up one dir, main page]

RU2809179C2 - Method for performing switching of load stage switch by means of driving system and driving system for load stage switch - Google Patents

Method for performing switching of load stage switch by means of driving system and driving system for load stage switch Download PDF

Info

Publication number
RU2809179C2
RU2809179C2 RU2021134372A RU2021134372A RU2809179C2 RU 2809179 C2 RU2809179 C2 RU 2809179C2 RU 2021134372 A RU2021134372 A RU 2021134372A RU 2021134372 A RU2021134372 A RU 2021134372A RU 2809179 C2 RU2809179 C2 RU 2809179C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
switching
switch
tap
drive shaft
drive system
Prior art date
Application number
RU2021134372A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021134372A (en
Inventor
Катрин ПРЮССИНГ
Михаэль ШМАЙССЕР
Юрген ШИМБЕРА
Original Assignee
Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх filed Critical Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх
Publication of RU2021134372A publication Critical patent/RU2021134372A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2809179C2 publication Critical patent/RU2809179C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: proposed method is for switching the load stage switch (8) by means of a drive system (3). The drive system (3) includes at least one motor (12) that acts on the drive shaft (16), a control device (2) and a sensor system (13) that is directly or indirectly connected to the drive shaft (16). The method contains four stages. At the first stage (40), the control device (2) receives a signal to switch the load stage switch (8). At the second stage (50), it is determined by means of the control device (2) whether switching has been performed from the (N+) increasing direction or (N-) decreasing direction to the current tap (NJ), and whether the switching is performed in the (N+) increasing direction or direction (N-) decreasing to the next tap (NJ+1, NJ-1). At the third stage (60), based on the determination in the second stage (50), one of several motion profiles (22) is selected for the drive system (3) of the load stage switch (8), on the basis of which the switching is performed. At the fourth stage (70), the switching is performed and controlled by the drive system (3) based on the selected motion profile (22).
EFFECT: increase of reliability of the load step switch.
19 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к способу выполнения переключения переключателя ступеней нагрузки при помощи приводной системы. Приводная система включает в себя по меньшей мере один двигатель, который воздействует на приводной вал. Предусмотрено устройство управления и система датчиков, причем система датчиков непосредственно или опосредованно соединена с приводным валом.The invention relates to a method for performing switching of a load stage switch using a drive system. The drive system includes at least one motor that drives the drive shaft. A control device and a sensor system are provided, the sensor system being directly or indirectly connected to the drive shaft.

Далее изобретение относится к приводной системе для переключателя ступеней нагрузки для выполнения соответствующего изобретению способа.The invention further relates to a drive system for a load step changer for carrying out the method according to the invention.

Привод для переключателя ступеней нагрузки известен, например, из германской полезной модели DE 20 2010 011 521 U1. В этом приводе переключателя ступеней нагрузки расположен двигатель, который системой рычагов жестко соединен с соответствующими переключателями ступеней нагрузки. Приведение в действие осуществляется при помощи жесткой проводки, другими словами посредством приведения в действие контакторов двигателя двигатель включается или выключается. Через приводной вал переключатели ступеней нагрузки приводятся затем в действие. После сборки в приводе ничего не может больше меняться. Вследствие этого привод становится неподатливым и негибким. Простейшие адаптации требуют сложных мер по перестройке.The drive for the load stage switch is known, for example, from the German utility model DE 20 2010 011 521 U1. In this load step switch drive there is a motor, which is rigidly connected by a system of levers to the corresponding load step switches. Actuation is carried out using hard wiring, in other words, by actuation of the motor contactors, the motor is turned on or off. The load stage switches are then activated via the drive shaft. Once assembled, nothing else can be changed in the drive. As a result, the drive becomes stiff and inflexible. The simplest adaptations require complex adjustment measures.

Переключатели ступеней нагрузки используются, как правило, для регулировки напряжения в различных трансформаторах. Для приведения в действие переключателя ступеней нагрузки применяется приводная система. При этом расположенный на корпусе трансформатора двигатель соединен через передаточный механизм с переключателем ступеней нагрузки. Посредством приведения в действие электромеханических контакторов двигатель снабжается энергией. В зависимости от проводки двигатель приводится в действие таким образом, что его приводной вал вращается либо в одном, либо в другом направлении. Этот тип приведения в действие неподатлив и тем самым негибок.Load step switches are generally used to regulate voltage in various transformers. A drive system is used to operate the load stage switch. In this case, the motor located on the transformer housing is connected through a transmission mechanism to a load step switch. The motor is supplied with energy by actuating electromechanical contactors. Depending on the wiring, the engine is driven so that its drive shaft rotates in either one direction or the other. This type of actuation is unyielding and thus inflexible.

Исходя из этого, задача настоящего изобретения состоит в предоставлении улучшенного концепта для приведения в действие переключателя ступеней нагрузки, посредством которого повышается гибкость работы переключателя ступеней нагрузки и безопасность при переключении отводов.Based on this, it is an object of the present invention to provide an improved concept for actuating a load step changer, whereby the flexibility of the load step changer and the safety of tap switching are improved.

Эта задача решается с помощью способа выполнения переключения переключателя ступеней нагрузки посредством приводной системы, который включает в себя признаки пункта 1 формулы изобретения.This problem is solved using a method for performing switching of a load stage switch by means of a drive system, which includes the features of paragraph 1 of the claims.

Дальнейшая задача настоящего изобретения состоит в предоставлении приводной системы для переключателя ступеней нагрузки, посредствомкоторой повышается гибкость работы переключателя ступеней нагрузки и безопасность при переключении отводов.It is a further object of the present invention to provide a drive system for a load step changer, whereby the flexibility of the load step changer and the safety of tap switching are improved.

Эта задача решается с помощью приводной системы для переключателя ступеней нагрузки, которая включает в себя признаки пункта 13 формулы изобретения.This problem is solved using a drive system for a load step switch, which includes the features of claim 13 of the claims.

Для выполнения соответствующего изобретению способа переключения переключателя ступеней нагрузки предусмотрена приводная система. Приводная система включает в себя по меньшей мере один двигатель, который воздействует на приводной вал. Устройство управления коммуникативным образом соединено с системой датчиков, причем система датчиков непосредственно или опосредованно соединена с приводным валом. Способ отличается следующими этапами: сначала устройством управления принимается сигнал для переключения переключателя ступеней нагрузки. На следующем этапе устройством управления определяется, было ли выполнено переключение с направления возрастания или направления убывания на текущий отвод. Затем определяется, должно ли выполняться переключение в направлении возрастания или направлении убывания на следующий отвод. На следующем этапе на основе определения на предыдущем этапе выбирается один из нескольких профилей движения для приводной системы переключателя ступеней нагрузки. На основе выбранного или выбранных профилей движения выполняется затем переключение. На заключительном этапе переключение выполняется и контролируется приводной системой согласно выбранному профилю движения.To carry out the switching method according to the invention for the load stage switch, a drive system is provided. The drive system includes at least one motor that drives the drive shaft. The control device is communicatively connected to the sensor system, the sensor system being directly or indirectly connected to the drive shaft. The method is characterized by the following steps: first, the control device receives a signal to switch the load stage switch. In the next step, the control device determines whether a switch has been made from the increasing direction or decreasing direction to the current tap. It is then determined whether switching should be carried out in the increasing direction or decreasing direction to the next tap. In the next step, based on the determination in the previous step, one of several motion profiles is selected for the load step switch drive system. Switching is then carried out based on the selected motion profile(s). In the final stage, the switching is carried out and controlled by the drive system according to the selected motion profile.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения несколько профилей движения могут сохраняться в устройстве управления. С устройством управления может быть соотнесено для сохранения профилей движения запоминающее устройство.According to a preferred embodiment of the invention, several motion profiles can be stored in the control device. A storage device may be associated with the control device to store motion profiles.

Режим переключения у переключателя ступеней нагрузки согласно концепту использования нескольких профилей движения имеет то преимущество, что возможно более щадящее переключение, так как переключение может адаптироваться к механическим имеющимся условиям переключателя ступеней нагрузки. Вследствие этого могут также беречься механические конструктивные элементы. Дополнительно переключение может выполняться гибким. Кроме того, при помощи соответствующих профилей движения учитываются конструктивные особенности, такие как свободные ходы в селекторе переключателя ступеней нагрузки.The switching mode of the load stage switch according to the concept of using multiple motion profiles has the advantage that gentler switching is possible, since the switching can be adapted to the mechanical existing conditions of the load stage switch. As a result, mechanical components can also be protected. Additionally, switching can be performed flexible. In addition, design features such as free play in the load stage selector are taken into account using appropriate motion profiles.

Согласно изобретению первый возможный профиль движения может описывать переключение переключателя ступеней нагрузки в направлении возрастания. При этом перед переключением определяется, было ли выполнено переключение с отвода на следующий более высокий отвод. При текущем переключении определяется, должно ли выполняться переключение со следующего более высокого отвода на следующий еще более высокий отвод.According to the invention, the first possible movement profile can describe the switching of the load stage switch in an increasing direction. Before switching, it is determined whether a switch has been made from a tap to the next higher tap. During the current switching, it is determined whether a switch is to be made from the next higher tap to the next even higher tap.

Согласно изобретению второй возможный профиль движения может описывать переключение переключателя ступеней нагрузки в направлении убывания. При этом перед переключением определяется, было ли выполнено переключение с отвода на следующий более низкий отвод. При текущем переключении проверяется, выполняется ли переключение со следующего более низкого отвода на еще более низкий отвод.According to the invention, the second possible movement profile can describe the switching of the load stage switch in a decreasing direction. Before switching, it is determined whether a switch has been made from a tap to the next lower tap. During the current switching, it is checked whether the switch is being made from the next lower tap to an even lower tap.

В обоих случаях посредством выбранного профиля движения приводной вал переключателя ступеней нагрузки поворачивается на целое кратное 180 градусам. Предпочтительно приводной вал переключателя ступеней нагрузки поворачивается на 180 градусов или же 360 градусов. Может быть также, что приводной вал может также поворачиваться более чем на 360 градусов. В зависимости от типа переключателя и приводной системы приводной вал поворачивается в соответствии с соответствующим значением.In both cases, the selected motion profile rotates the load stage selector drive shaft through an integral multiple of 180 degrees. Preferably, the drive shaft of the load stage switch is rotated 180 degrees or 360 degrees. It may also be that the drive shaft can also rotate more than 360 degrees. Depending on the type of switch and drive system, the drive shaft is rotated according to the corresponding value.

Согласно возможному варианту осуществления изобретения третий возможный профиль движения может описывать переключение переключателя ступеней нагрузки в направлении возрастания. При этом перед переключением проверяется, было ли выполнено переключение при предыдущем переключении с отвода на следующий более низкий отвод. При текущем переключении переключение выполняется в этом случае с текущего более низкого отвода снова на более высокий отвод с учетом свободного хода переключателя ступеней нагрузки.According to a possible embodiment of the invention, a third possible motion profile may describe the switching of the load stage switch in an increasing direction. In this case, before switching, it is checked whether the switch was carried out during the previous changeover from the tap to the next lower tap. During the current switching, the switching is carried out in this case from the current lower tap again to the higher tap, taking into account the free movement of the load step switch.

Согласно возможному варианту осуществления четвертый возможный профиль движения может описывать переключение переключателя ступеней нагрузки в направлении убывания. Перед переключением проверяется, было ли выполнено переключение при предыдущем переключении с отвода на следующий более высокий отвод. При текущем переключении переключение выполняется в этом случае с более высокого отвода снова на более низкий отвод с учетом свободного хода переключателя ступеней нагрузки.According to a possible embodiment, the fourth possible motion profile may describe switching of the load stage switch in a decreasing direction. Before switching, it is checked whether the switch was carried out during the previous changeover from the tap to the next higher tap. During the current switching, the switching is carried out in this case from a higher tap again to a lower tap, taking into account the free movement of the load step switch.

Профили движения выполнены таким образом, что они поворачивают приводные валы на целое кратное 180 градусам. К этому добавляется дополнительная величина угла, на которую осуществляется поворот, чтобы учитывался свободный ход передаточного механизма. В зависимости от типа переключателя и приводной системы приводной вал поворачивается в соответствии с соответствующим значением, и к нему добавляется значение свободного хода.The motion profiles are designed in such a way that they rotate the drive shafts by integral multiples of 180 degrees. To this is added an additional angle through which the rotation is made to take into account the free play of the transmission mechanism. Depending on the type of switch and drive system, the drive shaft is rotated according to the corresponding value and the free play value is added to it.

Согласно возможному дальнейшему варианту осуществления пятый профиль движения может выполняться таким образом, что профиль движения от отвода к достигаемому первому следующему более высокому отводу или к первому следующему более низкому отводу комбинируется по меньшей мере с одним дополнительным профилем движения. Благодаря комбинации может достигаться по меньшей мере один дальнейший следующий более высокий отвод или по меньшей мере один дальнейший следующий более низкий отвод. Назначение профилей движения осуществляется перед вводом в эксплуатацию приводной системы.According to a possible further embodiment, the fifth movement profile can be designed in such a way that the movement profile from the outlet to the reached first next higher outlet or to the first next lower outlet is combined with at least one additional motion profile. Thanks to the combination, at least one further next higher tap or at least one further next lower tap can be achieved. The assignment of motion profiles is carried out before commissioning of the drive system.

Текущий отвод определяется устройством управления. Определенный текущий отвод служит для выбора необходимого профиля движения или необходимых профилей движения. В отличие от общей идеи изобретения, для выбора профиля изобретения используются не только направления, но и положения переключателя ступеней нагрузки, другим словами отводы.The current tap is determined by the control device. The defined current tap serves to select the required motion profile or motion profiles. In contrast to the general idea of the invention, to select the profile of the invention, not only the directions are used, but also the positions of the load stage switch, in other words, the taps.

Каждый профиль движения образуется из двух переменных и может представляться в виде полиноминальной функции n-го порядка в двухмерной декартовой системе координат.Each motion profile is formed from two variables and can be represented as an nth order polynomial function in a two-dimensional Cartesian coordinate system.

Сохраненные профили движения могут запрашиваться из устройства управления или блока управления приводной системы.Stored motion profiles can be requested from the control unit or control unit of the drive system.

Соответствующая изобретению приводная система для переключателя ступеней нагрузки для выполнения способа включает в себя приводной вал, который соединяет приводную систему с переключателем ступеней нагрузки. Двигатель служит для приведения в движение приводного вала. Система обратной связи выполнена для того, чтобы определять положение приводного вала. На основе определенного положения генерируется сигнал обратной связи. Устройство управления выполнено для того, чтобы в зависимости от выбранного профиля движения и сигнала обратной связи воздействовать на работу двигателя.The inventive drive system for a load step changer for carrying out the method includes a drive shaft that connects the drive system to the load step changer. The engine serves to drive the drive shaft. The feedback system is designed to determine the position of the drive shaft. Based on the determined position, a feedback signal is generated. The control device is designed to influence the operation of the engine, depending on the selected motion profile and the feedback signal.

Устройство управления включает в себя блок управления и силовую часть. Силовая часть служит для энергоснабжения двигателя. По меньшей мере один профиль движения сохранен в памяти силовой части. Блок управления выбирает профиль движения, и силовая часть действует на двигатель в соответствии с профилем движения.The control device includes a control unit and a power section. The power section serves to supply energy to the engine. At least one motion profile is stored in the memory of the power unit. The control unit selects the motion profile and the power unit acts on the engine in accordance with the motion profile.

Улучшенный концепт с профилями движения основывается на той идее, что прежде чем переключатель ступеней нагрузки переключается или приводится в действие, выбирается профиль движения для приводной системы, при помощи которого выполняется переключение. При этом сначала должно устанавливаться, в каком положении (отводе) переключатель ступеней нагрузки находился до этого, и на какое положение (отвод) он должен переключаться. Таким образом, выбирается соответствующий профиль движения для приводной системы для следующего переключения.The improved concept with motion profiles is based on the idea that before the load stage switch is switched or actuated, a motion profile is selected for the drive system with which the switching is performed. In this case, it must first be established in which position (outlet) the load step switch was previously, and to which position (outlet) it should switch. In this way, the appropriate motion profile for the drive system is selected for the next shift.

Дополнительно может также устанавливаться, где находится переключатель ступеней нагрузки в ходе переключения, другими словами в каком положении или на какой ступени (отводе) он находится. Дополнение направлений переключения фактическим положением может в отдельных случаях также служить для выбора профиля движения. Благодаря выбору ориентированного на конкретный этап переключения или переключение профиля движения повышается безопасность всей системы. Кроме того, механические конструктивные элементы излишне не нагружаются. Дополнительно скорость переключения может оптимизироваться и, если возможно, даже повышаться.In addition, it can also be set where the load stage switch is located during switching, in other words in what position or in what stage (retraction) it is located. Supplementing the switching directions with the actual position can, in individual cases, also serve to select the driving profile. By selecting stage-specific switching or movement profile switching, the safety of the entire system is increased. In addition, the mechanical structural elements are not unduly loaded. Additionally, the switching speed can be optimized and, if possible, even increased.

Знание направлений переключения (прошлое направление и будущее направления) в сочетании с текущей ступенью позволяет выбирать оптимально выполненный для следующего переключения профиль движения. Механические свободные ходы, зазоры и особенности в ходе приведения в действие учитываются таким образом индивидуально.Knowledge of the switching directions (past direction and future direction) in combination with the current stage allows the selection of an optimally executed movement profile for the next switchover. Mechanical free play, clearances and features during actuation are thus taken into account individually.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления изобретения сигнал переключения вызывается необходимым для регулировки ступенчатого трансформатора регулятором напряжения, ручным вводном данных или внешним сигналом.According to at least one embodiment of the invention, the switching signal is caused by a voltage regulator necessary for regulating the step transformer, a manual input or an external signal.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления изобретения устройство управления имеет память, в которой сохранен каждый профиль движения и согласование профиля движения с этапом переключения, а также текущая ступень.According to at least one embodiment of the invention, the control device has a memory in which each motion profile and the assignment of the motion profile to the switching stage, as well as the current stage, are stored.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления изобретения устройство управления имеет блок управления и силовую часть, причем в памяти блока управления сохранено согласование профиля движения с этапом переключения и текущая ступень, а в памяти силовой части сохранены профили движения.According to at least one embodiment of the invention, the control device has a control unit and a power section, wherein the memory of the control unit stores the matching of the motion profile with the switching phase and the current stage, and the memory of the power section stores the motion profiles.

Приводная система, соответствующая улучшенному концепту, может приводить в движение приводной вал целенаправленно, другими словами в соответствии с предварительно выбранным профилем движения. Профиль движения задает не только скорость или крутящий момент. Профиль движения задает также в какой момент времени или при каком положении приводного вала какой крутящий момент или какая скорость реализуются на приводном валу. Благодаря использованию подобных профилей движения может оказываться влияние на целенаправленные участки схемы переключателя. При помощи сигнала обратной связи текущее положение приводного вала, то есть фактическое значение, сравнивается с профилем движения, то есть с расчетным значением. Тем самым система становится гибкой и безопасной.The drive system according to the improved concept can drive the drive shaft in a targeted manner, in other words according to a pre-selected motion profile. The motion profile determines more than just speed or torque. The motion profile also specifies at what point in time or at what position of the drive shaft what torque or what speed is realized on the drive shaft. By using such motion profiles, targeted areas of the switch circuit can be influenced. Using a feedback signal, the current position of the drive shaft, i.e. the actual value, is compared with the motion profile, i.e. the calculated value. This makes the system flexible and secure.

Терминология “положение приводного вала” включает в себя измеряемые величины, из которых может однозначно определяться положение приводного вала, при необходимости в пределах диапазона допуска.The terminology “drive shaft position” includes measured values from which the position of the drive shaft can be determined unambiguously, if necessary within a tolerance range.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления приводная система служит для того, чтобы приводить в движение вал переключателя, переключателя ступеней нагрузки или соответствующий компонент переключателя ступеней нагрузки. Вследствие этого переключатель ступеней нагрузки побуждается выполнять одну или несколько операций, например выполнять переключение между двумя отводами обмотки оборудования или части переключения, как например переключение нагрузки, приведение в действие селектора или приведение в действие предварительного селектора.According to at least one embodiment, the drive system serves to drive a shaft of a switch, a load step switch, or a corresponding load step switch component. Consequently, the load step switch is caused to perform one or more operations, such as switching between two winding taps of an equipment or switching part, such as load switching, selector actuation, or preselector actuation.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления приводной вал непосредственно или опосредованно, в частности через один или несколько передаточных механизмов, соединен с переключателем ступеней нагрузки, в частности с валом переключателя ступеней нагрузки.According to at least one embodiment, the drive shaft is connected directly or indirectly, in particular via one or more transmission mechanisms, to the load stage selector, in particular to the load stage selector shaft.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления приводной вал непосредственно или опосредованно, в частности через один или несколько передаточных механизмов, соединен с переключателем ступеней нагрузки, в частности с валом переключателя ступеней нагрузки.According to at least one embodiment, the drive shaft is connected directly or indirectly, in particular via one or more transmission mechanisms, to the load stage selector, in particular to the load stage selector shaft.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления приводной вал непосредственно или опосредованно, в частности через один или несколько передаточных механизмов, соединен с двигателем, в частности с валом двигателя.According to at least one embodiment, the drive shaft is connected directly or indirectly, in particular via one or more transmission mechanisms, to the engine, in particular to the engine shaft.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления положение, в частности абсолютное положение, вала двигателя соответствует положению, в частности абсолютному положению приводного вала. То есть из положения вала двигателя можно однозначно делать вывод, при необходимости в пределах диапазона допуска, о положении приводного вала.According to at least one embodiment, the position, in particular the absolute position, of the motor shaft corresponds to the position, in particular the absolute position of the drive shaft. That is, from the position of the motor shaft it is possible to unambiguously draw, if necessary within a tolerance range, the position of the drive shaft.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления воздействие включает в себя управление, регулировку, торможение, ускорение или остановку двигателя. Регулировка может включать в себя, например, регулировку положения, регулировку скорости, регулировку ускорения или регулировку крутящего момента. По меньшей мере в случае таких регулировок можно говорить о том, что приводная система представляет собой систему сервопривода.In at least one embodiment, the effect includes controlling, adjusting, braking, accelerating or stopping the engine. The adjustment may include, for example, position adjustment, speed adjustment, acceleration adjustment, or torque adjustment. At least in the case of such adjustments, the drive system can be said to be a servo drive system.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления приводная система включает в себя блок контроля, который выполнен для того, чтобы на основе сигнала обратной связи контролировать одну или несколько операций переключателя. Контроль включает в себя в частности контроль в отношении того, правильно ли, в частности в пределах ли предварительно заданных промежутков времени, выполняются отдельные операции или их части.According to at least one embodiment, the drive system includes a control unit that is configured to monitor one or more switch operations based on a feedback signal. Control includes in particular control over whether individual operations or parts thereof are carried out correctly, in particular within predetermined periods of time.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления устройство управления включает в себя блок управления и силовую часть для управляемого или регулируемого энергоснабжения двигателя. Блок управления выполнен для управления силовой частью. В силовой части сохранен по меньшей мере один профиль движения, который может образовываться из двух переменных и представляться в виде полиноминальной функции n-го порядка в двухмерной декартовой системе координат.According to at least one embodiment, the control device includes a control unit and a power section for controlled or regulated power supply to the engine. The control unit is designed to control the power unit. At least one motion profile is stored in the power part, which can be formed from two variables and represented as an nth-order polynomial function in a two-dimensional Cartesian coordinate system.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления силовая часть выполнена в виде преобразователя частоты или сервопреобразователя частоты или в виде эквивалентного электронного, в частности полностью электронного, блока для приводных машин.According to at least one embodiment, the power section is designed as a frequency converter or servo frequency converter or as an equivalent electronic, in particular fully electronic, unit for drive machines.

Согласно различным вариантам осуществления устройство управления включает в себя систему обратной связи полностью или частично.According to various embodiments, the control device includes a feedback system in whole or in part.

Абсолютное положение приводного вала может, например, сравниваться устройством управления. При существенном отклонении устройство управления может выдавать сообщение об ошибке или инициировать меру обеспечения безопасности.The absolute position of the drive shaft can, for example, be compared by a control device. If there is a significant deviation, the control device can issue an error message or trigger a safety measure.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления система обратной связи выполнена для того, чтобы выявлять положение ротора двигателя и в зависимости от положения ротора назначать значение для положения приводного вала.According to at least one embodiment, the feedback system is configured to detect the position of the motor rotor and, depending on the rotor position, assign a value to the position of the drive shaft.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления, говоря о положении ротора, речь идет об угловом диапазоне, в котором находится ротор двигателя, при необходимости в комбинации с несколькими полными оборотами ротора.According to at least one embodiment, the rotor position refers to the angular range in which the motor rotor is located, optionally in combination with several full rotations of the rotor.

В зависимости от исполнения, в частности от числа пар полюсов, ротора положение или абсолютное положение вала двигателя может тем самым точно определяться по меньшей мере до 180°, например устройством управления. Благодаря преобразованию одним или несколькими передаточными механизмами достигаемая вследствие этого точность положения приводного вала существенно больше. Оценка устройством управления соответствует в этом случае в некоторой степени функции виртуального датчика. Следовательно, также в случае полного выхода из строя датчика абсолютных значений системы обратной связи по меньшей мере аварийный режим эксплуатации может поддерживаться, и/или переключатель ступеней нагрузки может приводиться в безопасное положение.Depending on the design, in particular on the number of pole pairs, the rotor position or absolute position of the motor shaft can thereby be precisely determined up to at least 180°, for example by a control device. Thanks to the transformation by one or more transmission mechanisms, the resulting position accuracy of the drive shaft is significantly greater. The evaluation by the control device corresponds in this case to some extent to the function of a virtual sensor. Therefore, also in the event of a complete failure of the absolute value encoder of the feedback system, at least the emergency operating mode can be maintained and/or the load step switch can be brought to a safe position.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления система обратной связи включает в себя датчик абсолютных значений, который расположен и выполнен для того, чтобы регистрировать абсолютное положение приводного вала или абсолютное положение дополнительного вала, который соединен с приводным валом, и на основе зарегистрированного положения генерировать по меньшей мере один выходной сигнал. Система обратной связи выполнена для того, чтобы выявлять значение для положения приводного вала на основе по меньшей мере одного выходного сигнала.According to at least one embodiment, the feedback system includes an absolute value encoder that is located and configured to detect an absolute position of a drive shaft or an absolute position of an additional shaft that is coupled to the drive shaft, and based on the detected position, generate at least at least one output signal. The feedback system is configured to determine a value for the position of the drive shaft based on the at least one output signal.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик абсолютных значений закреплен непосредственно или опосредованно на валу двигателя, приводном валу или соединенном с ним валу.According to at least one embodiment, the absolute value encoder is attached directly or indirectly to a motor shaft, a drive shaft or a shaft connected thereto.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик абсолютных значений включает в себя многооборотный датчик угла поворота или однооборотный датчик.According to at least one embodiment, the absolute value encoder includes a multi-turn encoder or a single-turn encoder.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик абсолютных значений выполнен для того, чтобы регистрировать положение приводного вала или положение дополнительного вала посредством способа сканирования.According to at least one embodiment, the absolute value encoder is configured to detect the position of the drive shaft or the position of the additional shaft through a scanning method.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления способ сканирования включает в себя оптический, магнитный, емкостной, резистивный или индуктивный способ сканирования.According to at least one embodiment, the scanning method includes an optical, magnetic, capacitive, resistive or inductive scanning method.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления система обратной связи включает в себя комбинацию из датчика абсолютных значений и вспомогательного контакта, которые в комбинации расположены и выполнены для того, чтобы регистрировать абсолютное положение приводного вала или абсолютное положение дополнительного вала, который соединен с приводным валом, и на основе зарегистрированного положения генерировать по меньшей мере один выходной сигнал. Система обратной связи выполнена для того, чтобы выявлять значение для положения приводного вала на основе по меньшей мере одного выходного сигнала.According to at least one embodiment, the feedback system includes a combination of an absolute encoder and an auxiliary contact, which in combination are arranged and configured to sense an absolute position of a drive shaft or an absolute position of an auxiliary shaft that is coupled to the drive shaft, and based on the registered position, generate at least one output signal. The feedback system is configured to determine a value for the position of the drive shaft based on the at least one output signal.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик абсолютных значений и вспомогательный контакт закреплены непосредственно или опосредованно на валу двигателя, приводном валу или соединенном с ним валу.According to at least one embodiment, the absolute value encoder and the auxiliary contact are attached directly or indirectly to the motor shaft, the drive shaft or a shaft connected thereto.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик абсолютных значений выполнен в виде однооборотного датчика угла поворота или инкрементального датчика или виртуального датчика. Вспомогательный переключатель выполнен в виде по меньшей мере одного микропереключателя или резольвера или датчика sin/cos.According to at least one embodiment, the absolute value encoder is designed as a single-turn encoder or an incremental encoder or a virtual encoder. The auxiliary switch is made in the form of at least one microswitch or resolver or sin/cos sensor.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик абсолютных значений и вспомогательный контакт выполнены для того, чтобы регистрировать положение приводного вала или положение дополнительного вала посредством способа сканирования.According to at least one embodiment, the absolute value encoder and the auxiliary contact are configured to detect the position of the drive shaft or the position of the auxiliary shaft by means of a scanning method.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления способ сканирования включает в себя оптический, магнитный, емкостной, резистивный или индуктивный способ сканирования.According to at least one embodiment, the scanning method includes an optical, magnetic, capacitive, resistive or inductive scanning method.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления профиль движения может быть образован из двух переменных и представляться в виде полиноминальной функции n-го порядка в двухмерной декартовой системе координат.According to at least one embodiment, the motion profile can be formed from two variables and represented as an nth order polynomial function in a two-dimensional Cartesian coordinate system.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления переменными являются прямые величины или косвенные величины приводной системы, как например время, угол поворота приводного вала, ток, напряжение, скорость, крутящий момент или ускорение.According to at least one embodiment, the variables are direct quantities or indirect quantities of the drive system, such as time, drive shaft rotation angle, current, voltage, speed, torque or acceleration.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления переменная может представляться в каждом случае осью системы координат.According to at least one embodiment, the variable may be represented in each case by an axis of the coordinate system.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления устройство управления может действовать на второй двигатель.According to at least one embodiment, the control device can act on the second motor.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления устройство управления может иметь вторую силовую часть, которая действует на второй двигатель.According to at least one embodiment, the control device may have a second power section that acts on the second motor.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления устройство управления может действовать на второй двигатель таким образом, что он выполняет профиль движения фактического значения системы обратной связи первого двигателя.According to at least one embodiment, the control device can act on the second motor such that it executes a motion profile of the actual value of the first motor's feedback system.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления переключатель ступеней нагрузки имеет переключатель нагрузки и селектор, а также двойной реверсивный переключатель или реверсивный переключатель или предварительный селектор.According to at least one embodiment, the load stage switch has a load switch and a selector, as well as a double reversing switch or a reversing switch or a pre-selector.

Далее изобретение и его преимущества более подробно разъясняются на основе приложенных схематичных чертежей. Показаны:The invention and its advantages will now be explained in more detail on the basis of the accompanying schematic drawings. Shown:

фиг. 1 - привод для переключателя ступеней нагрузки, при помощи которого может осуществляться переключение между разными отводами трансформатора;fig. 1 - drive for a load step switch, which can be used to switch between different taps of the transformer;

фиг. 2 - последовательность этапов способа для приведения в действие переключателя ступеней нагрузки согласно улучшенному концепту;fig. 2 is a sequence of steps of a method for actuating a load step switch according to an improved concept;

фиг. 3 - схематичное изображение варианта осуществления переключателя ступеней нагрузки с приводной системой согласно улучшенному концепту;fig. 3 is a schematic illustration of an embodiment of a load step changer with a drive system according to an improved concept;

фиг. 4a - профиль движения для соответствующей изобретению приводной системы, который представляет собой угол поворота приводного вала в качестве функции времени; иfig. 4a is a motion profile for a drive system according to the invention, which represents the rotation angle of the drive shaft as a function of time; And

фиг. 4b - профиль движения для соответствующей изобретению приводной системы, который представляет собой крутящий момент в качестве функции угла поворота приводного вала.fig. 4b is a motion profile for a drive system according to the invention, which represents the torque as a function of the rotation angle of the drive shaft.

Для одинаковых или действующих одинаково элементов изобретения используются идентичные ссылочные позиции. Кроме того, для наглядности на отдельных фигурах изображаются только те ссылочные позиции, которые необходимы для описания соответствующей фигуры. Фигуры изображают лишь примеры осуществления изобретения, не ограничивая, однако, изобретение изображенными примерами осуществления.For identical or identically acting elements of the invention, identical reference numerals are used. In addition, for clarity, the individual figures depict only those reference numerals that are necessary to describe the corresponding figure. The figures depict only examples of implementation of the invention, without, however, limiting the invention to the illustrated examples of implementation.

Фиг. 1 показывает структурную схему взаимодействия переключателя 8 ступеней нагрузки с отводами N1, N2,…,NN регулирующей обмотки 20 трансформатора 9. Для приведения в действие селектора 18 и переключателя 17 нагрузки предусмотрен двигатель 12, который через передаточный механизм 15 действует на селектор 18 и переключатель 17 нагрузки, то есть на переключатель 8 ступеней нагрузки. Через вал 14 двигателя и приводной вал 16 двигатель 12 действует на переключатель 8 ступеней нагрузки, для того чтобы осуществлять переключение в направлении N+ возрастания с отвода NJ на следующий более высокий отвод NJ+1 или в направлении N- убывания с отвода NJ на следующий более низкий отвод NJ-1 регулирующей обмотки 20 трансформатора 9.Fig. 1 shows a block diagram of the interaction of a switch 8 load stages with taps N 1 , N 2 , ..., N N of the regulating winding 20 of the transformer 9. To actuate the selector 18 and the load switch 17, a motor 12 is provided, which, through a transmission mechanism 15, acts on the selector 18 and a load switch 17, that is, there are 8 load stages per switch. Via the motor shaft 14 and the drive shaft 16, the motor 12 acts on the 8-step load switch to effect switching in the N + increasing direction from tap N J to the next higher tap N J+1 or in the N - decreasing direction from tap N J to the next lower tap N J-1 of the regulating winding 20 of transformer 9.

Фиг. 2 показывает последовательность этапов способа для приведения в действие переключателя 8 ступеней нагрузки при помощи соответствующей изобретению приводной системы 3 (см. фиг. 3). На первом этапе 40 сначала подается на устройство 2 управления сигнал для “переключения”. Этот сигнал создается регулятором напряжения, системой контроля или посредством ручного ввода данных (здесь не изображено). То есть переключатель 8 ступеней нагрузки должен, например, приводиться в действие, для того чтобы адаптировать тем самым напряжение трансформатора 9 (см. фиг. 1). Однако возможны также юстировочные движения во время технического обслуживания, другими словами приведение в действие переключателя 8 ступеней нагрузки в режиме технического обслуживания. В устройстве 2 управления затем на следующем этапе 50 проверяется, в каком направлении (направлении N+ возрастания или направлении N- убывания) трансформатора 9 выполняется переключение, то есть на какой отвод N1, N2,…,NN или ступень. Кроме того, проверяется, с какого направления (направления N+ возрастания или направления N- убывания), то есть с какого положения или ступени, было выполнено переключение на текущее положение (отвод NJ). Порядок этих этапов произволен. На следующем этапе 60 выбирается соответствующий результату профиль 22 движения, и при помощи этого профиля 22 движения переключатель 8 ступеней нагрузки приводится в действие на следующем этапе 70.Fig. 2 shows a sequence of steps of a method for actuating a load stage switch 8 using a drive system 3 according to the invention (see FIG. 3). In a first step 40, a signal for “switching” is first supplied to the control device 2. This signal is generated by a voltage regulator, monitoring system, or manual data entry (not shown here). That is, the load step switch 8 must, for example, be actuated in order to thereby adapt the voltage of the transformer 9 (see FIG. 1). However, adjustment movements during maintenance are also possible, in other words actuating the 8-stage load switch in maintenance mode. In the control device 2, it is then checked in a next step 50 in which direction (N + increasing direction or N - decreasing direction) of the transformer 9 the switching is carried out, that is, to which tap N 1 , N 2 , ..., N N or step. In addition, it is checked from which direction (direction N + increasing or direction N - decreasing), that is, from which position or stage, the switch to the current position (retract N J ) was made. The order of these stages is arbitrary. In a next step 60, a movement profile 22 corresponding to the result is selected, and with the help of this movement profile 22, the load stage switch 8 is actuated in the next step 70.

Этот упрощенный способ позволяет приводить в действие простые переключатели 8 ступеней нагрузки лишь при помощи двух или четырех профилей 22 движения.This simplified method allows simple 8-stage load switches to be actuated using only two or four motion profiles 22.

Первый возможный профиль 22 движения описывает при этом переключение переключателя 8 ступеней нагрузки в направлении N+ возрастания, если в начале переключение было выполнено не в направлении N- убывания. Другими словами перед переключением было выполнено переключение с отвода NJ на отвод NJ+1, и теперь переключение должно выполняться с отвода NJ+1 на отвод NJ+2. Таким образом, переключение выполняется в том же направлении, то есть направлении N+ возрастания. При этом приводной вал 16 переключателя 8 ступеней нагрузки поворачивается предпочтительно на 180 градусов или же 360 градусов. Однако приводной вал 16 может также поворачиваться более чем на 360 градусов.The first possible movement profile 22 here describes the switching of the load stage switch 8 in the N + increasing direction, if the switching was not initially carried out in the N - decreasing direction. In other words, before switching, a switch was made from tap N J to tap N J+1 , and now the switching must be done from tap N J+1 to tap N J+2 . Thus, switching is performed in the same direction, that is, the N + increasing direction. In this case, the drive shaft 16 of the 8-stage load switch preferably rotates 180 degrees or 360 degrees. However, the drive shaft 16 can also rotate more than 360 degrees.

Второй возможный профиль 22 движения описывает переключение переключателя 8 ступеней нагрузки в направлении N- убывания, если в начале переключение было выполнено не в противоположном направлении переключения. Другими словами перед переключением было выполнено переключение с отвода NJ+2 на отвод NJ+1, и теперь переключение должно выполняться на отвод NJ. Таким образом, переключение выполняется в том же направлении. При этом приводной вал 16 поворачивается предпочтительно на 180 градусов или же 360 градусов. Однако приводной вал 16 может также поворачиваться более чем на 360 градусов.The second possible movement profile 22 describes the switching of the load switch 8 in the direction N - decreasing, if at the beginning the switching was not carried out in the opposite switching direction. In other words, before switching, a switch was made from tap N J+2 to tap N J+1 , and now the switch must be made to tap N J. Thus, the switching is carried out in the same direction. In this case, the drive shaft 16 rotates preferably 180 degrees or 360 degrees. However, the drive shaft 16 can also rotate more than 360 degrees.

Если, например, в переключателе 8 ступеней нагрузки смонтированы механизмы свободного хода (не изображены), которые имеют значение при смене с направления N- убывания на направление N+ возрастания или наоборот (то есть с первого направления переключения на второе направление переключения, причем оно противоположно первому направлению переключения), эти механизмы свободного хода должны учитываться при переключении. Эти механизмы свободного хода являются компонентами механических систем переключателя 8 ступеней нагрузки, например ввиду дожимных устройств они установлены в пружинном накопителе энергии или в селекторе 18. Для этого сохраняется третий и четвертый профиль 22 движения в устройстве 2 управления. Этот профиль 22 движения имеет характеристики, которые отличаются от характеристик первого или второго профиля 22 движения. Например, приводной вал 16 поворачивается при третьем и четвертом профиле 22 движения на большее количество градусов, чем при первом и втором профиле 22 движения прежнего переключения. При переключении, которое выполняется при помощи поворота приводного вала на 180 градусов, в расчет должна включаться величина, которая учитывает механизм свободного хода. Приводная система 3 поворачивает приводной вал 16 в этом случае более чем лишь на 180 градусов. При этом доля от механизма свободного хода прибавляется к базовой величине, которая необходима для выполнения переключения. Если последующее переключение должно снова происходить в том же направлении (направлении N+ возрастания или направлении N- убывания), используется соответствующий профиль 22 движения.If, for example, the 8-stage load switch has freewheel mechanisms (not shown), which are important when changing from the N - decreasing direction to the N + increasing direction or vice versa (that is, from the first switching direction to the second switching direction, and it is opposite first shift direction), these freewheel mechanisms must be taken into account when shifting. These freewheel mechanisms are components of the mechanical systems of the load switch 8, for example, due to booster devices, they are installed in the spring energy store or in the selector 18. For this purpose, the third and fourth movement profile 22 is stored in the control device 2. This motion profile 22 has characteristics that differ from those of the first or second motion profile 22. For example, the drive shaft 16 rotates during the third and fourth motion profiles 22 by a greater number of degrees than during the first and second motion profiles 22 of the previous shift. When switching, which is performed by rotating the drive shaft 180 degrees, the calculation must include a value that takes into account the freewheel mechanism. The drive system 3 rotates the drive shaft 16 in this case by more than only 180 degrees. In this case, the share from the freewheel mechanism is added to the base value, which is necessary to perform the switch. If subsequent switching is to occur again in the same direction (N + increasing direction or N− decreasing direction), the corresponding motion profile 22 is used.

Первый и второй или третий и четвертый профили 22 движения могут быть выполнены идентичным за исключением своих знаков. Принципиально профили 22 движения могут отличаться друг от друга каждой переменной. Они могут проходить, например, быстрее или медленнее. Они могут быть частично идентичны друг другу, однако они могут дополняться дополнительным участком.The first and second or third and fourth movement profiles 22 can be made identical except for their signs. Fundamentally, the motion profiles 22 can differ from each other by each variable. They can pass, for example, faster or slower. They may be partially identical to each other, but they can be supplemented with an additional section.

Подводя итог, профиль 22 движения выбирается на основе направления (направления N+ возрастания или направления N- убывания) последнего переключения и направления (направления N+ возрастания или направления N- убывания) следующего переключения.To summarize, the motion profile 22 is selected based on the direction (N + increasing direction or N - decreasing direction) of the last switch and the direction (N + increasing direction or N - decreasing direction) of the next switch.

Однако в случае более сложных переключателей 8 ступеней нагрузки должно также учитываться фактическое положение или ступень отвода, в котором находится переключатель 8 ступеней нагрузки. В устройстве 2 управления в этом случае дополнительно на этапе 50 проверяется, в каком положении или ступени отвода переключатель 8 ступеней нагрузки находится в данный момент. Кроме того, проверяется, на какое положение или на какой отвод должно выполняться переключение, и с какого положения или отвода было выполнено переключение на текущее положение. Порядок этих этапов произволен. На следующем этапе 60 выбирается соответствующий результату профиль 22 движения, и при помощи этого профиля 22 движения переключатель 8 ступеней нагрузки приводится в действие на следующем этапе 70.However, in the case of more complex 8-step load switches, the actual position or tapping stage in which the 8-step load switch is located must also be taken into account. In this case, the control device 2 additionally checks in step 50 which position or tapping stage the load stage switch 8 is currently in. In addition, it is checked to which position or tap the switch is to be made, and from which position or tap the switch was made to the current position. The order of these stages is arbitrary. In a next step 60, a movement profile 22 corresponding to the result is selected, and with the help of this movement profile 22, the load stage switch 8 is actuated in the next step 70.

Здесь может быть также предусмотрен пятый профиль 22 движения. Он может быть необходим при так называемых проходных положениях переключателя 8 ступеней нагрузки или при выполненных асимметрично переключателях 8 ступеней нагрузки. В этом случае устройство 2 управления обнаруживает, что следующее положение является так называемым проходным положением. То есть на достигаемом при помощи профиля 22 движении первом отводе NJ+1 или NJ-1 не должна осуществляться остановка. Выбранный и достигаемый отвод NJ+X или NJ-X (X - это величина равная или большая 2) может достигаться только при помощи по меньшей мере одного дополнительного профиля 22 движения. Обнаружение подобного переключения осуществляется благодаря тому, что этап переключения с определенного отвода NJ на другой определенный отвод NJ+X или NJ-X или направление переключения (направлении N+ возрастания или направлении N- убывания) согласовывается по меньшей мере с одним дополнительным профилем 22 движения. Это согласование имеет место пред вводом в эксплуатацию приводной системы 3 и сохранено в памяти 50 устройства 2 управления или блока 10 управления. Также этот профиль 22 движения отличается своими характеристиками от первого и второго профиля 22 движения. В случае так называемого проходного положения приводной вал 16 должен поворачиваться во много раз больше, чем при нормальном переключении (с текущего отвода NJ на отвод NJ+1 или NJ-1) переключателя 8 ступеней нагрузки. Этот профиль 22 движения согласован таким образом с определенным переключением между двумя определенными отводами NJ и NJ+X или NJ и NJ-X.A fifth movement profile 22 may also be provided here. It may be necessary for so-called through positions of the 8-stage load switch or for asymmetrically designed 8-stage load switches. In this case, the control device 2 detects that the next position is a so-called through position. That is, on the movement achieved with the help of profile 22, the first bend N J+1 or N J-1 should not be stopped. The selected and achieved withdrawal N J+X or N JX (X is a value equal to or greater than 2) can only be achieved using at least one additional movement profile 22 . Detection of such a switch is achieved due to the fact that the switching step from a certain tap N J to another defined tap N J+X or N JX or the switching direction (N + increasing direction or N - decreasing direction) is coordinated with at least one additional movement profile 22 . This coordination takes place before the drive system 3 is put into operation and is stored in the memory 50 of the control device 2 or the control unit 10. Also, this motion profile 22 differs in its characteristics from the first and second motion profiles 22. In the case of the so-called through position, the drive shaft 16 must rotate many times more than during normal switching (from the current tap NJ to tap NJ+1 or NJ-1 ) of the 8-stage load switch. This motion profile 22 is thus matched to a specific switching between two specific taps NJ and NJ+X or NJ and NJX .

Принципиально он допускает комбинацию из определения направлений переключения (прошедшего и будущего) и фактического положения или ступени, для того чтобы выбирать и выполнять прямо ориентированный на это переключение профиль 22 движения.In principle, it allows a combination of determining the switching directions (past and future) and the actual position or step, in order to select and execute a movement profile 22 directly oriented towards this switching.

Фиг. 3 показывает схематичное изображение примерного варианта осуществления приводной системы 3 для переключателя 8 ступеней нагрузки. Приводная система 3 соединена через приводной вал 16 с переключателем 8 ступеней нагрузки. Приводная система 3 содержит двигатель 12, который через вал 14 двигателя и опционально передаточный механизм 15 может приводить в движение приводной вал 16. Устройство 2 управления приводной системы 3 включает в себя силовую часть 11, которая содержит, например, преобразователь частоты (не изображен) для управляемого или регулируемого энергоснабжения двигателя 12. Блок 10 управления соединен для управления силовой частью 11, например через шину 19. Приводная система 3 имеет систему 13 датчиков, которая служит в качестве системы 4 обратной связи или является частью системы 4 обратной связи и соединена с силовой частью 11 (не изображено). Далее система 13 датчиков непосредственно или опосредованно соединена с приводным валом 16 (не изображено).Fig. 3 shows a schematic diagram of an exemplary embodiment of a drive system 3 for a load switch 8. The drive system 3 is connected via a drive shaft 16 to an 8-stage load switch. The drive system 3 comprises a motor 12, which, via a motor shaft 14 and optionally a transmission mechanism 15, can drive a drive shaft 16. The control device 2 of the drive system 3 includes a power section 11, which contains, for example, a frequency converter (not shown) for controlled or adjustable power supply to the motor 12. The control unit 10 is connected to control the power section 11, for example via a bus 19. The drive system 3 has a sensor system 13 that serves as a feedback system 4 or is part of a feedback system 4 and is connected to the power section 11 (not shown). Further, the sensor system 13 is directly or indirectly connected to the drive shaft 16 (not shown).

Система 13 датчиков выполнена для того, чтобы регистрировать по меньшей мере одно первое значение для положения, в частности углового положения, например абсолютного углового положения приводного вала 16. Для этого система 13 датчиков может включать в себя, например, датчик абсолютных значений, в частности многооборотный датчик абсолютных значений, который закреплен на приводном валу 16, валу 14 двигателя или на другом валу, положение которого однозначно связано с абсолютным положением приводного вала 16. Положение приводного вала 16 может однозначно определяться из положения вала 14 двигателя, например через передаточное отношение передаточного механизма 15.The sensor system 13 is designed to register at least one first value for a position, in particular an angular position, for example the absolute angular position of the drive shaft 16. For this purpose, the sensor system 13 may include, for example, an absolute value sensor, in particular a multi-turn an absolute value sensor that is mounted on the drive shaft 16, the engine shaft 14, or another shaft whose position is uniquely related to the absolute position of the drive shaft 16. The position of the drive shaft 16 can be uniquely determined from the position of the engine shaft 14, for example through the gear ratio of the gear mechanism 15 .

Система 4 обратной связи выполнена для того, чтобы регистрировать значение для положения приводного вала 16.The feedback system 4 is configured to register a value for the position of the drive shaft 16.

Устройство 2 управления, в частности блок 11 управления и/или силовая часть 12, выполнены для того, чтобы регулировать или управлять двигателем 12 в зависимости от сигнала обратной связи, который генерирует система 4 обратной связи на основе значения.The control device 2, in particular the control unit 11 and/or the power part 12, is designed to regulate or control the motor 12 depending on the feedback signal that the value-based feedback system 4 generates.

Силовая часть 11 имеет память 5 с сохраненными профилями 22 движения. Система 13 датчиков, которая используется в качестве системы 4 обратной связи, передает на силовую часть 11 положение вала 16 и контролирует тем самым, правильно ли выполняет приводной вал 16 профиль 22 движения или соблюдает ли приводной вал 16 заданные параметры.The power section 11 has a memory 5 with stored movement profiles 22 . The sensor system 13, which is used as a feedback system 4, transmits to the power section 11 the position of the shaft 16 and thereby monitors whether the drive shaft 16 is correctly executing the movement profile 22 or whether the drive shaft 16 is complying with the specified parameters.

В силовой части 11 сохранены несколько профилей 22 движения. Блоком 11 управления выбирается один из профилей 22 движения на основе описанного на фиг. 1 способа.In the power section 11, several movement profiles 22 are stored. The control unit 11 selects one of the motion profiles 22 based on the one described in FIG. 1 way.

Фиг. 4a и 4b показывают возможные профили 22 движения двигателя 12 для манипуляции по переключению переключателя 8 ступеней нагрузки. Здесь в качестве примера показаны профили 22 движения в каждом случае в виде полиноминальной функцией n-го порядка с двумя переменными, которые нанесены на двухмерную декартову систему 21 координат. У показанного на фиг. 4a профиля 22 движения, на X-ось 24 нанесено время t, другими словами, как долго приводной вал 16 приводит в действие двигатель 12. На Y-ось 25 нанесен угол ω поворота приводного вала 16. Нанесенные на фиг. 4a на оси 24, 25 величины являются лишь примерами и не должны пониматься как ограничение изобретения. Нанесенные на X-ось 24 и Y-ось 25 переменные могут быть прямыми величинами или косвенными величинами приводной системы 3. Прямыми величинами могут быть, например, время t, угол поворота ω приводного вала 16, ток или напряжение. Косвенными величинами могут быть скорость, крутящий момент, ускорение или тому подобное.Fig. 4a and 4b show possible motion profiles 22 of the motor 12 for manipulating the switching of the load stage switch 8. Here, by way of example, motion profiles 22 are shown in each case as an nth order polynomial function with two variables, which are plotted on a two-dimensional Cartesian coordinate system 21. In the one shown in FIG. 4a of the motion profile 22, the X-axis 24 is marked with the time t, in other words, how long the drive shaft 16 drives the motor 12. The Y-axis 25 is marked with the rotation angle ω of the drive shaft 16. Plotted in FIG. 4a on axis 24, 25 the values are only examples and should not be understood as limiting the invention. The variables plotted on the X-axis 24 and Y-axis 25 can be direct quantities or indirect quantities of the drive system 3. The direct quantities can be, for example, time t, rotation angle ω of the drive shaft 16, current or voltage. Indirect quantities can be speed, torque, acceleration or the like.

Фиг. 4b показывает возможный профиль 22 движения двигателя 12 для манипуляции по переключению переключателя 1. Здесь косвенная величина крутящего момента M(t) нанесена как функция угла ω поворота и изображена в виде полиноминальной функции n-го порядка. У показанного на фиг. 4b профиля 22 движения, на X-ось 24 нанесен угол ω поворота. На Y-ось 25 нанесен действующий на приводной вал 16 крутящий момент M(t).Fig. 4b shows a possible motion profile 22 of the motor 12 for a shift manipulation of the switch 1. Here, the indirect torque value M(t) is plotted as a function of the rotation angle ω and plotted as an nth order polynomial function. In the one shown in FIG. 4b of the motion profile 22, the rotation angle ω is plotted on the X-axis 24. The torque M(t) acting on the drive shaft 16 is applied to the Y-axis 25.

Профиль 22 движения задает расчетное значение, которое должен выполнять приводной вал 16. При выполнении профиля 22 движения фактическое значение, которое регистрируется системой 4 обратной связи, может иметь отклонение от расчетного значения. В зависимости от возможного заданного отклонения фактического значения от расчетного значения воздействие на двигатель 16 может либо прерываться, либо продолжаться. Отклонение может либо устанавливаться вручную, либо выявляться посредством процесса обучения.The motion profile 22 specifies a design value that the drive shaft 16 must perform. When the motion profile 22 is executed, the actual value that is recorded by the feedback system 4 may deviate from the design value. Depending on the possible predetermined deviation of the actual value from the calculated value, the effect on the motor 16 can either be interrupted or continued. The deviation can either be set manually or detected through a learning process.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙLIST OF REFERENCE POSITIONS

2 устройство управления2 control device

3 приводная система3 drive system

4 система обратной связи4 feedback system

5 память5 memory

8 переключатель ступеней нагрузки8 load stages switch

9 трансформатор9 transformer

10 блок управления10 control unit

11 силовая часть11 power section

12 двигатель12 engine

13 система датчиков13 sensor system

14 вал двигателя14 motor shaft

15 передаточный механизм15 gear mechanism

16 приводной вал16 drive shaft

17 переключатель нагрузки17 load switch

18 селектор18 selector

19 шина19 tire

20 регулирующая обмотка20 control winding

21 декартова система координат21 Cartesian coordinate systems

22 профиль движения22 motion profile

24 X-ось24 X-axis

25 Y-ось25 Y-axis

40 этап Stage 40

50 этап Stage 50

60 этап Stage 60

70 этап Stage 70

N+ направление возрастанияN + increasing direction

N- направление убыванияN - descending direction

N1, N2,…,NN отвод N 1 , N 2 ,…,N N outlet

T времяT time

M(t) крутящий моментM(t) torque

ω угол поворотаω rotation angle

Claims (30)

1. Способ выполнения переключения переключателя (8) ступеней нагрузки посредством приводной системы (3), причем приводная система (3) включает в себя по меньшей мере один двигатель (12), который воздействует на приводной вал (16), устройство (2) управления и систему (13) датчиков, которая непосредственно или опосредованно соединена с приводным валом (16);1. A method for switching a switch (8) of load stages by means of a drive system (3), wherein the drive system (3) includes at least one motor (12) that acts on the drive shaft (16), control device (2) and a sensor system (13) that is directly or indirectly connected to the drive shaft (16); отличающийся следующими этапами:characterized by the following stages: - на первом этапе (40) устройством (2) управления принимают сигнал для переключения переключателя (8) ступеней нагрузки;- at the first stage (40), the control device (2) receives a signal to switch the load stage switch (8); - на втором этапе (50) посредством устройства (2) управления определяют, было ли выполнено переключение с направления (N+) возрастания или направления (N-) убывания на текущий отвод (NJ), и выполняется ли переключение в направлении (N+) возрастания или направлении (N-) убывания на следующий отвод (NJ+1, NJ-1);- in the second stage (50), by means of the control device (2), it is determined whether switching has been performed from the direction (N + ) of increasing or direction (N - ) decreasing to the current tap (N J ), and whether switching is performed in the direction (N + ) increasing or decreasing direction (N - ) to the next tap (N J+1 , N J-1 ); - на третьем этапе (60), на основе определения на втором этапе (50), выбирают один из нескольких профилей (22) движения для приводной системы (3) переключателя (8) ступеней нагрузки, на основе которого выполняют переключение; и- at the third stage (60), based on the determination at the second stage (50), one of several motion profiles (22) is selected for the drive system (3) of the load stage switch (8), on the basis of which the switching is performed; And - на четвертом этапе (70) переключение выполняют и контролируют посредством приводной системы (3) на основе выбранного профиля (22) движения.- in the fourth stage (70), the switching is performed and controlled by the drive system (3) based on the selected movement profile (22). 2. Способ по п. 1, причем несколько профилей (22) движения сохраняют в устройстве (2) управления.2. Method according to claim 1, wherein several motion profiles (22) are stored in the control device (2). 3. Способ по п. 1 или 2, причем первый возможный профиль (22) движения описывает переключение переключателя (8) ступеней нагрузки в направлении (N+) возрастания, причем перед переключением определяют, было ли выполнено переключение с отвода (NJ) на следующий более высокий отвод (NJ+1), и при текущем переключении переключают со следующего более высокого отвода (NJ+1) на следующий еще более высокий отвод (NJ+2).3. Method according to claim 1 or 2, wherein the first possible movement profile (22) describes the switching of the load stage switch (8) in the direction of (N + ) increasing, and before switching it is determined whether the switch has been made from the tap (N J ) to the next higher tap (N J+1 ), and during the current switching, switch from the next higher tap (N J+1 ) to the next even higher tap (N J+2 ). 4. Способ по п. 1 или 2, причем второй возможный профиль (22) движения описывает переключение переключателя (8) ступеней нагрузки в направлении (N-) убывания, причем перед переключением определяют, было ли выполнено переключение с отвода (NJ+2) на следующий более низкий отвод (NJ+1), и при текущем переключении проверяют, выполняется ли переключение со следующего более низкого отвода (NJ+1) на еще более низкий отвод (NJ).4. The method according to claim 1 or 2, wherein the second possible movement profile (22) describes the switching of the load stage switch (8) in the direction (N - ) of decreasing, and before switching it is determined whether switching has been performed from the tap (N J+2 ) to the next lower tap (N J+1 ), and during the current switching it is checked whether the switch is made from the next lower tap (N J+1 ) to an even lower tap (N J ). 5. Способ по п. 3 или 4, причем посредством профилей (22) движения приводной вал (16) поворачивают на целое кратное 180°.5. Method according to claim 3 or 4, whereby by means of the movement profiles (22) the drive shaft (16) is rotated by an integral multiple of 180°. 6. Способ по п. 1, причем третий возможный профиль (22) движения описывает переключение переключателя (8) ступеней нагрузки в направлении (N+) возрастания, причем перед переключением проверяют, было ли выполнено переключение с отвода (NJ+1) на следующий более низкий отвод (NJ), и при текущем переключении проверяют, выполняется ли переключение снова на следующий более высокий отвод (NJ+1) с отвода (NJ) с учетом свободного хода переключателя (8) ступеней нагрузки.6. The method according to claim 1, wherein the third possible movement profile (22) describes the switching of the load stage switch (8) in the direction of (N + ) increasing, and before switching it is checked whether the switch has been made from the tap (N J+1 ) to the next lower tap (N J ), and during the current switching, it is checked whether the switch is performed again to the next higher tap (N J+1 ) from the tap (N J ), taking into account the free movement of the load stage switch (8). 7. Способ по п. 1, причем четвертый возможный профиль (22) движения описывает переключение переключателя (8) ступеней нагрузки в направлении (N-) убывания, причем перед переключением проверяют, было ли выполнено переключение с отвода (NJ+1) на следующий более высокий отвод (NJ+2), и при текущем переключении проверяют, выполняется ли переключение снова на следующий более низкий отвод (NJ+1) с отвода (NJ+2) с учетом свободного хода переключателя (8) ступеней нагрузки.7. The method according to claim 1, wherein the fourth possible movement profile (22) describes the switching of the load stage switch (8) in the direction of (N - ) decreasing, and before switching it is checked whether the switching has been performed from the tap (N J+1 ) to next higher tap (N J+2 ), and during the current switching, check whether switching is performed again to the next lower tap (N J+1 ) from tap (N J+2 ) taking into account the free movement of the switch (8) load stages . 8. Способ по п. 6 или 7, причем посредством профилей (22) движения приводной вал (16) поворачивают на целое кратное 180° плюс дополнительная величина угла, для того чтобы учитывать свободный ход передаточного механизма (15) переключателя (8) ступеней нагрузки.8. Method according to claim 6 or 7, whereby by means of the movement profiles (22) the drive shaft (16) is rotated by an integral multiple of 180° plus an additional angle value in order to take into account the free movement of the transmission mechanism (15) of the load stage switch (8) . 9. Способ по п. 1, причем пятый профиль (22) движения выполняется таким образом, что профиль (22) движения от отвода (NJ) к достигаемому первому следующему более высокому отводу (NJ+1) или к первому следующему более низкому отводу (NJ-1) комбинируют по меньшей мере с одним дополнительным профилем (22) движения, для того чтобы достигать по меньшей мере одного дальнейшего следующего более высокого отвода (NJ+X) или по меньшей мере одного дальнейшего следующего более низкого отвода (NJ-X), причем назначение профилей (22) движения осуществляют перед вводом в эксплуатацию приводной системы (3).9. The method according to claim 1, wherein the fifth movement profile (22) is carried out in such a way that the movement profile (22) from the bend (N J ) to the first next higher bend (N J+1 ) or to the first next lower one is reached bend (N J-1 ) is combined with at least one additional motion profile (22) in order to achieve at least one further next higher bend (N J+X ) or at least one further next lower bend ( N JX ), and the assignment of movement profiles (22) is carried out before putting the drive system (3) into operation. 10. Способ по любому из пп. 1-9, причем текущий отвод (NJ) определяется устройством (2) управления и служит для выбора необходимого профиля (22) движения.10. Method according to any one of paragraphs. 1-9, and the current tap (N J ) is determined by the control device (2) and serves to select the required movement profile (22). 11. Способ по любому из пп. 1-10, причем каждый профиль (22) движения образован из двух переменных и может представляться в виде полиноминальной функции n-го порядка в двухмерной декартовой системе (21) координат.11. Method according to any one of paragraphs. 1-10, and each motion profile (22) is formed from two variables and can be represented as a polynomial function of the nth order in a two-dimensional Cartesian coordinate system (21). 12. Способ по любому из пп. 1-11, причем сохраненные профили (22) движения запрашивают из устройства (2) управления или силовой части (11) приводной системы (3).12. Method according to any one of paragraphs. 1-11, wherein the stored motion profiles (22) are requested from the control device (2) or the power part (11) of the drive system (3). 13. Приводная система (3) для переключателя (8) ступеней нагрузки для выполнения способа по любому из пп. 1-12, включающая в себя:13. Drive system (3) for load stage switch (8) for performing the method according to any one of claims. 1-12, including: - приводной вал (16), который соединяет приводную систему (3) с переключателем (8) ступеней нагрузки;- drive shaft (16), which connects the drive system (3) with the load stage switch (8); - двигатель (12) для приведения в движение приводного вала (16);- motor (12) for driving the drive shaft (16); - систему (4) обратной связи, которая выполнена для того, чтобы определять положение приводного вала (16) и на основе этого положения генерировать сигнал обратной связи; и- a feedback system (4), which is designed to determine the position of the drive shaft (16) and, based on this position, generate a feedback signal; And - устройство (10) управления, которое выполнено для того, чтобы в зависимости от выбранного профиля (22) движения и сигнала обратной связи воздействовать на работу двигателя (12),- control device (10), which is designed to influence the operation of the engine (12), depending on the selected motion profile (22) and the feedback signal, отличающаяся тем, чтоcharacterized in that устройство (10) управления выполнено и сформировано для того, чтобы выполнять этапы по п. 1.the control device (10) is designed and formed in order to carry out the steps of claim 1. 14. Приводная система (3) по п. 13, причем устройство (2) управления включает в себя блок (10) управления и силовую часть (11), причем силовая часть (11) служит для энергоснабжения двигателя (12), и упомянутый по меньшей мере один профиль (22) движения сохранен в памяти (5) силовой части (11), и блок (10) управления выбирает профиль (22) движения, и силовая часть (11) действует на двигатель (12) в соответствии с профилем (22) движения.14. Drive system (3) according to claim 13, wherein the control device (2) includes a control unit (10) and a power part (11), wherein the power part (11) serves to supply power to the motor (12), and the said at least one motion profile (22) is stored in the memory (5) of the power unit (11), and the control unit (10) selects the motion profile (22), and the power unit (11) acts on the motor (12) in accordance with the profile ( 22) movements. 15. Приводная система (3) по п. 13 или 14, причем система (4) обратной связи включает в себя систему (13) датчиков, которая выполнена и расположена для того, чтобы регистрировать положение по меньшей мере приводного вала (16).15. Drive system (3) according to claim 13 or 14, wherein the feedback system (4) includes a sensor system (13) which is configured and arranged to detect the position of at least the drive shaft (16). 16. Приводная система (3) по п. 15, причем система датчиков (13) включает в себя датчик абсолютных значений и вспомогательный контакт, которые в комбинации расположены и выполнены для того, чтобы регистрировать абсолютное положение по меньшей мере упомянутого одного приводного вала (16).16. The drive system (3) according to claim 15, wherein the sensor system (13) includes an absolute value sensor and an auxiliary contact, which in combination are located and configured to detect the absolute position of at least said one drive shaft (16 ). 17. Приводная система (3) по п. 16, причем датчик абсолютных значений и вспомогательный контакт закреплены непосредственно или опосредованно на валу (14) двигателя, приводном валу (16) или соединенном с ним валу.17. The drive system (3) according to claim 16, wherein the absolute value encoder and the auxiliary contact are attached directly or indirectly to the motor shaft (14), the drive shaft (16) or a shaft connected thereto. 18. Приводная система (3) по п. 16, причем датчик абсолютных значений выполнен в виде однооборотного датчика угла поворота, или инкрементального датчика, или виртуального датчика угла поворота, и вспомогательный переключатель выполнен в виде по меньшей мере одного микропереключателя, или резольвера, или датчика sin/cos.18. The drive system (3) according to claim 16, wherein the absolute value encoder is made in the form of a single-turn encoder, or an incremental encoder, or a virtual encoder, and the auxiliary switch is made in the form of at least one microswitch, or a resolver, or sin/cos sensor 19. Приводная система (3) по любому из пп. 16-18, причем датчик абсолютных значений и вспомогательный контакт выполнены для того, чтобы регистрировать положение приводного вала (16) или положение дополнительного вала посредством сканирования.19. Drive system (3) according to any one of claims. 16-18, wherein the absolute encoder and the auxiliary contact are configured to detect the position of the drive shaft (16) or the position of the auxiliary shaft by scanning.
RU2021134372A 2019-05-15 2020-04-23 Method for performing switching of load stage switch by means of driving system and driving system for load stage switch RU2809179C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019112715.7 2019-05-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021134372A RU2021134372A (en) 2023-06-15
RU2809179C2 true RU2809179C2 (en) 2023-12-07

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94045928A (en) * 1992-04-30 1996-09-10 Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх (De) Step switch with motor drive
WO2000036621A1 (en) * 1998-12-16 2000-06-22 Abb Ab Operating device for driving and controlling an electrical switching apparatus
RU2431884C2 (en) * 2006-08-25 2011-10-20 Абб Текнолоджи Лтд Electric motor for on-load tap changer
WO2012135209A1 (en) * 2011-03-27 2012-10-04 Abb Technology Ag Tap changer with an improved drive system
US9412527B2 (en) * 2010-08-18 2016-08-09 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh On-load tap changer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94045928A (en) * 1992-04-30 1996-09-10 Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх (De) Step switch with motor drive
WO2000036621A1 (en) * 1998-12-16 2000-06-22 Abb Ab Operating device for driving and controlling an electrical switching apparatus
RU2431884C2 (en) * 2006-08-25 2011-10-20 Абб Текнолоджи Лтд Electric motor for on-load tap changer
US9412527B2 (en) * 2010-08-18 2016-08-09 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh On-load tap changer
WO2012135209A1 (en) * 2011-03-27 2012-10-04 Abb Technology Ag Tap changer with an improved drive system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9970538B2 (en) Method for controlling an electromechanical interface device
CN101261501A (en) Method for operating controlled machines
CN104702167A (en) Control apparatus and shift-by-wire system having the same
CN104702192A (en) Control apparatus and shift-by-wire system having the same
DK2598775T3 (en) LINEAR ACTUATOR
US11894204B2 (en) Switch assembly with drive system
KR102744625B1 (en) Driving system for a switch and method of driving the switch
US12176140B2 (en) Method for carrying out a switchover of an on-load tap changer using a drive system, and drive system for an on-load tap changer
RU2809179C2 (en) Method for performing switching of load stage switch by means of driving system and driving system for load stage switch
JP7690400B2 (en) Operating system for a switch and method for operating a switch
AU2021367835A1 (en) Method for starting up an actuator
RU2815269C2 (en) Drive system for switch and method of actuating switch
KR102744675B1 (en) Switch assembly having actuation system and method for actuating the switch
US12087538B2 (en) Method for carrying out a switchover of a switch, and drive system for a switch
RU2817402C2 (en) Method of performing switch switching and drive system for switch
RU2809703C2 (en) Driving system for switch and method for activating switch
JP2005042292A (en) Method for operation of fast running knitting machine
JP7567493B2 (en) Control system, programmable controller, and motion control module
HK40062054B (en) Method for carrying out a switchover of an on-load tap changer using a drive system, and drive system for an on-load tap changer
JP3589949B2 (en) Torque control device for electric actuator for valve drive
HK40060305A (en) Switch assembly with drive system and method for driving a switch
RU2021134366A (en) DRIVE SYSTEM FOR SWITCH AND METHOD FOR ACTIVATED SWITCH
JPS625623A (en) On-load tap changer
JPH02254959A (en) Linear actuator and method of control same
JPH0218569B2 (en)