DE19809712A1 - Drehzahlvariable Antriebseinrichtung für Asynchronmaschinen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine drehzahlvariable Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Induktionsmaschinen bzw. Asynchron-Motoren mittels eines Wechselrichters ausgelegt ist und einen Antrieb mit variabler Drehzahl ermöglicht.

In Fig. 17 ist ein Blockschaltbild einer typischen, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebsein­ richtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Induktionsmaschinen bzw. Asyn­ chronmaschinen oder asynchronen Motoren ausgelegt ist und zum Stand der Technik rechnet.

Wie in Fig. 17 gezeigt ist, ist die herkömmliche, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrich­ tung mit einem Wechselrichter 1, Induktionsmaschinen bzw. Asynchronmaschinen 2 (2 ₁ bis 2 _N), Stromdetektoren 3 (3 _U, 3 _V, 3 _W), Drehzahldetektoren 4 (4 ₁ bis 4 _N), einer Einrichtung 5 zum Drehen eines erfaßten Stromvektors bzw. des Vektors des erfaßten Stroms, einer zur Ermittlung einer Referenz-Winkelfrequenz vorgesehenen Ermittlungseinrichtung bzw. Berechnungseinrich­ tung 6, einer Ermittlungseinrichtung 8 ₃ zur Ermittlung einer Referenz-Schlupf-Winkelfrequenz, einer Ermittlungseinrichtung 9 zur Ermittlung eines Referenz-Magnetisierungsstroms, Amplitu­ denberechnungseinrichtungen 30 ₁ und 30 ₂, einer proportional und integral arbeitenden Einrich­ tung bzw. einem Proportional-Integral-Umsetzer 31, einem Addierer 12 ₆, einem Integrator 13, einem Multiplizierer 14 und einer Dreheinrichtung 15 ₂ zum Drehen eines Referenz-Spannungsvek­ tors versehen.

Die in Fig. 17 gezeigte, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung arbeitet in folgender Weise.

Die Arbeitseinrichtung bzw. Ermittlungseinrichtung 9 zum Ermitteln des Referenz-Magnetisie­ rungsstroms ermittelt den Referenzwert i_M* eines Magnetisierungsstroms gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung 1 in Abhängigkeit von dem an sie angelegten Referenzwert Φ_1* eines primären Magnetflusses (Primär-Magnetfluß):

i_M* = (N.Φ₁*)/L₁ (1)

Hierbei bezeichnet L₁ die primäre Induktion bzw. Induktivität je Asynchronmaschine, während N die Anzahl von Asynchronmaschinen bezeichnet.

Die zum Drehen des erfaßten Stromvektors vorgesehene Einrichtung 5 bewirkt eine Transforma­ tion zwischen dem dreiphasigen System (System mit drei Phasen) und dem zweiphasigen System (System mit zwei Phasen) gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung 2 in Abhän­ gigkeit von einem Referenz-Phasenwert θ* und den erfaßten Stromwerten i_U, i_V und i_W, die durch die Stromdetektoren 3 erfaßt worden sind:

Die Amplitudenberechnungseinrichtung 30 ₁ berechnet die Stromamplitude I des erfaßten Stroms auf der Grundlage der nachfolgend angegebenen Gleichung 3. Weiterhin berechnet die Amplitu­ denberechnungseinrichtung 30 ₂ eine Referenz-Stromamplitude bzw. Stromsollamplitude I* auf der Grundlage der nachfolgend angegebenen Gleichung 4 in Abhängigkeit von dem an sie angelegten Referenzmagnetisierungsstromwert bzw. Magnetisierungsstromsollwert i_M* und dem ebenfalls an sie angelegten Referenz-Magnetisierungsstromwert bzw. Magnetisierungsstromsollwert i_T*.

I = √(i_1d ² + i_1q ²) (3)

I* = √(i_M*² + i_T*²) (4)

Die Berechnungseinrichtung 6 zur Berechnung der Referenz-Winkelfrequenz bzw. Sollwinkelfre­ quenz gibt in dem Motorbetrieb bzw. beim antreibenden Zustand die Rotor-Winkelfrequenz derjenigen Asynchronmaschine, deren Drehzahl am geringsten ist, als eine Referenzwinkelfre­ quenz bzw. Sollwinkelfrequenz ω_R ab, wohingegen sie in dem regenerativen Betrieb bzw. Generatorbetrieb als Referenz-Winkelfrequenz bzw. Sollwinkelfrequenz ω_R die Rotor-Winkelfre­ quenz derjenigen Asynchronmaschine abgibt, deren Drehzahl am höchsten ist, wobei die Berechnungseinrichtung 6 den jeweiligen Wert in Abhängigkeit von den erfaßten Drehzahlwerten ω_r1, ω_r2, . . ., ω_rN ermittelt und abgibt, die durch die Drehzahldetektoren 4 ₁, 4 ₂, . . ., 4 _N erfaßt worden sind.

Die Berechnungseinrichtung 8 ₃ zur Berechnung der Schlupfwinkelfrequenz ermittelt eine Referenz-Schlupfwinkelfrequenz bzw. Sollschlupfwinkelfrequenz ω_S* auf der Grundlage der nachfolgend angegebenen Gleichung 5.

ω_S* = (R₂.i_T*)/(N.Φ₁*) (5)

Hierbei bezeichnet R₂ den sekundären bzw. sekundärseitigen Widerstandswert je Asynchronma­ schine.

Der Addierer 12 ₆ berechnet eine Referenz-Winkelfrequenz bzw. Sollwinkelfrequenz ω_1* des Wechselrichters (diese Winkelfrequenz wird im folgenden auch als eine "primäre Referenzwinkel­ frequenz" bzw. "primäre Sollwinkelfrequenz" bezeichnet), indem er das Ergebnis der Proportio­ nal-Integral-Verarbeitung der Differenz zwischen der Referenz-Stromamplitude bzw. Sollstrom­ amplitude I* und der erfaßten Stromamplitude I zu der Sollschlupfwinkelfrequenz ω_S* und der Sollwinkelfrequenz ω_R addiert.

Der Multiplizierer 14 berechnet eine Referenzspannungsamplitude bzw. Sollspannungsamplitude V*, indem er die primäre Sollwinkelfrequenz ω₁* und einen primären Referenz-Magnetfluß bzw. Sollmagnetfluß Φ₁* multipliziert.

Der Integrator 13 berechnet den Referenzphasenwert bzw. Sollphasenwert θ* durch Integration der primären Sollwinkelfrequenz ω₁*.

Die Einrichtung 15 ₂ zum Drehen des Referenzspannungsvektors ermittelt die Referenzspan­ nungswerte bzw. 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 Referenzphasenwerts bzw. 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 primären bzw. primärseitigen Magnetflüsse der Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, auf einen gewissen Wert geregelt und es werden die Stromamplituden auf deren Referenzwert bzw. Sollwert geregelt.

Bei dem herkömmlichen, vorstehend erläuterten System wird die Sollspannungsamplitude V* ermittelt, indem die primäre Sollwinkelfrequenz ω₁* und der primäre Sollmagnetfluß Φ₁* vorwärts gekoppelt werden. Aufgrund dieser Vorgehensweise wird die Abweichung der aktuellen Spannung bzw. Istspannung von der Sollspannungsamplitude relativ hoch, da die Sollspan­ nungsamplitude in dem Bereich niedriger Drehzahl der Asynchronmaschinen, bei der die primäre Sollwinkelfrequenz 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.

Im Hinblick auf den vorstehend erläuterten Sachverhalt ist es eine 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 erleichtert ist 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 Asyn­ chronmaschinen 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 ausge­ legte Antriebseinrichtung bereitgestellt, die einen Wechselrichter, mehrere Stromdetektoren, die zum Erzeugen von erfaßte Stromwerte darstellenden Signalen ausgelegt sind, eine Mehrzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asynchron-Motoren, die mit dem Wechselrichter verbunden sind, und eine Mehrzahl von Drehzahldetektoren aufweist, die jeweils mit einer der Asynchronmaschinen gekoppelt sind. Die Antriebseinrichtung weist ferner eine Berechnungseinrichtung zur Berech­ nung einer Referenz- bzw. Sollwinkelfrequenz auf, die dazu ausgelegt ist, eine Drehwinkelfre­ quenz einer der Asynchronmaschinen, und zwar derjenigen, die die größte Belastung zeigt, auf der Grundlage der von den Drehzahldetektoren abgegebenen Ausgangssignale zu ermitteln. Ferner ist eine erste Phasendifferenzberechnungseinrichtung zum Ermitteln einer ersten Phasen­ differenz vorgesehen, die zwischen der sekundärseitigen Komponente eines Referenzstroms bzw. Sollstroms und einem primären Referenz- bzw. Sollmagnetfluß vorhanden ist. An eine erste Referenz-Schlupf-Winkelfrequenzberechnungseinrichtung wird die erste Phasendifferenz eingangsseitig angelegt, und es ist ein erster Addierer zum Addieren des Ausgangssignals, das von der ersten Referenz-Schlupf-Winkelfrequenzberechnungseinrichtung abgegeben wird, und des Ausgangssignals der Referenz- bzw. Sollwinkelfrequenzberechnungseinrichtung, und zum Erzeugen einer primären Referenzwinkelfrequenz bzw. Sollwinkelfrequenz vorgesehen. Ein Integrator ist zum Integrieren der primären Referenzwinkelfrequenz bzw. Sollwinkelfrequenz vorgesehen. Eine Vektordreheinrichtung dient zum Drehen eines erfaßten Stromvektors und ist dazu ausgelegt, die erfaßten 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 abgegebe­ nen 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-Kom­ ponente der erfaßten Stromwerte angelegt werden. In eine Regeleinrichtung für den Strom der Achse q werden die q-Achsen-Komponente des Sollstromwerts und die q-Achsen-Komponen­ te der erfaßten 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.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung bereitgestellt, die einen Wechselrichter, eine Mehrzahl von Stromdetektoren, die dazu ausgelegt sind, erfaßte Stromwerte bzw. erfaßte Iststromwerte abzugeben, eine Mehrzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asynchron-Motoren, die mit dem Wechselrichter verbunden sind, eine Mehrzahl von Drehzahldetektoren, von denen jeweils einer mit jeweils einer der Asynchronmaschinen gekoppelt ist, und eine Berechnungseinrichtung für die Referenzwinkelfrequenz bzw. Sollwinkelfrequenz aufweist, die dazu ausgelegt ist, die Drehwin­ kelfrequenz einer der Asynchronmaschinen, und zwar derjenigen, auf die die größte Belastung einwirkt, in Abhängigkeit von den von den Drehzahldetektoren abgegebenen Ausgangssignalen zu ermitteln. Eine zweite Phasendifferenzberechnungseinrichtung ist dazu vorgesehen, eine zweite Phasendifferenz zwischen der sekundärseitigen Komponente eines Referenzstroms bzw. Sollstroms und eines induzierten Referenzspannungswerts bzw. eines Sollspannungswerts für die induzierte Spannung zu ermitteln. Eine zweite Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Referenz-Schlupf-Winkelfrequenz bzw. Sollschlupfwinkelfrequenz empfängt eingangsseitig die zweite Phasendifferenz. Ein erster Addierer dient zum Aufsummieren des Ausgangssignals der zweiten Berechnungseinrichtung zur Berechnung der Sollschlupfwinkelfrequenz und des Ausgangssignals der Berechnungseinrichtung zur Berechnung der Sollwinkelfrequenz und zum Abgeben einer primären Referenzwinkelfrequenz. Ein Integrator ist dazu vorgesehen, die primäre Sollwinkelfrequenz zu integrieren. Eine Vektordreheinrichtung zum Drehen des erfaßten Strom­ vektors dient zum Umwandeln der erfaßten 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 erfaßten Stromwerte angelegt. An eine Stromreglereinrichtung für die Achse q werden eine q-Achsen-Kom­ ponente des Sollstromwerts und die q-Achsen-Komponente der erfaßten Stromwerte angelegt. Weiterhin ist eine Vektordreheinrichtung zum Drehen eines Referenzspannungsvektors bzw. Sollspannungsvektors vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, einen Referenzspannungswert bzw. Sollspannungswert für die Achse d und einen Referenzspannungswert bzw. Sollspan­ nungswert 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 Referenz- bzw. Sollblindstroms, an die die erste Phasendifferenz, die zwischen der sekundärseitigen Komponente des Sollstroms und dem primären Referenz- bzw. Sollmagnetfluß vorhanden ist, und ein Referenzdrehmoment-Strom­ wert angelegt sind. Weiterhin kann ein zweiter Addierer zum Addieren des Ausgangs­ signals der ersten Berechnungseinrichtung zur Berechnung des sekundären Referenz- bzw. 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 Referenz- bzw. Sollblindstroms, an die die zweite Phasendifferenz, die zwischen der sekundärseitigen Komponente des Referenz­ stroms bzw. Sollstroms und dem induzierten Referenz- bzw. Sollspannungswert vorhanden ist, und ein Referenz-Drehmoment-Stromwert angelegt werden. Ferner kann ein zweiter Addierer zum Addieren des Ausgangssignals der zweiten Berechnungseinrichtung zur Berechnung des sekundären Referenz- bzw. Stromblindwerts und des Referenzstromwerts bzw. 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 Drehzahldetektoren 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 Berechnungseinrich­ tung zur Berechnung der Anzahl von belasteten Asynchronmaschinen, die dazu ausgelegt ist, die Anzahl von jeweils belasteten Asynchronmaschinen auf der Grundlage der Ausgangssignale der Drehzahldetektoren 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 Spannungsdetektoren zum Erfassen der Wechselspannungen des Wechsel­ richters und zum Abgeben von erfaßten Spannungswerten; eine Spannungsvektor-Dreheinrich­ tung zum Umwandeln der erfaßten 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 erfaßten Stromvektor angelegt werden; eine primäre Magnetfluß-Reglereinrichtung, in die das Ausgangssignal der Berech­ nungseinrichtung zur Berechnung der induzierten Spannung, der primäre Referenzfluß bzw. Sollmagnetfluß und die primäre Referenzwinkelfrequenz bzw. Sollwinkelfrequenz angelegt werden; und einen dritten Addierer, der dazu dient, das von der primären Magnetflußreglerein­ richtung 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 erfaßten 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 Sollwinkelfrequenz 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 Ausgangssignal der Vektordreheinrichtung zur Drehung des erfaßten Stromvektors und die geschätzten Spannungswerte für die beiden Phasen angelegt werden; eine Reglereinrichtung für den primären Magnetfluß, an die das Ausgangssignal der Berechnungsein­ richtung für die induzierte Spannung, der primäre Sollmagnetfluß und die primäre Sollwinkelfre­ quenz 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 Spannungsdetektoren zur Erfassung der Wechselspannungen des Wechsel­ richters und zur Abgabe der erfaßten Spannungswerte; eine Spannungsvektor-Dreheinrichtung zum Umwandeln der erfaßten 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 Vektor­ dreheinrichtung zur Drehung des erfaßten Spannungsvektors angelegt werden; und eine Kompensationsberechnungseinrichtung für die Winkelfrequenzkompensation, die dazu dient, einen Kompensationswert für die primäre Sollwinkelfrequenz 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 Span­ nungswerte 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 Vektordreh­ einrichtung zur Drehung des erfaßten Stromvektors angelegt werden; und eine Kompensations­ berechnungseinrichtung zur Berechnung einer Winkelfrequenzkompensation, die dazu ausgelegt ist, einen Kompensationswert für die primäre Sollwinkelfrequenz 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 Sollspan­ nungswert 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 erfaßten Spannungsvektors sowie die geschätzten Spannungswerte für die beiden Phasen angelegt werden; und eine Kompensationsberechnungseinrichtung zur Berechnung einer Winkelfrequenz­ kompensation, die dazu ausgelegt ist, den Kompensationswert für die primäre Sollwinkelfrequenz 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 jeweilige Belastungen einwirken, auf der Grundlage der Ausgangssignale der Drehzahldetektoren 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 Berechnungs­ einrichtung zur Berechnung der induzierten Spannung angelegt wird.

Die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende, für variable Drehzahl ausge­ legte 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 jeweilige Belastungen einwirken, auf den primären Sollmag­ netfluß 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 einwir­ ken, und der Richtung des primären Sollmagnetflußvektors vorhanden sind, verringert, indem eine Kompensation mit Vorwärtsspeisung bzw. Vorwärtskopplung eingesetzt wird, wobei berücksichtigt wird, daß die Winkelfrequenz der elektrischen Leistung, die von dem Wechselrich­ ter zuzuführen ist, der Summe aus der Drehwinkelfrequenz der stark belasteten Asynchronma­ schine und der Schlupfwinkelfrequenz, die der Richtung des sekundären Stromvektors ent­ spricht, entspricht.

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

Die Einrichtung zur Berechnung der Anzahl von Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Lasten bzw. Belastungen 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.

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

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

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

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

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

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines sechsten Ausführungsbeispiels einer in Übereinstim­ mung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen aus­ gelegt ist,

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Fig. 17 zeigt ein Blockschaltbild eines typischen Beispiels einer für variable Drehzahl ausgeleg­ ten Antriebseinrichtung gemäß dem Stand der Technik, die zum Antreiben einer Mehr­ zahl von Asynchronmaschinen ausgelegt ist,

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

Fig. 19 zeigt ein approximiertes Äquivalenzschaltbild für eine Mehrzahl von Asynchronmaschi­ nen, die parallel geschaltet sind,

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

Fig. 21 zeigt ein weiteres Vektordiagramm, das zur Erläuterung der Funktion bzw. Funktions­ weise der vorliegenden Erfindung hilfreich ist,

Fig. 22 zeigt ein anderes Vektordiagramm, das zur Erläuterung der Funktion bzw. Funktions­ weise der vorliegenden Erfindung dient,

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

Fig. 24 zeigt ein weiteres Vektordiagramm zur Erläuterung der Funktion bzw. Funktionsweise der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 25 zeigt ein anderes Vektordiagramm, das zur Erläuterung der Funktion bzw. Funktions­ weise der vorliegenden Erfindung hilfreich ist.

Im folgenden wird zunächst die Vorgehensweise zur Bildung oder Ermittlung der primären Winkelfrequenz mit Bezug zu der Drehzahl einer stark belasteten Asynchronmaschine (Asynchron-Motor) 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 Winkelfrequenz ω₁ gespeist wird. In der Gleichung 7 bezeichnet ω₂ die rotierende Winkelfrequenz der Asynchronmaschine, die in den elektrischen Winkel umgewandelt ist. Mit ω_S ist eine Schlupfwinkelfrequenz bezeichnet, während s den Schlupf repräsentiert:

ω₂ = Ω₁-ω_S = (1-s).ω₁ (7)

Die Schlupf-Winkelfrequenz ω_S läßt sich daher durch die nachfolgend angegebene Gleichung 9 ausdrücken, wenn die primäre Referenz-Winkelfrequenz bzw. Sollwinkelfrequenz ω₁* gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung 8 gegeben ist.

ω₁* = ω_R + ω_S* (8)

ω_S = ω₁-ω₂ ÷ ω₁*-ω₂ = ω_S* + (ω_R-ω₂) (9)

Hierbei bezeichnet ω_R die Referenzwinkelfrequenz bzw. Sollwinkelfrequenz, d. h. die rotierende (drehende) Winkelfrequenz der stark belasteten Asynchronmaschine. Mit ω_S* ist die Referenz-Schlupf-Winkelfrequenz bzw. die Schlupf-Sollwinkelfrequenz bezeichnet.

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

Die Beziehungen zwischen der Richtung des sekundären Stromvektors und der Schlupfwinkelfre­ quenz ω_S werden nun beschrieben, und es wird die Referenz-Schlupf-Winkelfrequenz bzw. Schlupfsollwinkelfrequenz ω_S* abgeleitet, d. h. festgelegt.

In Fig. 18 ist ein in Form eines L-Typs vorliegendes Äquivalenzschaltbild einer Asynchronmaschi­ ne gezeigt. In Fig. 18 bezeichnet das Bezugszeichen R₁ den primären Widerstandswert, das Bezugszeichen R₂ den sekundären Widerstandswert, das Bezugszeichen L₁ die primäre Induktivi­ tät bzw. den primären Induktivitätswert, 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 Fig. 8 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) + jω₁L_L].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 Fig. 19 gezeigte Schaltbild angenähert ist, läßt sich die Summe i_2SUM der sekundären Ströme der Asynchronma­ schinen durch die nachfolgend angegebene Gleichung 11 ausdrücken:

Wie in Fig. 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 Fig. 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 ein Induktionsmotor angeschlossen ist, lassen sich die Beziehungen zwischen den Phasendifferenzen α₁, β₁ und der Schlupf-Winkelfrequenz ω_S durch die nachfolgend angegebene Gleichung 14 ausdrücken:

ω_S = (R₂/L_L).tanα₁ = (R₂/L_L).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 Schlupf­ winkelfrequenz ω_S für eine Mehrzahl von Asynchronmaschinen durch die nachfolgend angegebe­ ne Gleichung 15 annähern:

ω_S ≈ (N.R₂/N.L_L).tanα = (R₂/L_L).tanα = (R₂/L_L).tan(90°-β) (15)

Hierbei bezeichnet der Parameter N die Anzahl von Asynchronmaschinen.

Der Kurvenzug bzw. die Ortskurve der Summe der sekundären Stromvektoren im Fall einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen ist dann, wenn er bzw. sie unter Heranziehung des Schlup­ fes als ein Parameter gezeichnet wird, ein Halbkreis der einen Durchmesser gemäß (NΦ₁)/L_L aufweist, wie es in Fig. 21 gezeigt ist. Die Phasendifferenz α läßt sich folglich anhand von Fig. 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 Drehmoment­ strom.

α = (1/2)sin⁻¹[(2.L_L.i_2q)/(N.Φ₁)] (16)

Da der sekundäre Strom (Sekundärstrom) und die Schlupfwinkelfrequenz ω_S miteinander in einer Beziehung stehen, die durch die Gleichungen 15 und 16 angegeben ist, läßt sich die Referenz- bzw. Sollschlupfwinkelfrequenz ω_S* durch die Vorwärtsspeisung des primären Referenz- bzw. Sollmagnetflusses Φ₁* und des Referenz- bzw. Solldrehmomentstromwerts i_T* festlegen, wie es durch die nachstehen angeführte Gleichung 17 wiedergegeben ist:

ω_S* = (R₂/L_L).tan{(1/2)sin⁻¹[(2.L_L.i_T*)/(N.Φ₁*)]} (17)

Die Abweichungen zwischen der Richtung des primären Referenz- bzw. Sollmagnetflußvektors und den Richtungen der primären Magnetflußvektoren derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, lassen sich daher verringern, indem der primäre Referenz- bzw. Sollmagnetfluß ω₁* durch die nachfolgend angeführte Gleichung 18 ausgedrückt wird, und indem die aktuellen Werte des q-Achsen-Stroms und des d-Achsen-Stroms so geregelt werden, daß sie mit den jeweiligen Sollwerten übereinstimmen.

ω₁* = ω_R + (R₂/L_L).tan{(1/2)sin⁻¹[(2.L_L-i_T*)/(N.Φ₁*)]} (18)

Die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende, für variable Drehzahl ausgeleg­ te Antriebseinrichtung verringert die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnet­ flüsse 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 reaktiven Komponente bzw. Blindkomponente des sekundären Stroms besteht.

Die Vektoren der Ströme i_2SUM und i_M, der induzierten Spannung i₁ und des primären Magnetflus­ ses Φ₁, die in Fig. 19 eingetragen sind, sind in Fig. 22 unter Bezugnahme auf den primären Magnetfluß dargestellt. Die q-Achsen-Komponente (effektive Komponente bzw. Wirkkomponen­ te) des primären Stroms besteht aus einer Summe aus den Drehmomentströmen i_T (Summe aus den effektiven Komponenten bzw. Wirkkomponenten der sekundären Ströme i_2q). Die d-Achsen-Kom­ ponente (ineffektive Komponente bzw. wirkungslose Komponente) des primären Stroms besteht aus einer Summe aus den Magnetisierungsströmen i_M und den ineffektiven Komponenten bzw. Blindkomponenten der sekundären Ströme i_2d. Wenn man dabei den Sollstromwert i_d* für die Achse d als den Referenz- bzw. Sollmagnetisierungsstromwert 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 ineffektive Komponente, die zu der Sekundär­ seite 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 ineffekti­ ven 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 ineffektiven Komponente i_2d des sekundären Stroms läßt sich durch die nachstehend gegebene Gleichung 19 wiedergeben, die auf der Grundlage der Darstellung gemäß Fig. 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 Solldrehmomentstrom nach vorne gespeist, d. h. vorwärts gekoppelt werden, berechnet:

i_2d = i_2q.tan{(1/2)sin⁻¹[(2.L_L.i_2q)/(N.Φ₁)]} = i_2q.tanα (19)

Es wird folglich verhindert, daß ein Mangel an Magnetisierungsstrom auftreten kann, und es werden die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse derjenigen Asyn­ chronmaschinen, 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:

i_1d* = i_M* + i_T*.tan{(1/2)sin⁻¹[(2.L_L.i_T*)/(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 Fig. 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 Fig. 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 Schlupfwinkelfrequenz ω_S und die effektive Komponente bzw. 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 Sollwinkelfrequenz ω₁* als diejenige Größe bzw. derjenige Parameter genommen wird, der durch die nachstehend angege­ bene Gleichung 22 ausgedrückt wird:

ω_S = (R₂/L_L).tan((1/2)sin⁻¹[(2.L_L.i_2q)/(m.Φ₁*)]} (21)

ω₁* = ω_R + (R₂/L_L).tan((1/2)sin⁻¹[(2.L_L.i_T*)/(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 ineffektiven Komponenten der sekundären Ströme der Asynchronma­ schinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, bereits vorab zu dem Sollstromwert i_1d* für die Achse d hinzuzuaddieren. Da die Summe der effektiven Komponenten bzw. der ineffektiven Komponenten und die Summe der effektiven Komponenten der sekundären Ströme der Asyn­ chronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, miteinander gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung 23 zusammenhängen, werden die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse der Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, und der Größe des Sollwerts für den primären Magnetfluß dadurch verringert, daß die Sollstrom­ komponente i_1d* für die Achse d so festgelegt wird, wie sie durch die nachfolgend angegebene Gleichung 24 dargestellt ist:

i_2d = i_2q.tan{(1/2)sin⁻¹[(2.L_L.i_2q)/(m.Φ₁)]} (23)

i_1d* = i_M* + i_T*.tan{(1/2)sin⁻¹[(2.L_L.i_T*)/(m.Φ₁*)]} (24)

Bei der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung werden die Abweichungen der Größen der primären Magnet­ flüsse 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 aktuellen Werts (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 Winkelfrequenz 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-Kom­ ponente 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 angeführ­ ten Gleichung 28 ermittelt:

Hierbei kann die Größe des primären Magnetflusses dadurch mit dem Sollwert zur Übereinstim­ mung 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 integrale Zeit bzw. 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.

Durch die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung werden die Abweichungen zwischen den Richtungen der Vektoren der primären Magentflüsse derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastun­ gen einwirken, und der Richtung des Sollvektors des primären Magentflusses dadurch verringert, daß eine Rückkopplungssteuerung bzw. Rückkopplungsregelung eingesetzt wird, wobei berück­ sichtigt 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 Fig. 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 Fig. 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 Winkelfrequenz 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 e_1d* 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.e_1d = -K.[v_1d-(R₁/N).i_1d] (33)

Die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende, für variable Drehzahl ausgeleg­ te 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 Fig. 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:

e_1q = v_1q-(R₁/m).i_1q (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 ausge­ legte 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.

V_1q* = ω₁*.Φ₁* + K_q.[1 + (1/sT_q)].[i_1q*-i_1q] (35)

e_1q ÷ V_1q - K_q.[1 + (1/sT_q)].[i_1q*-i_1q] (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.

Fig. 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 Fig. 1 gezeigt ist, enthält die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung einen Wechselrichter 1, Asynchronmaschinen bzw. Induktionsmotoren oder Asynchronmotoren 2 ₁ bis 2 _N, Stromdetektoren 3 (3 _U, 3 _V, 3 _W), Drehzahldetektoren 4 (4 ₁ bis 4 _N), eine Vektordreheinrichtung 5 zum Drehen des erfaßten Stromvektors, eine Ermittlungseinrichtung bzw. Berechnungseinrich­ tung 6 zum Ermitteln einer Sollwinkelfrequenz, einer ersten Ermittlungseinrichtung bzw. Berechnungseinrichtung 7 ₁, die dazu vorgesehen ist, eine erste Phasendifferenz zwischen der sekundärseitigen Komponente eines Referenzstroms bzw. Sollstroms und eines primären Referenz- bzw. Sollmagnetflusses zu berechnen, eine erste Ermittlungseinrichtung bzw. Berech­ nungseinrichtung 8 ₁ zur Berechnung einer Referenz- bzw. Sollschlupfwinkelfrequenz, eine Ermittlungseinrichtung bzw. Berechnungseinrichtung 9 zur Ermittlung eines Sollmagnetisierungs­ stroms, einen Stromregler 10 für die Achse q, einen Stromregler 11 für die Achse d, Addierer 12 ₁ und 12 ₂, einen Integrator 13, einen Multiplizierer 14 und eine Vektordreheinrichtung 15 ₁ zum Drehen eines Referenzspannungsvektors bzw. Sollspannungsvektors.

Der Wechselrichter 1, die Asynchronmaschinen bzw. Asynchronmotoren 2 ₁ bis 2 _N, die Stromde­ tektoren 3, die Drehzahldetektoren 4 ₁ bis 4 _N, die Vektordreheinrichtung 5 zum Drehen des erfaßten Stromvektors, d. h. des Vektors des erfaßten Stroms, die Berechnungseinrichtung 6 zur Berechnung der Sollwinkelfrequenz und der Multiplizierer 14 arbeiten in gleicher Weise wie bei der vorstehend bereits erläuterten, herkömmlichen, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebs­ einrichtung und werden daher nicht nochmals beschrieben.

Die zur Ermittlung der ersten Phasendifferenz dienende Berechnungseinrichtung 7 ₁ ermittelt eine erste Phasendifferenz α gemäß der nachfolgend angeführten Gleichung 37 auf der Grundlage eines an sie angelegten Stromsollwerts i_T* für den primären Drehmomentstrom und eines gleichfalls an sie angelegten primären Sollmagnetflusses Φ₁*:

α = (1/2)sin⁻¹[2.L_L.i_T*)/(N.Φ₁*)] (37)

Die zur Berechnung der Sollschlupfwinkelfrequenz dienende Berechnungseinrichtung 8 ₁ ermittelt eine Referenzschlupfwinkelfrequenz 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 Solldrehmomentstrom 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 Stromsoll­ wert 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 12 ₁ berechnet eine primäre Sollwinkelfrequenz ω₁* dadurch, daß er eine Soll­ schlupfwinkelfrequenz ω_S* und eine Sollwinkelfrequenz ω_R in Übereinstimmung mit der Gleichung 18 addiert. Der Addierer 12 ₂ 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 15 ₁ ermittelt Sollspan­ nungswerte v_U*, v_V* und v_W* für drei Phasen in Übereinstimmung mit der nachfolgend angege­ benen 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 Sollspan­ nungswert v_1q*, den für die d-Achse vorgesehenen Spannungssollwert v_1d* und den Sollpha­ senwinkel θ* miteinander in Beziehung.

Die in Fig. 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 Fig. 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 bzw. Asynchronmotoren dient.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, enthält die für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung eine zur Ermittlung einer zweiten Phasendifferenz vorgesehene Ermittlungseinrichtung bzw. Berech­ nungseinrichtung 16 ₁, die zum Ermitteln der zweiten Phasendifferenz zwischen der sekundärsei­ tigen Komponente eines Sollstroms und eines für die induzierte Spannung vorgesehenen Sollwerts dient. Die Berechnungseinrichtung 16 ₁ ist anstelle der Berechnungseinrichtung 7 ₁ zur Berechnung der ersten Phasendifferenz vorgesehen. Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel enthält weiterhin eine zur Ermittlung einer Sollschlupfwinkelfrequenz dienende zweite Berech­ nungseinrichtung 8 ₂ anstelle der ersten, zur Berechnung der Sollschlupfwinkelfrequenz vorgese­ henen Berechnungseinrichtung 8 ₁.

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

Die zweite, zur Ermittlung der Phasendifferenz dienende Berechnungseinrichtung 16 ₁ erhält eingangsseitig einen Stromsollwert i_T* für den Solldrehmomentstrom 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.L_L.i_T*)/(N.Φ₁*)] (39)

Die zweite, zur Ermittlung der Sollschlupfwinkelfrequenz dienende Berechnungseinrichtung 8 ₂ ermittelt eine Sollschlupfwinkelfrequenz ω_S* in Übereinstimmung mit den Gleichungen 15 und 17 in Abhängigkeit von der an sie angelegten, ersten Phasendifferenz β.

Bei der in Fig. 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 Fig. 3 ist in Form eines Blockschaltbilds ein drittes Ausführungsbeispiel der in Übereinstim­ mung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebsein­ richtung dargestellt, die zum Antreiben einer Vielzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asyn­ chronmotoren ausgelegt ist.

Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält ferner eine erste, zur Ermittlung eines sekundären Sollblindstroms dienende Ermittlungseinrichtung bzw. Berech­ nungseinrichtung 17 ₁ und einen Addierer 12 ₃ zusätzlich zu den Bestandteilen der in Fig. 1 gezeigten, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung.

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

An die erste, zur Ermittlung des sekundären Sollblindstroms dienende Berechnungseinrichtung 17 ₁ werden der Stromsollwert i_T* für den Drehmomentstrom und die erste Phasendifferenz α angelegt. Die Berechnungseinrichtung 17 ₁ ermittelt einen sekundären Blindstromsollwert bzw. einen Sollwert i_2d* für den sekundärseitigen Blindstrom gemäß der nachfolgend angegebenen Gleichung 40:

i_2d* = i_T*.tanα (40)

Der Addierer 12 ₃ 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 Fig. 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 Fig. 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 bzw. Asynchronmotoren geeignet ist.

Die in Fig. 4 gezeigte, für variable Drehzahl ausgelegte Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu den Bestandteilen der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der Antriebseinrichtung eine zweite Ermittlungseinrichtung bzw. Berechnungseinrichtung 17 ₂ zur Ermittlung des sekundären Sollblindwerts sowie einen Addierer 12 ₃.

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

Die zweite, zur Ermittlung des Sollwerts für den sekundären Blindstrom dienende Berechnungs­ einrichtung 17 ₂ 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:

i_2d* = i_T*-tan(90°-β) (41)

Der Addierer 12 ₃ addiert den für den Magnetisierungsstrom vorgegebenen Stromsollwert i_M* und den für den sekundären Blindstrom vorgegebenen Stromsollwert i_2d* und ermittelt den Strom­ sollwert i_1d* für den d-Achsen-Strom in Übereinstimmung mit der Gleichung 20.

Das in Fig. 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 jeweiligen Belastungen unterliegen, von der Größe des primären Sollmagnetflusses.

In Fig. 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 Fig. 5 gezeigte Ausführungsform der Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu den in Fig. 1 gezeigten Komponenten der Antriebseinrichtung eine Ermittlungseinrichtung bzw. Berech­ nungseinrichtung 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 7 ₂ ab.

Die zur Ermittlung der Anzahl von belasteten Asynchronmaschinen dienende Berechnungseinrich­ tung 18 empfängt von den jeweiligen Drehzahldetektoren 4 ₁, 4 ₂, . . ., 4 _N, die die erfaßten Drehzahlen darstellenden Drehzahlwerte ω_r1, ω_r2, . . ., ω_rN und ermittelt die Anzahl m von Asyn­ chronmaschinen, die in einem gewissen Drehzahlbereich, der bei dem Motorbetrieb, d. h. dem antreibenden Betrieb, von der niedrigsten Drehzahl ausgeht, liegen, bzw. die Anzahl m von Asynchronmaschinen, die einem gewissen Drehzahlbereich liegen, der in dem regenerativen Betrieb von der höchsten Drehzahl ausgeht.

Die erste, die Phasendifferenz ermittelnde Berechnungseinrichtung 7 ₂, 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 Sollwinkelfrequenz ω₁* wird auf der Grundlage der Gleichung 22 ermittelt, wobei das Ausgangssignal ω_S* der zur Ermittlung der Sollschlupfwinkelfrequenz dienenden Berechnungseinrichtung 8 ₁, an die die erste Phasendifferenz α angelegt wird, und ω_R herangezo­ gen werden.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung werden folglich die Abweichungen zwischen den Richtungen der Vektoren der primären Magnetflüsse der Asyn­ chronmaschinen, 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 Fig. 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 Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu den Komponenten des in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels der Antriebseinrichtung eine zur Ermittlung der Anzahl m von belasteten Asynchronmaschinen bzw. Asynchronmotoren dienende Berechnungseinrichtung 18, die die Anzahl m von Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, berechnet und ihr die Anzahl m repräsentierendes Ausgangssignal an die erste, zur Ermittlung der Phasendifferenz dienende Berechnungseinrichtung 7 ₂ abgibt. Die erste Phasendifferenz α, die von dieser ersten, zur Phasendifferenzermittlung dienenden Berechnungs­ einrichtung 7 ₂ erzeugt wird, und der für das Solldrehmoment vorgegebene Stromwert i_T* werden an die erste, zur Ermittlung des sekundären Sollblindstroms dienende Berechnungseinrichtung 17 ₁ eingespeist. Die in Fig. 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 Soll­ blindstroms dienenden Berechnungseinrichtung 17 ₁ und des für den Magnetisierungsstrom vorgegebenen Stromsollwerts i_M*.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebs­ einrichtung wird somit verhindert, daß bei den Magnetisierungsströmen derjenigen Asynchron­ maschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, Mangelerscheinungen 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 Fig. 7 ist in Form eines Blockschaltbilds ein siebtes Ausführungsbeispiel der in Übereinstim­ mung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebsein­ richtung, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asynchronmotoren ausgelegt ist, dargestellt.

Das in Fig. 7 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu den Komponenten des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels der Antriebseinrichtung eine zur Ermittlung der Anzahl m von belasteten Asynchronmaschinen bzw. Asynchronmotoren dienende Berechnungseinrichtung 18, die die Anzahl m derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, berechnet und diese Anzahl m an die zweite, zur Ermittlung der Pha­ sendifferenz dienende Berechnungseinrichtung 16 ₂ speist. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausfüh­ rungsform der Antriebseinrichtung wird die primäre Sollwinkelfrequenz ω₁* auf der Grundlage der Gleichung 22 berechnet.

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

In Fig. 8 ist in Form eines Blockschaltbilds ein achtes Ausführungsbeispiel einer in Übereinstim­ mung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebsein­ richtung dargestellt, das zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asyn­ chronmotoren konzipiert ist.

Das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält zusätzlich zu den in Fig. 4 gezeigten Komponenten noch eine zur Ermittlung der Anzahl m belasteter Asynchronma­ schinen dienende Berechnungseinrichtung 18, die die Anzahl m von Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken bzw. Lasten ausgeübt werden, berechnet und die berechne­ te Anzahl m zu der zweiten, zur Ermittlung der Phasendifferenz dienenden Berechnungseinrich­ tung 16 ₂ speist. Das in Fig. 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 Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebs­ einrichtung wird somit verhindert, daß bei den Magnetisierungsströmen für diejenigen Asyn­ chronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, Mangelerscheinungen auftreten, und es werden zugleich auch die Abweichungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse derjenigen Asynchronmaschinen, auf die jeweilige Belastungen einwirken, und der Größe des primären Sollmagnetflusses selbst in Fällen verringert, bei denen auf einige Asynchronmaschinen nur äußerst geringe Belastungen einwirken.

In Fig. 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 bzw. Asynchronmotoren ausgelegt ist, in Form eines Blockschaltbilds dargestellt.

Das in Fig. 9 dargestellte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebsein­ richtung enthält zusätzlich zu den Komponenten des in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung noch Spannungsdetektoren 19, eine zur Drehung des Spannungsvektors dienende Vektordreheinrichtung 20, eine zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Berechnungseinrichtung 21 ₁ 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 Referenzphasenwert θ* und die erfaßten Spannungswerte v_U, v_V, v_W, die durch die Spannungsdetektoren 19 erfaßt worden sind, miteinander in Beziehung gesetzt sind.

Die zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Berechnungseinrichtung 21 ₁ ermittelt die q-Achsen-Komponente e_1q der induzierten Spannung in Übereinstimmung mit der nachfolgend angeführten Gleichung 42:

e_1q = v_1q-(R₁/N).i_1q (42)

Der primäre Sollmagnetfluß Φ₁*, die primäre Sollwinkelfrequenz ω₁* und die q-Achsenkomponen­ te e_1q der induzierten Spannung werden in den für den primären Magnetfluß vorgesehenen Magnetflußregler 22 eingespeist. Der für den primären Magnetfluß vorgesehene Magnetflußreg­ ler 22 enthält eine proportional und integral arbeitende Arbeitseinrichtung bzw. Berechnungsein­ richtung 31 ₁ und ermittelt den Kompensationswert Δi_M für den Magnetisierungsstrom in Übereinstimmung mit der Gleichung 31 oder 32.

Der Addierer 12 ₄ 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 vorgegebe­ nen Stromsollwert i_2d* und den Kompensationswert Δi_M für den Magnetisierungsstrom addiert.

Das in Fig. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrich­ tung erleichtert folglich die Zuführung eines Magnetisierungsstroms zu den Asynchronmaschinen bzw. Asynchronmotoren, auf die jeweilige Belastungen einwirken, ohne daß ein zu großer oder zu geringer Magnetisierungsstrom verursacht wird, und verringert darüber hinaus die Abwei­ chungen zwischen den Größen der primären Magnetflüsse und der Größe des primären Sollmag­ netflusses.

Die Spannungsdetektoren 19, die für den Spannungsvektor vorgesehene Vektordreheinrichtung 20, die zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Berechnungseinrichtung 21 ₁ und der für den primären Magnetfluß vorgesehene Magnetflußregler 22 können auch zu jedem beliebigen der in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele hinzugefügt werden.

In Fig. 10 ist in Form eines Blockschaltbilds ein zehntes Ausführungsbeispiel einer in Überein­ stimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten An­ triebseinrichtung dargestellt, die für den Antrieb einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asynchronmotoren konzipiert ist.

Das in Fig. 10 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält eine Spannungs­ schätzeinrichtung 24, die als Ersatz für die in Fig. 9 dargestellten Spannungsdetektoren 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 vorgege­ benen 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 Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebs­ einrichtung.

Bei dem in Fig. 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 Fig. 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele vorgesehen werden.

In Fig. 11 ist in Form eines Blockschaltbilds ein elftes Ausführungsbeispiel einer in Übereinstim­ mung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebsein­ richtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asyn­ chronmotoren konzipiert ist.

Das in Fig. 11 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebsein­ richtung 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 Fig. 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 21 ₁ angelegt. Die anderen Arbeitsweisen und Funktionen sind die gleichen wie bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung.

Die Spannungsschätzeinrichtung 25 führt eine Schätzung bzw. schätzweise Ermittlung von geschätzten Spannungswerten v_1d# und v_1q# für zwei Phasen auf der Grundlage der Sollspan­ nu 10646 00070 552 001000280000000200012000285911053500040 0002019809712 00004 10527ngswerte v_1d* und v_1q* für die beiden Phasen durch.

Das in Fig. 11 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebsein­ richtung 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 Fig. 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele vorgesehen werden.

In Fig. 12 ist in Form eines Blockschaltbilds ein zwölftes Ausführungsbeispiel der in Überein­ stimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten An­ triebseinrichtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asynchronmotoren ausgelegt ist.

Das in Fig. 12 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebsein­ richtung enthält eine eine Winkelfrequenzkompensation bewirkende Arbeitseinrichtung 23, die zusätzlich zu den in Fig. 9 gezeigten Komponenten des dortigen Ausführungsbeispiels der Antriebseinrichtung vorgesehen ist. Das als Ergebnis des Betriebs der zur Erzielung einer Winkelfrequenzkompensation vorgesehenen Arbeitseinrichtung 23 gebildete Ausgangssignal wird durch einen Addierer 12 ₅ zu dem Sollwert ω₁* für die primäre Winkelfrequenz hinzuaddiert.

Die die Winkelfrequenzkompensation bewirkende Arbeitseinrichtung 23 ermittelt den Kompensa­ tionswert Δω₁* für die Sollwinkelfrequenz 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 21 ₁ in Übereinstim­ mung mit der nachfolgend angeführten Gleichung 43 ermittelt wird:

e_1d = v_1d-(R₁/N).i_1d (43)

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

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

In Fig. 13 ist Form eines Blockschaltbilds ein dreizehntes Ausführungsbeispiel der in Überein­ stimmung der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten Antriebsein­ richtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asyn­ chronmotoren ausgelegt ist.

Das in Fig. 13 gezeigte Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung enthält die bereits in Fig. 12 gezeigte und anhand dieser Fig. 12 beschriebene, zur Erzielung einer Winkelfrequenzkompensa­ tion dienende Arbeitseinrichtung 23. Diese Arbeitseinrichtung 23 ist gemäß Fig. 13 zusätzlich zu den Komponenten des in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiels der Antriebseinrichtung vorgesehen. Das als Ergebnis der durch die zur Erzielung einer Winkelfrequenzkompensation vorgesehenen Arbeitseinrichtung 23 durchgeführten Verarbeitung bzw. Berechnung gebildete Ausgangssignal wird mittels eines Addierers 12 ₅ zu dem Sollwert ω₁* für die primäre Winkelfre­ quenz hinzuaddiert. Die anderen, grundlegenden Arbeits- und Funktionsweisen sind bei dem in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung die gleichen wie bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel der Antriebseinrichtung.

Durch das in Fig. 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 Winkelfrequenzkompensation dienende Arbeitseinrichtung 23 kann zu jeder der in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Ausgestaltungen hinzugefügt werden.

In Fig. 14 ist in Form eines Blockschaltbilds ein vierzehntes Ausführungsbeispiel der in Überein­ stimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten An­ triebseinrichtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asynchronmotoren vorgesehen ist.

Das in Fig. 14 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl vorgesehenen Antriebsein­ richtung enthält die in Fig. 12 gezeigte, zur Erzielung einer Winkelfrequenzkompensation vorgesehene Arbeitseinrichtung 23 zusätzlich zu den Komponente des in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiels der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung. Das Ausgangs­ signal, das als Ergebnis des Betriebs der zur Erzielung der Winkelfrequenzkompensation vorgese­ henen Arbeitseinrichtung 23 erhalten wird, wird durch einen Addierer 12 ₅ zu dem Sollwert ω₁* für die primäre Winkelfrequenz hinzuaddiert. Die anderen grundlegenden Arbeits- und Betriebs­ weisen des in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiels der Antriebseinrichtung sind die gleichen wie bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebseinrichtung.

Das in Fig. 14 gezeigte Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten Antriebsein­ richtung 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 Winkelfrequenzkompensation dienende Arbeitseinrichtung 23 kann auch bei jeder der in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Ausgestaltungen vorgesehen werden.

In Fig. 15 ist in Form eines Blockschaltbilds ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel der in Überein­ stimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten An­ triebseinrichtung dargestellt, die für den Antrieb einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asynchron-Motoren konzipiert ist.

Das in Fig. 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 Fig. 13 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel vorhanden sind, noch die zur Ermittlung der Anzahl m von belasteten Asynchron­ maschinen dienende Arbeitseinrichtung bzw. Berechnungseinrichtung 18, die in Fig. 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 21 ₂ angelegt.

Die zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Berechnungseinrichtung 21 ₂ ermittelt die q-Achsen-Komponente e_1q der induzierten Spannung auf der Grundlage der Gleichung 34.

Bei dem in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel der für variable Drehzahl ausgelegten An­ triebseinrichtung ist somit die Genauigkeit der Ermittlung bzw. Berechnung der q-Achsen-Kom­ ponente e_1q der induzierten Spannung der Asynchronmaschine oder Asynchronmaschinen, auf die eine Last einwirkt bzw. einwirken, verbessert.

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

In Fig. 16 ist in Form eines Blockschaltbilds ein sechzehntes Ausführungsbeispiel der in Überein­ stimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden, für variable Drehzahl ausgelegten An­ triebseinrichtung dargestellt, die zum Antreiben einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen bzw. Asynchronmotoren konzipiert ist.

Bei dem in Fig. 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 Fig. 13 dargestellt ist. Bei dem in Fig. 16 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der integrale Ausdruck der proportionalen und integralen Verarbeitung an eine zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Arbeitseinrichtung bzw. Berechnungs­ einrichtung 21 ₃ 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 induzier­ ten Spannung dienende Berechnungseinrichtung 21 ₃ ermittelt die q-Achsen-Komponente e_1q der induzierten Spannung in Übereinstimmung mit der Gleichung 36.

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

Claims (14)

1. Drehzahlvariable Antriebseinrichtung für Asynchronmaschinen, mit
einem Wechselrichter (1),
einem Satz Stromdetektoren (3 _U, 3 _V, 3 _W) zum Abgeben von erfaßten Stromwerten,
einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen (2 ₁ bis 2 _N), die mit dem Wechselrichter (1) verbunden sind,
einer Mehrzahl von Drehzahldetektoren (4 ₁ bis 4 _N), von denen jeweils einer mit jeweils einer der Asynchronmaschinen (2 ₁ bis 2 _N) gekoppelt ist,
einer Sollwinkelfrequenz-Ermittlungseinrichtung (6) zum Ermitteln der Drehwinkelfre­ quenz derjenigen Asynchronmaschine, auf die die höchste Belastung einwirkt, in Abhängigkeit von den durch die Drehzahldetektoren (3 _U, 3 _V, 3 _W) erzeugten Ausgangssignalen,
einer ersten Phasendifferenz-Ermittlungseinrichtung (7) zum Ermitteln der Phasendiffe­ renz zwischen der sekundärseitigen Komponente eines Sollstroms und einem primären Sollmag­ netfluß,
einer ersten Soll-Schlupf-Winkelfrequenzermittlungseinrichtung (8 ₁, 8 ₂), in die die erste Phasendifferenz eingespeist wird,
einem ersten Addierer (12 ₁) zum Addieren der Ausgangssignale, die von der ersten Soll- Schlupf-Winkelfrequenzermittlungseinrichtung (8 ₁, 8 ₂) und von der Sollwinkelfrequenzermitt­ lungseinrichtung (6) abgegeben werden, und zum Abgeben einer primären Sollwinkelfrequenz,
einem Integrator (13) zum Integrieren der primären Sollwinkelfrequenz,
einer für den erfaßten Strom vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) zum Umwandeln der erfaßten 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 erfaßten Strom­ werte 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 erfaßten Strom­ werte angelegt werden, und
einer Sollspannungsvektordreheinrichtung (15) zum Umwandeln eines d-Achsen-Soll­ spannungswerts und eines q-Achsen-Sollspannungswerts in Drei-Phasen-Sollspannungswerte in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Integrators (13).

2. Drehzahlvariable Antriebseinrichtung für Asynchronmaschinen mit
einem Wechselrichter (1),
einer Anzahl von Stromdetektoren (3 _U, 3 _V, 3 _W) zum Abgeben von erfaßten Stromwer­ ten,
einer Mehrzahl von Asynchronmaschinen (2 ₁ bis 2 _N), die mit dem Wechselrichter (1) verbunden sind,
einer Mehrzahl von Drehzahldetektoren (4 ₁ bis 4 _N), von denen jeweils einer mit jeder der Asynchronmaschinen (2 ₁ bis 2 _N) gekoppelt ist,
einer Sollwinkelfrequenz-Ermittlungseinrichtung (6) zum Ermitteln der Drehwinkelfre­ quenz derjenigen Asynchronmaschine, auf die die höchste Belastung einwirkt, in Abhängigkeit von den durch die Drehzahldetektoren erzeugten Ausgangssignalen,
einer Phasendifferenzermittlungseinrichtung (7 ₁, 16 ₁) zum Ermitteln der Phasendiffe­ renz, die zwischen der sekundärseitigen Komponente eines Sollstroms und einem induzierten Sollspannungswert vorhanden ist,
einer Soll-Schlupf-Winkelfrequenzermittlungseinrichtung (8 ₁, 8 ₂), an die die von der Phasendifferenzermittlungseinrichtung ermittelte Phasendifferenz angelegt wird,
einem Addierer zum Addieren des Ausgangssignals der Soll-Schlupf-Winkelfrequenzer­ mittlungseinrichtung und des Ausgangssignals der Sollwinkelfrequenzermittlungseinrichtung und zum Abgeben einer primären Sollwinkelfrequenz,
einem Integrator (13) zum Integrieren der primären Sollwinkelfrequenz,
einer für die erfaßten Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) zum Um­ wandeln der erfaßten 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 erfaßten Strom­ werte 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 erfaßten Strom­ werte 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).

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine erste, zur Ermittlung eines sekundären Sollblindstroms dienende Ermittlungseinrich­ tung (17 ₁), an die die Phasendifferenz, die zwischen der sekundärseitigen Komponente des Sollstroms und dem primären Sollmagnetfluß vorhanden ist, und ein Solldrehmomentstromwert angelegt sind, und
einen zweiten Addierer (12 ₃) zum Addieren des Ausgangssignals der ersten, zur Ermitt­ lung des sekundären Sollblindstroms dienenden Ermittlungseinrichtung (17 ₁) und des für die d-Achse vorgegebenen Sollstromwerts.

4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch
eine zweite, zur Ermittlung eines sekundären Sollblindstroms dienende Ermittlungsein­ richtung (17 ₂), an die die Phasendifferenz, die zwischen der sekundärseitigen Komponente des Sollstroms und dem für die induzierte Spannung vorgegebenen Sollspannungswert vorhanden ist, und ein Solldrehmomentstromwert angelegt werden, und
einen zweiten Addierer (12 ₃) zum Addieren des Ausgangssignals der zweiten, zur Ermittlung des sekundären Sollblindstroms dienenden Ermittlungseinrichtung (17 ₂) und des für die d-Achse vorgegebenen Sollstromwerts.

5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, gekennzeichnet durch eine Ermitt­ lungseinrichtung (18) zum Berechnen der Anzahl (m) von Asynchronmaschinen (2 ₁ bis 2 _N), auf die jeweilige Belastungen einwirken, in Abhängigkeit von den von den Drehzahldetektoren abgegebenen Ausgangssignalen und zum Abgeben der berechneten Anzahl von belasteten Asynchronmaschinen an die Phasendifferenz-Ermittlungseinrichtung (7).

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2 oder 4, gekennzeichnet durch eine zur Ermitt­ lung der Anzahl von belasteten Asynchronmaschinen dienende Ermittlungseinrichtung (18), die zur Berechnung der Anzahl von jeweils belasteten Asynchronmaschinen auf der Grundlage der von den Drehzahldetektoren abgegebenen Ausgangssignale und zum Abgeben der berechneten Anzahl von belasteten Asynchronmaschinen an die Phasendifferenzermittlungseinrichtung (7 ₂) ausgelegt ist.

7. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine Anzahl von Spannungsdetektoren (19 _U, 19 _V, 19 _W) zum Erfassen der von dem Wechselrichter (1) abgegebenen Wechselspannungen und zum Erzeugen von erfaßten Span­ nungswerten,
eine Spannungsvektordreheinrichtung (20) zum Umwandeln der erfaßten Spannungs­ werte in eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente,
eine zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung (21 ₁), an die die von der Spannungsvektordreheinrichtung (20) erzeugten Ausgangssignale und die von der für die erfaßten Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) erzeugten Ausgangs­ signale angelegt sind,
eine für den primären Magnetfluß vorgesehene Magnetflußreglereinrichtung (22), an die das von der zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehenen Ermittlungseinrichtung (21 ₁) abgegebene Ausgangssignal, der primäre Sollmagnetfluß und die primäre Sollwinkelfrequenz angelegt sind, und
einen dritten Addierer (12 ₄) zum Addieren des Ausgangssignals der für den primären Magnetfluß vorgesehenen Magnetflußreglereinrichtung (22) und der für die d-Achse vorgegebe­ nen Sollstromkomponente.

8. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine erste 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 Span­ nungswerte für die drei Phasen in eine q-Achsen-Komponente und eine d-Achsen-Komponente, eine zur Ermittlung der induzierten Spannung dienende Ermittlungseinrichtung (21 ₁), an die das von der Spannungsvektordreheinrichtung abgegebene Ausgangssignal und das von der für die erfaßten Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung erzeugte Ausgangssignal angelegt sind,
eine für den primären Magnetfluß vorgesehene Magnetflußreglereinrichtung (22), an die das von der zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehenen Ermittlungseinrichtung erzeugte Ausgangssignal, der primäre Sollmagnetfluß und die primäre Sollwinkelfrequenz angelegt sind, und
einen dritten Addierer (12 ₄) zum Addieren des von der für den primären Magnetfluß vorgesehenen Primärflußreglereinrichtung (22) erzeugten Ausgangssignals und der für die d-Achse vorgegebenen Sollstromkomponente.

9. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine zweite 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 (21 ₁), an die die Ausgangssignale, die von der für die erfaßten Ströme vorgesehenen Stromvektor­ dreheinrichtung (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 (21 ₁) erzeugte Ausgangssignal, der primäre Sollmagnetfluß und die primäre Sollwinkelfrequenz angelegt sind, und
einen dritten Addierer (12 ₄) zum Addieren des von der für den primären Magnetfluß vorgesehenen Magnetflußreglereinrichtung (22) erzeugten Ausgangssignals und der für die d-Achse vorgesehenen Sollstromkomponente.

10. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine Anzahl von Spannungsdetektoren (19 _U, 19 _V, 19 _W) zum Erfassen der von dem Wechselrichter (1) abgegebenen Wechselspannungen und zum Abgeben von erfaßten Span­ nungswerten,
eine Spannungsvektordreheinrichtung (20) zum Umwandeln der erfaßten Spannungs­ werte in eine d-Achsen-Komponente und eine q-Achsen-Komponente,
eine zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung (21 ₁) an die die von der Spannungsvektordreheinrichtung (20) erzeugten Ausgangssignale und die von der für die erfaßten Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung (5) erzeugten Ausgangs­ signale angelegt sind, und
eine zur Erzielung einer Winkelfrequenzkompensation dienende Ermittlungseinrichtung (23), die zum Ermitteln eines Kompensationswerts für die primäre Sollwinkelfrequenz in Abhän­ gigkeit von einer d-Achsen-Spannungskomponente einer induzierten Spannung ausgelegt ist.

11. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine Spannungsschätzeinrichtung, an die die Drei-Phasen-Sollspannungswerte angelegt werden und die zum Erzeugen von geschätzten Spannungswerten für drei Phasen ausgelegt ist,
eine Spannungsvektordreheinrichtung zum Umwandeln der geschätzten Spannungs­ werte für die drei Phasen in eine q-Achsen-Komponente und eine d-Achsen-Komponente,
eine zur Ermittlung einer induzierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung, an die die von der Spannungsvektordreheinrichtung erzeugten Ausgangssignale und die von der für die erfaßten Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung erzeugten Ausgangssignale angelegt sind, und
eine zur Erzielung einer Winkelfrequenzkompensation vorgesehene Ermittlungseinrich­ tung zum Ermitteln des Kompensationswerts für die primäre Sollwinkelfrequenz in Abhängigkeit von einer d-Achsen-Spannungskomponente einer induzierten Spannung.

12. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch
eine Spannungsschätzeinrichtung, an die der für die d-Achse vorgegebene Sollspan­ nungswert 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, an die die von der für die erfaßten Ströme vorgesehenen Stromvektordreheinrichtung erzeugten Ausgangssignale und die geschätzten Spannungswerte für die beiden Phasen angelegt sind, und
eine zur Erzielung einer Winkelfrequenzkompensation vorgesehene Ermittlungseinrich­ tung zum Ermitteln eines Kompensationswerts für die primäre Sollwinkelfrequenz in Abhängigkeit von einer d-Achsen-Spannungskomponente einer induzierten Spannung.

13. 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 Drehzahldetektoren erzeugten Ausgangssignalen, und zum Abgeben der berechneten Anzahl von Asynchronmaschinen an die zur Ermittlung der implizierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung.

14. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine q-Achsen-Stromreglereinrichtung (10), die eine proportional-integral-arbeitende Arbeitseinrichtung aufweist, wobei der integrale Ausdruck an die zur Ermittlung der induzierten Spannung vorgesehene Ermittlungseinrichtung angelegt ist.