Die mechanischen Torsionsschwingungen, zu denen elektromechanisch angetriebene, momentengeregelte Nahverkehrsfahrzeuge wie Trolly-Busse und Straßenbahnen neigen, bemerkt der Fahrgast als transversales Ruckeln. Da auch ein Verbrennungskraftfahrzeug durch Lastwechsel zu niederfrequenten Torsionsschwingungen angeregt wird, lässt darauf schließen, dass dieses Problem alle drehzahlveränderlichen Antriebe betrifft, bei denen eine momentengeregelte Maschine an ein niederfrequent schwingungsfähiges, mechanisches System gekoppelt ist. Modelluntersuchungen ergaben, dass die Eigenfrequenzen des Antriebssystems dann ein Problem darstellen, wenn sie z.B. durch entsprechende Maschinenmomente oder veränderbare Drehzahlen angeregt werden. Das bedeutet, dass abrupte Lastwechsel bzw. bestimmte Anregungsfrequenzen kritisch sind, da sie das System zu einer Sprungantwort zwingen oder auch in Resonanz bringen. Die bisher verfolgten Lösungsansätze zur Dämpfung dieser Schwingungen sind alle mit Nachteilen behaftet. Um diese Nachteile zu kompensieren, ist aufbauend auf der Simulation eines realen Fahrzeugantriebes ein neues Verfahren zur Bedämpfung von mechanischen Antriebsschwingungen entwickelt worden. Ausgangspunkt ist eine Differentialgleichung mit deren Hilfe eine sogenannte virtuelle Drehzahl berechnet wird. Über die Bestimmung der virtuellen Fahrzeugmassenträgheit und der virtuellen Torsionssteifigkeit erhält man schließlich eine Dämpfungskonstante. Durch Integration des Dämpfungsalgorithmus in die Regelungselektronik der Antriebsasynchronmaschine können die vorgenannten Torsionsschwingungen gedämpft werden. Um die mit Simulationen ermittelten Veränderungen hinsichtlich der Dämpfung von Antriebsschwingungen zu überprüfen, wurde die Antriebssoftware in die Maschinensteuerung eines Testfahrzeuges integriert. Die Messungen ergaben insgesamt, dass die Schwingungen im gesamten Drehzahlbereich zu vernachlässigbar kleinen Werten gedämpft werden. Die Simulationen zeigen ferner, dass der Dämpfungsalgorithmus Allgemeingültigkeitscharakter besitzt.
Aktive Dämpfung von niederfrequenten Torsionsschwingungen in momentengeregelten Antrieben
2000
16 Seiten, 14 Bilder, 10 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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