Die Betriebserfahrungen mit elektromechanisch angetriebenen, momentengeregelten Fahrzeugen mit Zentralasynchronmaschinen (Trolley-Busse, Straßenbahnen, Lokomotiven) zeigen, daß deren Antriebsstränge bei abrupten Lastwechseln zu Torsionsschwingungen neigen. Zusätzlich zu Komforteinbußen können diese Schwingungen zu Überbeanspruchungen der Baukomponenten der Antriebssysteme führen. Der elektromechanische Zentralasynchronmaschinenantrieb kann schwingungstechnisch als Zweimassenschwinger modelliert werden. Dabei wirkt der Antriebsstrang als Torsionsfederelement zwischen dem Trägheitsmoment des Maschinenrotors und der Fahrzeugmasse, die über die Räder ebenfalls als Trägheitsmoment wirkt. Die Dämpfung des Systems ist dabei vernachlässigbar. Der Zweimassenschwinger wird durch zwei Differentialgleichungen vollständig beschrieben, wobei die Raddrehzahl auf die Maschinenwellendrehzahl bezogen ist. Mit Hilfe eines einfachen regelungstechnischen Verfahrens ist es möglich, die auf diesen Zweimassenschwinger zurückführbare mechanische Eigentorsionsschwingung aktiv zu dämpfen. Ausgangspunkt ist die der Maschinenregelung zur Verfügung stehende, gemessene Maschinendrehzahl. Aus dieser wird mit Hilfe einer dritten Differentialgleichung eine sogenannte virtuelle Drehzahl berechnet. Als Rückkopplung des virtuellen Dämpfungselementes auf den Antrieb wird die Differenz zwischen der virtuellen Drehzahl und der Maschinendrehzahl dem Sollmoment als dynamisches Korrekturglied hinzuaddiert. Als Stellglied dient beim Asynchronmaschinenantrieb ein Pulswechselrichter. Nach erfolgreicher Erprobung ist das beschriebene Verfahren, das ohne zusätzlichen Sensor arbeitet und bei jedem momentengerelten Antrieb einsetzbar ist, als Standard in die Antriebssoftware übernommen worden.
Aktive Torsionsschwingungsdämpfung in Fahrzeugantrieben
Active damping of torsional oscillations in traction drives
Konstruktion ; 52 , 10 ; 40-41
2000
2 Seiten, 3 Bilder, 4 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
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