Antriebssystem für höchste Geschwindigkeiten - Bergische ...

4. Signalgewinnung und Signalaufbereitung 37
Das Eingangssignal der Flusserfassung ist die an den Maschinenklemmen
anliegende Ausgangsspannung eines Frequenzumrichters. Wegen der
kleinen Ständerinduktivität sind hohe Schaltfrequenzen des Frequenzumrichters
bis zu fS = 300 kHz notwendig. Die Spannungssteilheit der Klemmenspannung
beträgt dabei bis zu duS/dt = 10 kV/µs. Dies verursacht elektromagnetische
Störungen; daher ist die Elektronik zur Flusserfassung
sehr störfest auszulegen. Aus diesem Grund und zur Vermeidung von
Offset- und Driftproblemen wird die Integration der Ständerspannung mit
einem passiven Integrator ausgeführt.
4.1 Erfassung des Maschinenflusses
Die Integration der Ständerspannung wird mit einem passiven RC-Glied
ausgeführt. Liegt die Eingangsfrequenz des RC-Gliedes oberhalb seiner
Eckfrequenz fg
f = g
1
2π
R C
(4.1)
kann ein Tiefpass erster Ordnung als Integrator betrachtet werden. Aus
der grundlegenden Übertragungsfunktion
F
( jω
)
=
U
U
a
e
1
=
1 + jω
RC
(4.2)
kann der Frequenzgang des Betrages und der Phasenverschiebung dargestellt
werden. Um möglichst schon bei kleinen Drehzahlen den Ständerfluss
auswerten zu können ist eine sehr kleine Eckfrequenz fg wünschenswert.
Die Übertragungsfunktion (4.2) zeigt jedoch, dass mit kleiner werdenden
Eckfrequenzen die Ausgangsspannung des Integrators bei hohen Arbeitsfrequenzen
sinkt. Es ist daher ein Kompromiss zwischen möglichst kleiner
Eckfrequenz und resultierender Signalamplitude im Arbeitsbereich zu
finden.
Bild 4.2 zeigt den berechneten Frequenzgang des Betrages und der Phasenlage
des eingesetzten Integrators bei einer gewählten Eckfrequenz von
fg = 33 Hz. Dies entspricht einer Drehzahl von n = 1980 Umin -1 . Experi-