Michel Kompensation von sättigungsbedingten Harmonischen in der Strömen feldorientiert geregelter Synchronmotoren

Untersuchungen am Beispiel einer permanentmagneterregten Maschine mit Einzelzahnwicklung
2009
ISBN: 978-3-8348-9395-6
Verlag: Vieweg & Teubner
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 131 Seiten, eBook

Bei permanentmagneterregten Synchronmaschinen mit Einzelzahnwicklung, die mit herkömmlichen Stromregelverfahren betrieben werden, zeigen sich im Überlastbereich Oszillationen in den Strömen, deren Frequenz dem Sechsfachen der elektrischen Drehfrequenz entspricht. Robert Michel entwirft Stromregelverfahren, mit denen die Amplituden der Stromoszillationen sowohl im stationären als auch im dynamischen Betrieb deutlich verringert werden.

Dr. Robert Michel promovierte bei Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Büchner am Elektrotechnischen Institut der Technischen Universität Dresden in Kooperation mit Bosch Rexroth. Er ist heute als Branchenmanager bei Breuell & Hilgenfeldt tätig.

Zielgruppe

Research

Autoren/Hrsg.

Michel, Robert

Inhaltsverzeichnis

1;Danksagung;6
2;Inhaltsverzeichnis;7
3;Abbildungsverzeichnis;8
4;Tabellenverzeichnis;11
5;1. Einleitung;12
5.1;1.1. Motivation und Zielsetzung;14
5.2;1.2. Aufbau der Arbeit;14
5.3;1.3. Stand der Technik;15
5.3.1;1.3.1. Modelle zur Simulation elektrischer Maschinen;15
5.3.2;1.3.2. Modelle elektrischer Maschinen fur¨ den Entwurf von Regelungen;16
5.3.3;1.3.3. Regelung der Strome¨ elektrischer Maschinen und Stor¨ großenk¨ ompensation;17
6;2. Maschinenmodell auf Basis eines magnetischen Widerstandsnetzwerkes;19
6.1;2.1. Einleitung;19
6.2;2.2. Ziel der Modellierung;22
6.3;2.3. Annahmen;22
6.4;2.4. Modellstruktur;23
6.4.1;2.4.1. Dynamisches Teilmodell;25
6.4.2;2.4.2. Statisches Teilmodell;27
6.4.2.1;2.4.2.1. Das magnetische Widerstandsnetzwerk;28
6.4.2.2;2.4.2.2. Berechnung der Rotordurchflutung (Block 1a und 1b);32
6.4.2.3;2.4.2.3. Bestimmung der Widerstandswerte;34
6.4.2.4;2.4.2.4. Aufstellen des Gleichungssystems aus dem magnetischen Widerstandsnetzwerk;38
6.4.2.5;2.4.2.5. L¨osen des Gleichungssystems (Block 2);40
6.4.2.6;2.4.2.6. L¨osen des Gleichungssystems (Block 3);43
6.4.2.7;2.4.2.7. Berechnung der magnetischen Co-Energie (Block 2, 3);45
6.4.2.8;2.4.2.8. Berechnung des Drehmoments ¨ uber die magnetische Co-Energie;49
6.5;2.5. Simulationsergebnisse und Veri.kation des Maschinenmodells;52
6.5.1;2.5.1. Nominalparameter des Maschinenmodells;60
7;3. Erweiterung des Grundwellenmodells um einen Oberwellenansatz;61
7.1;3.1. Die permanentmagneterregte Synchronmaschine als allgemeiner ohmscher-induktiver Verbraucher in feldorientierten Koordinaten;62
7.2;3.2. Erweiterung des allgemeinen Ansatzes;65
7.3;3.3. Maschinenmodell fur¨ den Reglerentwurf;67
8;4. Regelung;71
8.1;4.1. Stand der aktuellen Regelung;72
8.1.1;4.1.1. Struktur der heutigen Regelung;72
8.1.2;4.1.2. Die Stromregelung in feldorientierten Koordinaten;74
8.1.3;4.1.3. Parametrierung der Stromregler;75
8.1.4;4.1.4. Der Drehzahlregler und seine Parametrierung;77
8.1.5;4.1.5. Sollstrombegrenzung;78
8.1.6;4.1.6. Probleme der heutigen Regelung;79
8.1.6.1;4.1.6.1. Reversieren ohne Zusatztr¨agheit (Messung);80
8.1.6.2;4.1.6.2. Fahrten bei konstanter Drehzahl mit hohem Drehmoment (Messung);81
8.2;4.2. Neue Stromregelung;83
8.2.1;4.2.1. Ziele und Randbedingungen der neuen Stromregelung;83
8.2.2;4.2.2. Ansatz fur¨ eine Erweiterung der heutigen Stromregelung durch Filter;84
8.2.2.1;4.2.2.1. Robustheit der filterbasierten Kompensation;87
8.2.2.2;4.2.2.2. Simulationsergebnisse zur Regelung mit St ¨ orgr ¨oßenkompensationsfiltern;88
8.2.2.3;4.2.2.3. Messergebnisse zur Regelung mit St ¨ orgr ¨oßenkompensationsfiltern;91
8.2.2.4;4.2.2.4. Nachteile des Filters;93
8.2.3;4.2.3. Ansatz fur¨ eine Erweiterung der heutigen Stromregelung durch Vorsteuerung;95
8.2.3.1;4.2.3.1. Stabilit ¨at und Robustheit der Vorsteuerung;97
8.2.3.2;4.2.3.2. Ermittlung der Kennfelder;98
8.2.3.3;4.2.3.3. Simulationsergebnisse zur Kennliniengenerierung;105
8.2.3.4;4.2.3.4. Messergebnisse zur Kennliniengenerierung;112
8.2.3.5;4.2.3.5. Datenreduktion durch Ausgleichsfunktionen;114
8.2.3.6;4.2.3.6. Beispiele zu Ausgleichsfunktionen;115
8.2.3.7;4.2.3.7. Simulationsergebnisse zur Regelung mit vorsteuernder Kompensation der St ¨ orspannungen;119
8.2.3.8;4.2.3.8. Messergebnisse zur Regelung mit vorsteuernder Kompensation der St ¨ orspannungen;122
8.3;4.3. Auswirkungen der neuen Stromregelung auf den Wirkungsgrad der Maschine;125
9;5. Zusammenfassung;129
10;6. Ausblick;131
11;A. Regulariä der Jakobimatrizen;132
11.1;A.1. Invertierbarkeit von F_ .;132
11.2;A.2. Invertierbarkeit von F_.;134
12;Literaturverzeichnis;136

Maschinenmodell auf Basis eines magnetischen Widerstandsnetzwerkes - Erweiterung des Grundwellenmodells um einen Oberwellenansatz - Regelung zur Kompensation der Harmonischen in den Motorströmen

Über Autor(innen)

Dr. Robert Michel promovierte bei Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Büchner am Elektrotechnischen Institut der Technischen Universität Dresden in Kooperation mit Bosch Rexroth. Er ist heute als Branchenmanager bei Breuell & Hilgenfeldt tätig.