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Kompensation von sättigungsbedingten Harmonischen in der Strömen feldorientiert geregelter Synchronmotoren

Untersuchungen am Beispiel einer permanentmagneterregten Maschine mit Einzelzahnwicklung

AutorRobert Michel
VerlagVieweg+Teubner (GWV)
Erscheinungsjahr2010
Seitenanzahl131 Seiten
ISBN9783834893956
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis54,99 EUR
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.


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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Danksagung6
Inhaltsverzeichnis7
Abbildungsverzeichnis8
Tabellenverzeichnis11
1. Einleitung12
1.1. Motivation und Zielsetzung14
1.2. Aufbau der Arbeit14
1.3. Stand der Technik15
1.3.1. Modelle zur Simulation elektrischer Maschinen15
1.3.2. Modelle elektrischer Maschinen fur¨ den Entwurf von Regelungen16
1.3.3. Regelung der Strome¨ elektrischer Maschinen und Stor¨ großenk¨ ompensation17
2. Maschinenmodell auf Basis eines magnetischen Widerstandsnetzwerkes19
2.1. Einleitung19
2.2. Ziel der Modellierung22
2.3. Annahmen22
2.4. Modellstruktur23
2.4.1. Dynamisches Teilmodell25
2.4.2. Statisches Teilmodell27
2.4.2.1. Das magnetische Widerstandsnetzwerk28
2.4.2.2. Berechnung der Rotordurchflutung (Block 1a und 1b)32
2.4.2.3. Bestimmung der Widerstandswerte34
2.4.2.4. Aufstellen des Gleichungssystems aus dem magnetischen Widerstandsnetzwerk38
2.4.2.5. L¨osen des Gleichungssystems (Block 2)40
2.4.2.6. L¨osen des Gleichungssystems (Block 3)43
2.4.2.7. Berechnung der magnetischen Co-Energie (Block 2, 3)45
2.4.2.8. Berechnung des Drehmoments ¨ uber die magnetische Co-Energie49
2.5. Simulationsergebnisse und Veri.kation des Maschinenmodells52
2.5.1. Nominalparameter des Maschinenmodells60
3. Erweiterung des Grundwellenmodells um einen Oberwellenansatz61
3.1. Die permanentmagneterregte Synchronmaschine als allgemeiner ohmscher-induktiver Verbraucher in feldorientierten Koordinaten62
3.2. Erweiterung des allgemeinen Ansatzes65
3.3. Maschinenmodell fur¨ den Reglerentwurf67
4. Regelung71
4.1. Stand der aktuellen Regelung72
4.1.1. Struktur der heutigen Regelung72
4.1.2. Die Stromregelung in feldorientierten Koordinaten74
4.1.3. Parametrierung der Stromregler75
4.1.4. Der Drehzahlregler und seine Parametrierung77
4.1.5. Sollstrombegrenzung78
4.1.6. Probleme der heutigen Regelung79
4.1.6.1. Reversieren ohne Zusatztr¨agheit (Messung)80
4.1.6.2. Fahrten bei konstanter Drehzahl mit hohem Drehmoment (Messung)81
4.2. Neue Stromregelung83
4.2.1. Ziele und Randbedingungen der neuen Stromregelung83
4.2.2. Ansatz fur¨ eine Erweiterung der heutigen Stromregelung durch Filter84
4.2.2.1. Robustheit der filterbasierten Kompensation87
4.2.2.2. Simulationsergebnisse zur Regelung mit St ¨ orgr ¨oßenkompensationsfiltern88
4.2.2.3. Messergebnisse zur Regelung mit St ¨ orgr ¨oßenkompensationsfiltern91
4.2.2.4. Nachteile des Filters93
4.2.3. Ansatz fur¨ eine Erweiterung der heutigen Stromregelung durch Vorsteuerung95
4.2.3.1. Stabilit ¨at und Robustheit der Vorsteuerung97
4.2.3.2. Ermittlung der Kennfelder98
4.2.3.3. Simulationsergebnisse zur Kennliniengenerierung105
4.2.3.4. Messergebnisse zur Kennliniengenerierung112
4.2.3.5. Datenreduktion durch Ausgleichsfunktionen114
4.2.3.6. Beispiele zu Ausgleichsfunktionen115
4.2.3.7. Simulationsergebnisse zur Regelung mit vorsteuernder Kompensation der St ¨ orspannungen119
4.2.3.8. Messergebnisse zur Regelung mit vorsteuernder Kompensation der St ¨ orspannungen122
4.3. Auswirkungen der neuen Stromregelung auf den Wirkungsgrad der Maschine125
5. Zusammenfassung129
6. Ausblick131
A. Regulariä der Jakobimatrizen132
A.1. Invertierbarkeit von F_ .132
A.2. Invertierbarkeit von F_.134
Literaturverzeichnis136

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