Untersuchung der Einflüsse von lagewinkelabhängigen Oberwellen auf die geberlose Lageidentifikation der permanentmagneterregten Synchronmaschine

  • Für die Regelung einer PMSM muss stets die Richtung des Permanentmagnetflusses bekannt sein. Üblicherweise werden zur Messung der Rotorlage Drehgeber eingesetzt. Die Nachteile sind höhere Kosten, zusätzlich benötigter Bauraum sowie eine geringere Zuverlässigkeit.
     
    Deshalb sind geberlose Regelverfahren Gegenstand aktueller Forschung. Bei diesen Verfahren wird die aktuelle Drehzahl sowie der Rotorlagewinkel aus den gemessenen Maschinenströmen und -spannungen ermittelt. Bei einer drehenden Maschine kann die Identifikation mithilfe der induzierten Spannung und eines Maschinenmodells erfolgen. Im Bereich geringer Drehzahlen und im Stillstand werden üblicherweise die Werte der wirksamen Induktivitäten der Maschinenphasen ermittelt, da diese von der Rotorlage abhängen.

    Moderne Traktionsmaschinen sind in der Regel magnetisch hoch ausgenutzt und weisen somit ein stark nichtlineares Verhalten auf. Zudem werden aus Kostengründen im Stator oft Zahnspulenwicklungen eingesetzt. In beiden Fällen werden die Abhängigkeiten der Maschinenparameter von der Rotorlage verstärkt.

    Diese räumlichen Oberwellen können die geberlose Lageidentifikation erschweren, da Mehrdeutigkeiten auftreten können, welche durch einfache Identifikationsalgorithmen nicht mehr aufgelöst werden können. Insbesondere Identifikationsverfahren, welche auf dem reinen Grundwellenmodell einer PMSM basieren, liefern keine zufriedenstellenden Ergebnisse.