M.Sc. Leonard Geier

Pedro Treuherz

Motivation

Durch die Steigerung der Effizienz im elektrischen Antriebsstang eines Fahrzeugs kann dessen Reichweite gesteigert oder die benötigte Batteriekapazität verringert werden. In der vorliegenden Arbeit besteht das Antriebssystem aus einer permanenterregten Synchronmaschine und einem Umrichter, der als Drehstrombrückenschaltung ausgeführt ist. Im Fokus der Optimierung steht die Minimierung von Verlustanteilen, die infolge von Oberwellen in den Strömen der Maschine verursacht werden. Da die Spannungen an den Maschinenklemmen durch einen taktenden Umrichter bereitgestellt werden, entsteht prinzipbedingt stets eine taktfrequenter Stromrippel. Das verwendete Modulationsverfahrens ist daher nicht zu vernachlässigen und bietet einen Freiheitsgrad zur Optimierung. Zudem werden Oberwellen durch die nichtlineare, winkelabhängige Charakteristik der Maschine verursacht. Durch die Berücksichtigung der Winkelabhängigkeiten in Flusskennfeldern entsteht ein Freiheitsgrad zur Optimierung bezüglich des Wirkungsgrads.

Aufgabenstellung

In der vorliegenden Arbeit soll eine Betriebsstrategie bestehend aus Sollwertvorgabe, Regelverfahren und Modulation entwickelt werden mit dem Ziel ein gefordertes Drehmoment mit dem kleinsten möglichen Stromeffektivwert zu erreichen. Der Stromeffektivwert enthält dabei die Grundwelle sowie Anteile infolge der Oberwellen. Für die verfügbaren Freiheitsgrade sollen zunächst simulativ Betriebspunktabhängig optimale Parameter ermittelt werden. Es folgt eine Validierung durch Messung des Wirkungsgrads am Prüfstand.