Julius Kesten

Sophia Beck

Motivation

Um die Verwendung von seltenen Erden bei der Herstellung elektrischer Maschinen zu vermeiden, stellen Maschinen mit variablem Fluss eine mögliche Lösung dar. Bei diesem Maschinentyp wird der Seltenerd-Magnet durch einen Magneten mit vergleichbarer Remanenzflussdichte aber deutlich geringerer Koerzitivfeldstärke ersetzt, was eine Verstellung des Rotorflusses im Betrieb – ähnlich wie bei FESM – ermöglicht. So können in bestimmten Betriebsbereichen Wirkungsgradzugewinne erzielt werden. Diese Ummagnetisierungsprozesse erfolgen durch das Einstellen adäquater d-Strom-Pulse, welche den Arbeitspunkt der Magnete verändern (vgl. Abb. 1).

Um die Effizienzgewinne möglichst umfangreich ausschöpfen zu können, ist auch während des Betriebs der Maschine eine gute Kenntnis des Zusammenhangs zwischen dem eingestellten Flusslevel und den Stromkomponenten id und iq nötig, unter anderem, um eine Vorsteuerung und damit eine Regelung des Flusslevels zu ermöglichen: Nur wenn bekannt bzw. modellierbar ist, wie ein bestimmter d-Strom das Magnetisierungslevel beeinflusst, kann im Betrieb vorausberechnet werden, wie das für den idealen Wirkungsgrad benötigte Flusslevel eingestellt werden kann. Hierzu ist eine genaue Kenntnis des Permanentmagnetflusses nötig.  

Aufgabenstellung

Grundlage der Arbeit bildet eine Literaturrecherche zu bekannten Methoden der Flussschätzung vor dem Hintergrund der Implementierung auch am Prüfstand. Unter anderem Kalman-Filter und Beobachter (vgl. Abb. 2) sind hier bekannte Ansätze, andere Methoden sollen allerdings genauso berücksichtigt werden. Auf Basis der Literaturdaten wird ein Vergleich der beschriebenen Anteile hinsichtlich zu definierender Faktoren angestellt.

Im Anschluss an die theoretische Betrachtung der einzelnen Methodiken, werden die vielversprechendsten vereinheitlicht und in Simulink aufgebaut, sodass ihre Funktion an Simulationsdaten einer VFM getestet werden kann. Somit erfolgt ein abschließender Vergleich der verschiedenen Ansätze.

Wird die Arbeit als Masterarbeit durchgeführt, folgt im Anschluss an den simulativen Vergleich die Implementierung der für am passendsten erachteten Methode als Werkzeug zur Vorausberechnung der benötigten Ströme zum Einstellen eines gewünschten Flusses.