Untersuchung von Initialisierungsverfahren für die geberlose Regelung von permanentmagneterregten Synchronmaschinen

  • Motivation

    Die permanentmagneterregte Synchronmaschine (PSM) ist in der jüngeren Vergangenheit in den Fokus der Wissenschaft und Industrie gerückt. Durch maximale Ausnutzung des magnetischen Materials der PSM kann bei vergleichsweise geringem Bauvolumen ein hohes Drehmoment erzeugt werden. Insbesondere im Antriebsstrang von Automobilen ist eine hohe Leistungsdichte gewünscht. Die hochdynamische Regelung der PSM wurde am ETI im Rahmen mehrerer Dissertationen erforscht.

    Für die Regelung einer PSM 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. Da im Stillstand der Maschine keine induzierte Spannung auftritt, stellt dieser Arbeitspunkt eine besondere Schwierigkeit dar und soll in der beschriebenen Masterarbeit untersucht werden.

    Aufgabenstellung

    Zunächst muss der neu aufgebaute Maschinenprüfstand „cLab Drive 2“ zusammen mit einem vorbereiteten Maschinensatz in Betrieb genommen werden. Die für die Maschinenregelung notwendigen und bereits vorhandenen Maschinenkennfelder müssen validiert werden. Sollte die Genauigkeit der vorhandenen Kennfelder nicht ausreichend sein, muss eine neue Kennfeldvermessung durchgeführt werden.

    Die Ergebnisse werden zur Parametrierung eines am ETI erarbeiteten Maschinenmodells genutzt. Mithilfe des Maschinenmodells kann schließlich eine hochdynamische Stromregelung für die zu untersuchende Maschine implementiert werden.

    Im weiteren Verlauf der Arbeit wird die geberlose Rotorwinkelidentifikation im Stillstand der Maschine untersucht. Dafür werden verschiedene, aus der Literatur bekannte Initialisierungsverfahren implementiert, untersucht und hinsichtlich Realisierungsaufwand und Genauigkeit verglichen.