Elektrotechnisches Institut (ETI)

Adaptive Stromregelung durch Bestimmung der Stromänderung

Beschreibung

Von zentraler Bedeutung für die Qualität von Drehzahl- und Lageregelungen elektrischer Antriebe, ist die Präzision und die Regelgeschwindigkeit des Stromregelkreises. Mit ihm wird das Drehmoment in der Maschine eingestellt.

Als Stellglied für die Regelung des Maschinenstroms werden meist Pulswechselrichter mit Spannungszwischenkreis eingesetzt. Durch die Variation der Einschaltverhältnisse der verschiedenen möglichen Schaltzustände kann dabei ein veränderlicher Mittelwert der Ausgangsspannung eingeprägt werden. In Abhängigkeit der Induktivität und der Gegenspannung der Maschine führt dies zu einer entsprechenden Veränderung des Maschinenstroms.

Die Regler werden üblicherweise digital, mit Hilfe von DSPs und Mikrocontrollern realisiert. Abtast- und Regelintervale sind dabei zur Pulsperiode synchronisiert. Die dabei entstehenden Mess- und Rechentotzeiten bestimmen die mögliche Bandbreite der Regelung.

Für eine optimale Einstellung des Stromreglers müssen außerdem die Regelstreckenparameter, wie z.B. die Induktivität und der ohmsche Widerstand, bekannt sein. Diese müssen aus den Datenblättern entnommen oder durch Messungen vor der Inbetriebnahme bestimmt werden. Während des Betriebs können sich diese Parameter z.B. durch Erwärmung oder Alterung verändern, was zu einer Fehlanpassung des Reglers führt. Dies kann zwar mit Hilfe von Maschinenmodellen kompensiert werden, erfordert aber gegebenenfalls weitere Sensoren und ausführliche vorangehende Messungen.

In diesem Forschunsprojekt soll ein Verfahren entwickelt und erprobt werden, bei dem der Strom mit nur einer Verzögerung einer Pulsperiode auf seinen gewünschten Wert eingestellt werden kann. Das Verfahren benötigt dabei keine Kenntnis der Regelstreckenparameter. Statt dessen wird die aktuelle Stromänderung im Maschinenstrom bestimmt, so dass der gewünschte Wert des Stroms direkt in der nächsten Pulsperiode eingestellt werden kann. Dadurch ist auch eine automatische Anpassung der Stromregelung auf Veränderungen der Regelstrecke gewährleistet. Das Verfahren benötigt außerdem keine zusätzlichen Sensoren, sondern nur die Stromsensoren die für eine Regelung des Stroms in jedem Fall erforderlich sind.