Elektrotechnisches Institut (ETI)

FPGA-basierte Echtzeitsimulation einer hochausgenutzten Synchronmaschine

Aufgabenstellung

Vorbemerkung

Um elektrische Antriebssysteme zeit- und kosteneffizient entwickeln zu können, werden die Einzelkomponenten eines Antriebs innerhalb des gesamten Entwicklungsprozesses in entsprechenden Simulationsumgebungen validiert. Eine dieser Simulationsebenen ist dabei die Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulation bei der neben der Software, die vollständige Hardware des Signalverarbeitungssystems mit in die Simulationsumgebung eingebettet wird.

Aufgabe

Im Rahmen eines Forschungsprojekts am ETI soll ein Power Hardware-in-the-Loop Emulator für hochausgenutzte Synchronmaschinen aufgebaut werden. Hierfür wird ein entsprechendes echtzeitfähiges HIL-Synchronmaschinenmodell benötigt. Das der Simulation zu Grunde liegende Maschinenmodel soll dabei die Anisotropie des Rotors, die Eisensättigung sowie Kreuzverkopplungseffekte berücksichtigen. Eine erste Implementierung dieses Modells ist bereits vorhanden. Um den Prüfstand jedoch gegenüber Parameteränderungen möglichst flexibel zu gestalten soll das gesamte Model in Simulink so entworfen werden, dass es mit Hilfe des Simulink eigenen Fixed-Point-Tools sowie des HDL-Coders möglichst automatisiert in VHDL übersetzt und in den FPGA eingebunden werden kann. Darüber hinaus soll ein eigenständiger HIL Prüfstand aufgebaut werden welcher auf Signalebene eine Synchronmaschine simuliert. Die Schnittstellen des Prüfstands sind hierbei so zu gestalten, dass er sich gegenüber einem ETI-DSP-Steuersatz äquivalent zu einem Antriebssystem bestehend aus Einplatinenstromrichter und Synchronmaschine verhält.