Santiago Cianca Sosa (abgeschlossen)

Motivation

Eine Verstellung des Rotorflusses im Betrieb führt in bestimmten Betriebsbereichen einer elektrischen Maschine zu Wirkungsgradzugewinnen. Dafür stellen Maschinen mit variablem Fluss (VFM) einen Lösungsansatz dar. Bei diesem Maschinentyp wird der Seltenerd-Magnet durch einen Magneten mit vergleichbarer Remanenzflussdichte aber deutlich geringerer Koerzitivfeldstärke ersetzt. Die geringere Koerzitivfeldstärke ermöglicht das Verstellen des Rotorflusses im Betrieb.

Um die Effizienzgewinne möglichst umfangreich ausschöpfen zu können, ist eine Regelung nötig, die sowohl das Drehmoment während der Ummagnetisierungen konstant hält, als auch die Auswirkungen der Ummagnetisierung auf die induzierte Spannung sowie die elektromagnetischen Verlustprozesse berücksichtigt.

Aufgabenstellung

Zur effektiven Regelung einer Maschine mit variablem Fluss soll ein Regelungssystem entworfen werden. Neben der Einhaltung der Spannungsgrenze für alle Ummagnetisierungen sollen dabei sowohl Methoden für glatte (oberwerllenarme) Ströme untersucht und verschiedene Ansätze für die anzuwendende Strategie bei den Ummagnetisierungen berücksichtigt werden.

Die Arbeit soll folgende Schritte und Teilziele umfassen:

1. Literaturrecherche
2. Einarbeitung in Simulink
   1. Einarbeitung in bestehende Modelle der betrachteten Maschine
   2. Aufbau der notwendigen Infrastruktur für die Simulationen
3. Regelungsentwurf unter Berücksichtigung der Spannungsgrenze des Umrichters bei Ummagnetisierungen über den gesamten Betriebsbereich, dabei zusätzlich:
   1. Berücksichtigung von Oberwellen in den Strömen, die zu (Teil)entmagnetisierungen insbesondere bei bereits gesenktem Fluss führen können, sowie transienten Effekten bei MS-Änderungen.
   2. Vergleich verschiedener Ummagnetisierungsstrategien (hysteresebasiert, prädiktiv, KI-basiert) im Hinblick auf den gesamten Energieumsatz, Einordnung von Aufwand der Strategie gegenüber Effizienz der Maschine
4. Technisch-wissenschaftliche Dokumentation der Vorgehensweise, Ergebnisse und Erkenntnisse, Erstellen von Zwischen- und AbschlusspräsentationenWird 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.