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Ermittlung der Lage und Drehzahl von permanenterregten Synchronmaschinen aus den Messwerten der taktfrequenten Stromsteigungen

Ermittlung der Lage und Drehzahl von permanenterregten Synchronmaschinen aus den Messwerten der taktfrequenten Stromsteigungen
Typ:Masterarbeit
Datum:November 2018 - Mai 2019
Betreuer:

M.Sc. Matthias Brodatzki

Für die Regelung einer PMSM 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. Hierbei kann insbesondere die zeitliche Änderung der Phasenströme als Informationsquelle dienen.

 

Durch die magnetische Anisotropie von stark ausgenutzten Maschinen ist die wirksame Phaseninduktivität eine lagewinkelabhängige Größe. Die Stromsteigung und damit verbundene induzierte Spannung, welche für die Lageidentifikation notwendig ist, wird hierbei üblicherweise als sogenanntes Testsignal dem Stromsollwert überlagert.

 

In dieser Arbeit sollen jedoch durch Schaltvorgänge des Stromrichters inhärent verursachte Stromsteigungen untersucht werden. Sollten diese als Informationsquelle zur Lageidentifikation genügen, wäre eine zusätzliche Testsignaleinprägung obsolet und die damit einhergehenden Geräusche, Drehmomentabweichungen und zusätzlichen Verluste könnten vermieden werden.

 

Eine direkte Messung der Stromsteigung, welche hier betrachtet werden soll, erlaubt es auf eine Überabtastung der Phasenströme und eine numerische Differentiation zu verzichten und so die Genauigkeit der Identifikation zu erhöhen und die Kosten der Messeinrichtung zu verringern.