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Stromsensorlose Regelung eines permanenterregten Synchronmotors
Olga Siwak Georg-Simon-Ohm-Fachhochschule Nürnberg Betreuer: Prof. Dr. Werner Kühnel Zusammenfassung der Diplomarbeit Die vorliegende Diplomarbeit bearbeitet ein Thema aus dem Gebiet der Stromregelung von permanenterregten Synchronmaschinen, die mehrfach als Lüfterantriebe in der Automobilbranche zum Einsatz kommen. Hierbei sollte eine Möglichkeit untersucht werden, die direkte Motorstrommessung durch geeignete Rechenverfahren zu ersetzen und somit die Modulkosten zu verringern. Ein hierfür geeignetes Verfahren existierte bereits für Lüfteranwendungen mit Gleichstromantrieben und sollte auf die Synchronmotoren ausgeweitet werden. Dabei bedient man sich des Zusammenhangs zwischen der Verlustleistung, und somit der Erwärmung, des Antriebes und den Motorströmen. Da die dynamischen Eigenschaften der beiden Maschinen stark differenzieren, mussten an dieser Stelle mehrere zusätzliche Aspekte miteinbezogen werden. Die Arbeit besteht im Wesentlichen aus drei Teilen: der Aufnahme aller notwendigen Messwerte, ihrer Auswertung und der Implementierung eines Antriebsmodells in MATLAB SIMULINK. Dabei wurde im ersten Schritt die Seriensoftware für die erforderlichen Messungen angepasst und die Messumgebung aufgebaut. Parallel zur Aufnahme der Messwerte erfolgte die Nachbildung des Motors und der dazugehörigen Ansteuerung in SIMULINK. So sollte eine zusätzliche Möglichkeit geschaffen werden die Motorströme nachzubilden. Die Modellbildung des Antriebes erforderte ein detailliertes Verständnis des Systems, das vollständig in Differentialgleichungen umgesetzt werden musste. Die Verifizierung des Modells hat gezeigt, dass sich damit genauere Ergebnisse für die Stromistwerte erreichen lassen als bei der Anwendung des bestehenden Verfahrens. Sowohl im getakteten als auch im ungetakteten Betrieb stimmen die simulierten Ströme mit den gemessenen Kurvenverläufen gut überein. Bei der Auswertung der aufgenommenen Messwerte kam es vor allem darauf an, die unterschiedlichen Randbedingungen und übliche Temperaturänderungen aus dem Automotivbereich zu beachten. Dabei wurde schnell deutlich, dass das Verfahren für Gleichstrommaschinen nur mit einem sehr großen Aufwand auf die Synchronmaschine übertragen werden kann. Die abschließende Beurteilung beider Lösungen hat gezeigt, dass weder die Implementierung des Modells noch die Transformation des bestehenden Verfahrens die gewünschte Kostensenkung ermöglichen. Allerdings bilden beide Vorgehensweisen die notwendige Ausgangsplattform für weitere Untersuchungen, die in Rahmen dieser Diplomarbeit aufgezeigt wurden. Hierzu gehört auch die Untersuchung der Motorströme mit Hilfe der Fourieranalyse, bei der die dynamische Struktur der Synchronmaschine besser erfasst werden kann. Insgesamt liefert die Arbeit eine umfassende Untersuchung des Systems und deckt einen großen Themenbereich ab. Die Ergebnisse dieser Diplomarbeit waren ausschlaggebend für die Strategie der Firma TEMIC bei der Weiterentwicklung ihrer Kühlermodule. < zurück |
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