Entwurf einer Stromregelung mit definiertem dynamischem Verhalten für einen Permanentmagnet-Synchronmotor mit eingebetteten Magneten (IPMSM)

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
• Modellbildung des IPMSM
• Stromregelung
• Drehmomentregelung
• Berechnung des statischen Betriebsverhaltens
• Zusammenfassung
• Entwicklung einer Stromregelung mit definiertem dynamischen Verhalten
• Regelung eines einzelnen Stromkreises
• Entwurf einer Stromregelung mit definiertem dynamischen Verhalten
• Simulation und Ergebnisse
• Entwicklung einer Drehmomentsteuerung
• Drehmomentübertragungsfunktion des IPMSM
• Drehmomentsteuerung und Simulationen
• Experimentelle Validierung
• Aufbau des Versuchsstandes
• Messung der Stromregelung
• Messung der Drehmomentsteuerung
• Zusammenfassung und Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Stromregelung mit definiertem dynamischen Verhalten für einen Permanentmagnet-Synchronmotor mit eingebetteten Magneten (IPMSM). Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine Regelung zu entwickeln, die dem IPMSM ein PT1-Verhalten mit definierbarer Zeitkonstante einprägt, sowie eine Drehmomentsteuerung zu realisieren, die der Stromregelung geeignete Arbeitspunkte in Abhängigkeit des Solldrehmoments hinsichtlich minimaler Stromwärmeverluste vorgibt.

• Modellierung des IPMSM
• Entwurf einer Stromregelung mit definiertem dynamischen Verhalten
• Entwicklung einer Drehmomentsteuerung
• Simulation und experimentelle Validierung
• Anwendung des IPMSM im Bereich der Elektrotraktion

Zusammenfassung der Kapitel

Kapitel 2 erläutert die Modellbildung des IPMSM, wobei die relevanten Gleichungen für die Strom- und Drehmomentregelung hergeleitet werden. Die Besonderheiten des IPMSM im Vergleich zu anderen Elektromotoren, wie z.B. die asymmetrischen Induktivitäten und Sättigungseffekte, werden berücksichtigt. Kapitel 3 befasst sich mit der Entwicklung einer Stromregelung mit definiertem dynamischen Verhalten. Es werden verschiedene Ansätze zur Realisierung einer solchen Regelung vorgestellt und das Verfahren der Internal Model Control (IMC) detailliert beschrieben.

Kapitel 4 beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Drehmomentsteuerung. Es wird die Drehmomentübertragungsfunktion des IPMSM hergeleitet und die Drehmomentsteuerung in Abhängigkeit des Solldrehmoments und der Stromwärmeverluste optimiert. Kapitel 5 beschreibt die experimentelle Validierung der entwickelten Regelung am Prüfstand. Die Ergebnisse der Messungen werden mit den Simulationsergebnissen verglichen und diskutiert.

Schlüsselwörter

Permanentmagnet-Synchronmotor (IPMSM), Stromregelung, Drehmomentsteuerung, Internal Model Control (IMC), PT1-Verhalten, Sättigungseffekte, Elektrotraktion.