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Realisierung und Vergleich der feldorientierten Regelung einer Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer und einer Synchronmaschine mit Permanentmagneten unter Verwendung eines Kalman Filters als Flussmodell

AutorDaniel Paul
Verlagdiplom.de
Erscheinungsjahr2007
Seitenanzahl72 Seiten
ISBN9783836604895
FormatPDF
Kopierschutzkein Kopierschutz/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis38,00 EUR
Inhaltsangabe:Einleitung: Moderne Regelungsverfahren für Drehstromantriebe sind in den letzten Jahren sehr stark erforscht wurden, um eine kostengünstige Alternative zu den leistungsstarken und relativ einfach regelbaren Gleichstromantrieben zu finden. Dabei wurde unter anderem viel Aufwand bei der Entwicklung von Verfahren betrieben, die ohne Drehzahlsensoren arbeiten. Der Verzicht auf solche Sensoren bringt vor allem Kostenvorteile bei der Herstellung der Drehstromantriebe, da sowohl der Sensor selbst als auch die dafür nötigen Befestigungs- und Verbindungsvorrichtungen wegfallen. Für die Umsetzung dieser Idee wurden viele verschiedene Varianten von so genannten Beobachtern entwickelt, wobei zwischen open-loop und closed-loop Beobachtern unterschieden wird. Die open-loop Beobachter sind dabei einfacher umzusetzen, haben allerdings den Nachteil, sehr empfindlich gegenüber Änderungen der Motorparameter zu sein. Außerdem bleibt das Problem des Offsets am offenen Integrierer, welches sich stetig aufaddiert. Ein Beispiel dafür ist das einfache Flussmodell ohne Rückführung, bei dem aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung der Rotorfluss berechnet wird. Die closed-loop Varianten sind in ihrer Umsetzung umfangreicher und komplizierter, dafür treten die oben genannten Nachteile nicht mehr auf und eine verbesserte Performance ist möglich. Beispiele dafür sind der einfache Integrierer mit Rückführung, das Model Reference Adaptive System (MRAS), der Sliding Mode Observer, Artificial Neural Networks (ANN) und der Extended Kalman Filter (EKF). Der Nachteil dieser Beobachter ist vor allem die erhöhte Rechenleistung, die zu ihrer Umsetzung benötigt wird. In dieser Arbeit soll der Diskrete Kalman Filter als Flussmodell für die sensorlose Feldorientierte Regelung einer Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer und einer Permanentmagneterregten Synchronmaschine in einem Digitalen Signalprozessor (DSP) umgesetzt werden. Der Diskrete Kalman Filter ist die Ausgangsform des EKF, kann allerdings mit weitaus weniger Rechenaufwand umgesetzt werden, es wird also ein vergleichsweise weniger leistungsstarker Prozessor benötigt. Zur Berechnung des Rotorflusses werden der gemessene Statorstrom und die Statorspannung, welche vom Modulator vorgegeben wird, verwendet. Die Statorspannung wird also nicht gemessen, was eine Einsparung der dazu nötigen Sensoren ermöglicht. Zur Erarbeitung des Flussmodells sollen zuerst die theoretischen Grundlagen der Maschinen, der [...]

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Inhaltsverzeichnis
Realisierung und Vergleich der feldorientierten Regelung einer Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer und einer Synchronmaschine mit Permanentmagneten unter Verwendung eines Kalman Filters als Flussmodell1
Danksagung2
Inhaltsverzeichnis4
1 Einleitung5
2 Theoretische Grundlagen6
2.1 Gleichungen und Modelle der elektrischen Maschinen6
2.1.1 Die Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer6
2.1.2 Die Permanentmagneterregte Synchronmaschine9
2.2 Das Prinzip der Feldorientierten Regelung12
2.3 Der diskrete Kalman Filter13
3 Umsetzung16
3.1 Die Gleichungen für die Flussmodelle16
3.1.1 Das Flussmodell der ASM16
3.1.2 Das Flussmodell der PMSM17
3.2 Voruntersuchungen19
3.3 Der Versuchsaufbau21
3.4 Umsetzung im DSP22
3.4.1 Normierung der Parameter und Flussmodelle22
3.4.2 Berechnung der normierten Gleichungen im DSP23
4 Ergebnisse27
4.1 Das Verhalten des Flussmodells der ASM27
(a) bei konstanter Drehzahl27
(b) beim Anlauf auf Solldrehzahl31
(c) bei Drehrichtungsänderungen34
(d) bei konstanter Drehzahl mit Lastmaschine37
4.2 Das Verhalten des Flussmodells der PMSM45
(a) bei konstanter Drehzahl45
(b) beim Anlauf auf Solldrehzahl51
(c) bei Drehzahlsprüngen und Drehrichtungsänderungen53
(d) bei Drehzahlsprüngen mit Last56
5 Zusammenfassung58
6 Ausblick60
7 Literaturverzeichnis61
8 Verzeichnis der verwendete Symbole und Abkürzungen63
9 Anhang65
9.1 Technische Daten der Maschinen65
9.2 Normierungsfaktoren65
9.3 Programm66
Thesen71

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