Betrieb der feldorientiert geregelten Asynchronmaschine im Bereich oberhalb der Nenndrehzahl:
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1994
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| adam_text | Titel: Betrieb der feldorientiert geregelten Asynchronmaschine im Bereich oberhalb der Nenndrehzahl
Autor: Wiesing, Josef
Jahr: 1994
Inhaltsverzeichnis
Abkürzungen und Formelzeichen IV
1 Einleitung 1
2 Modellbildung der Asynchronmaschine 5
2.1 Begriffsbestimmung und Definitionen 5
2.2 Modellbildung ohne Berücksichtigung der Eisensättigung 8
2.2.1 Transformation der Gleichungen in ein gemeinsames Bezugsko¬
ordinatensystem 9
2.2.2 Darstellung in Ständerkoordinaten 10
2.2.3 Darstellung in Feldkoordinaten 11
2.3 Modellbildung unter Berücksichtigung der Eisensättigung 14
2.3.1 Begründung der Notwendigkeit 14
2.3.2 Mögliche Varianten und Ziele der Modellbildung 16
2.3.3 Ableitung des Modells 18
2.3.4 Experimentelle Bestimmung des Sättigungsverhaltens 21
3 Grundsätzliches zur feldorientierten Regelung der ASM 24
3.1 Struktur der Regelung im Grundstellbereich — Grenzen des Grundstell¬
bereichs 24
3.2 Festlegung der Rotorflußverkettung im Grundstellbereich 30
3.3 Definition des Maschinennennpunktes 34
4 Flußführung im Feldschwächbereich 38
4.1 Bestimmung der stationär optimalen Flußverkettungssollwerte 38
4.1.1 Gleichungen des stationären Betriebs unter Berücksichtigung der
Hauptfeldsättigung 38
4.1.2 Wahl der Flußverkettung zur Maximierung der Drehmomentaus¬
beute 39
4.1.3 Auswirkungen der Flußführung auf den Wirkungsgrad des Motors 44
II Inhaltsverzeichnis
4.2 Erweiterung der Regelungsstruktur zur Realisierung der Feldschwächung 48
4.2.1 Eigenschaften bekannter Verfahren 49
4.2.1.1 Flußführung nach einer l/n~Kennlinie ausgehend von
der Nennflußverkettung bei Nenndrehzahl 49
4.2.1.2 Flußführung nach optimierten Kennlinien 52
4.2.1.3 Regelung des Spannungsbedarfs 54
4.2.2 Diskussion spezieller Eigenschaften der konventionellen Span¬
nungsbetragsregelung und Ableitung der realisierten Variante . 58
4.2.2.1 Grenzen des mit der Spannungsbetragsregelung reali¬
sierbaren Drehzahlbereiches 58
4.2.2.2 Auswirkungen nicht ausregelbarer Spitzen des Span¬
nungsbedarfs 61
4.2.2.3 Dynamik des q-Stromregelkreises bei Teillast 62
4.2.2.4 Begrenzung der Spannungssollwerte 72
4.2.2.5 Auswahl und Dimensionierung des Spannungsreglers . 77
5 Simulation des Antriebssystems 83
5.1 Umfang der zu berücksichtigenden Details 84
5.2 Auswahl geeigneter „SimulationsWerkzeuge 85
5.3 Realisierung der Simulationssoftware 87
5.3.1 Merkmale des realisierten Simulationssystems 87
5.3.2 Modularisierung der zu simulierenden Antriebssysteme 87
5.3.3 Berücksichtigung der Sicherheitszeiten und des Stromlückens . . 89
5.3.4 Integrationsverfahren 91
6 Praktische Erprobung der optimierten Flußführungsverfahren 93
6.1 Komponenten des Versuchsantriebs 93
6.1.1 Asynchronmaschine und Belastungseinrichtung 93
6.1.2 Pulsumrichter 93
6.1.3 Meßwerterfassung und Signalverarbeitung 94
6.1.3.1 Stromerfassung 96
6.1.3.2 Drehwinkel-und Drehzahlerfassung 98
6.1.3.3 Modulation 102
6.2 Bestimmung des Raumzeigers der Rotorflußverkettung unter Berück¬
sichtigung der Hauptfeldsättigung 103
6.2.1 Varianten des Strorn-/Drehwinkelmodells 104
6.2.2 Verhalten der Modelle bei schnellen Flußänderungen 108
, . III
6.3 Ermittlung der Maschinenparameter 112
6.4 Dimensionierung der Regelkreise 115
6.4.1 Dimensionierung der Stromregelkreise 116
6.4.2 Dimensionierung des Drehzahlregelkreises 116
6.4.3 Dimensionierung des Flußregelkreises 116
6.4.4 Dimensionierung des Spannungsregelkreises 116
6.5 Verhalten des Antriebs im Feldschwächbereich 117
7 Zusammenfassung 128
Literaturverzeichnis 131
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