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scheer2017identifizierung


René Scheer, "Identifizierung von Stromregelwerten unter Nutzung einer automatisierten Parameteridentifikation zur effizienten Drehmomenteinprägung in permanenterregten Synchronmaschinen," Master's Thesis, RWTH Aachen University, September 2017. (Advisor: Konstantin Etzold)

Abstract

In heutigen Hybrid- und Elektrofahrzeugen finden meist permanenterregte Synchronmaschinen Anwendung, welche eingebettete Magneten im Rotor aufweisen (IPMSM). Aus dieser Einbettung resultiert eine magnetische Asymmetrie des Rotors, wodurch das Drehmoment neben dem synchronen Anteil einen Reluktanzanteil enthält. Zur effizienten Drehmomenteinprägung ist somit, im Gegensatz zu symmetrischen Rotoren, eine Kombination aus dem drehmomentbildenden und dem feldbildenden Statorstrom zu finden. Daher ist eine Charakterisierung der IPMSM zur wirkungsgradoptimierten Wahl der beiden Statorströme notwendig. Weiterhin resultiert aus der gleichzeitigen Einprägung der beiden Statorströme eine gegenseitige Beeinflussung durch den gemeinsamen Flusspfad im Statorjoch. Dies führt zu nichtlinearem magnetischen Verhalten. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Algorithmus für die Ermittlung von Stromregelwerten unter Nutzung einer automatisierten Parameteridentifikation entwickelt. Dazu wurde die von DENSO für das Forschungsprojekt Hy-Nets entwickelte permanenterregte Synchronmaschine charakterisiert, welche ausgeprägte Feldschwächungs- und Reluktanzanteile aufweist. Zur Regelung sowie zur effizienten Drehmomenteinprägung einer solchen PMSM benötigen sämtliche Regelverfahren ein parametrisiertes Maschinenmodell, um aus den Regelgrößen das gewünschte Drehmoment einzustellen. Speziell IPMSM zeigen aufgrund ihrer magnetischen Anisotropie sowie der stromabhängigen Sättigungs- und Kreuzkopplungseffekte die Notwendigkeit von betriebspunktabhängigen Parametern. Da weiterhin im Regelkreis keine direkte Drehmomentmessung existiert, ist die Genauigkeit des Maschinenmodells sowie ihrer Parameter von hoher Bedeutung. Insgesamt konnte ein Werkzeug zur zeitoptimierten Applizierung von E-Drive Systemen entwickelt werden. Dabei ist die Ermittlungszeit zur Charakterisierung am Prüfstand von mehreren Monaten auf wenige Tage reduzierbar. Weiterhin konnte eine vollständige Identifikation der realen Motorparameter automatisiert durchgeführt werden, um das nichtlineare Verhalten der E-Maschine zu charakterisieren.

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René Scheer

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    author = {Scheer, Ren{\'{e}}},
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    referee = {Andert, Jakob and G{\"{u}}nther, Marco},
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