Detektion von Mehrfach-Anisotropien zur geberlosen Regelung von Asynchronmaschinen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts wurde ein vereinfachtes Modell mithilfe der Simulationsumgebung MATLAB/Simulink zur Untersuchung der Auswirkung rüumlicher Harmonischer der Luftspaltfeldverteilung auf den Statorstromverlauf von Asynchronmaschinen entwickelt. Dieses Modell ermöglicht, die zur injektionsbasierten geberlosen Regelung relevanten magnetischen Effekte - diskrete Wicklungsverteilung, Nutung und Sättigung -, sowohl einzeln als auch kombiniert zu betrachten. Für den Spezialfall linearer magnetischer Verhältnisse konnten die harmonischen Flussanteile analytisch bestimmt und folglich die Modelleffizienz wesentlich gesteigert werden. Die Anwendung der Quadraturamplitudenmodulation zur Erkennung sättigungs- und nutungsbedingter Stromharmonischer konnte aufgrund des Maschinenverhaltens nicht konkretisiert werden. Anschließend wurde die Eignung des Kron-Modells zur Beschreibung o. g. Stromharmonischer untersucht. Diese in der heutigen Antriebstechnik relativ unbekannte Modellierungsmethode ist aus zwei Gründen zur Lösung der im Antrag dargelegten Problematik von besonderem Interesse. Zum einen bietet sie die Möglichkeit, einer rämlichen Feldharmonischen bestimmte Stromanteile zuzuordnen. Zum anderen lässt sich ein Zustandsraummodell aufstellen, in dem diese Stromanteile als Zustände aufgeführt werden. Dieses Zustandsraummodell eignet sich zur Ausführung in Echtzeit. Dies eröffnet Perspektiven für neuartige geberlose Regelverfahren im Zeitbereich. Das Projekt ermöglichte dem Lehrstuhl des Antragstellers, eine Kooperation mit dem Conservatoire National des Arts et Métiers in Paris mit Aussichten auf langfristige Zusammenarbeit im Bereich der Antriebsregelung aufzubauen. Schließlich wurden folgende Aspekte im Laufe der durchgeführten Arbeiten aufgedeckt, die weiterführender Untersuchungen bedürfen: Die Widerstände der virtuellen Maschinen im Kron-Modell stellen kritische Parameter dar. In der Literatur werden allerdings uneinheitliche Methoden zur Bestimmung deren Werte beschrieben. Des Weiteren wirken sich Schätzfehler dieser Parameter deutlich auf das simulierte Stromspektrum aus. - Es sollte überpruüft werden, inwiefern Anpassungen am Kron-Modell vorgenommen werden können, um Sättigungseffekte annähernd zu berücksichtigen. - Gegebenenfalls sollte ein Beobachter auf Basis des Kron-Modells zur Schätzung der Rotordrehzahl aufgebaut werden.
