Entwurf einer direkten Selbstregelung für permanenterregte Synchronmaschinen

Inhaltsangabe:Einleitung: Ziel dieser Masterarbeit ist der Entwurf und die Untersuchung einer hochdynamischen Drehmomentregelung für einen Elektro- bzw. Hybridfahrzeugantrieb mit permanentmagneterregter Synchronmaschine (PMSM). Im Kapitel 2 werden Zahnspulenwicklungen für die vorhandene modulare PMSM ausgelegt und die Maschinenparameter mit Hilfe von Programm SPEED bestimmt. Gegenstand des Kapitels 3 ist mathematische Modell der PMSM. Es wird dabei zuerst auf die Raumzeigerdarstellung und Koordinatentransformation eingegangen und anschließend ein Gleichungssystem aufgestellt, das PMSM vollständig beschreibt. Das Kapitel 4 behandelt das Prinzip der direkten Drehmomentregelung der PMSM. Es wird die Arbeitsweise einzelnen Regelungskomponenten erklärt und die Modelle für die PMSM, den Umrichter, den Statorfluss- und Drehmomentregler, und den Schätzungsblock in Simulink gebildet. Anschließende Simulationen in Simulink-Umgebung untersuchen sowohl das Regelungsverhalten bei unterschiedlichen Abtastzeiten als auch der Einfluss der Regler-Toleranzbandbreite auf die Umrichter-Schaltfrequenz. Der Inhalt des Kapitels 5 ist die Optimierung der Regelungskomponenten. Es wird eine Maximales-Drehmoment-pro-Statorfluss-Kurve als Verweistabelle in das vorhandene Simulink-Modell der Regelung eingefügt und die Kompensation der temperaturabhängigen Änderung des Statorwiderstands durchgeführt. Im Anschluss wird die Regelung im rotorflussfesten dq Koordinatensystem als Alternative vorgestellt. Das Kapitel 6 ist der Realisierung der Regelung in FPGA gewidmet.Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: I.Eidesstattliche ErklärungI II.InhaltsverzeichnisII III.KurzfassungIV 1.Einführung1 1.1Motivation1 1.2PMSM für EV2 1.3FPGA-Technologie5 2.Parametrisierung der modularen PMSM7 2.1Auslegung einer Zahnspulenwicklung7 2.1.1Besonderheiten der Zahnspulenwicklung7 2.1.2Auslegungsbedingungen8 2.1.3Die Entwurfsmethoden10 2.1.3.1Variante 1 der Zahnspulenwicklung10 2.1.3.2Variante 2 der Zahnspulenwicklung13 2.1.4Bewertung der Wicklungsentwürfe15 2.2Parametrisierung durch SPEED18 2.2.1Geometrische Abmessungen18 2.2.2Berechnung der Maschinenparameter20 3.Das mathematische Modell der PMSM25 3.1Raumzeigerdarstellung25 3.2Koordinatentransformation28 3.3Gleichungssystem der PMSM29 4.Prinzip der direkten Drehmomentregelung37 4.1Modell der PMSM37 4.1.1Transformation der Spannungen vom Dreiphasensystem in dq-KOS38 4.1.2Elektrische Strecke der PMSM39 4.1.3Mechanische [...]