Entwurf einer direkten Selbstregelung für permanenterregte Synchronmaschinen (PDF)

Ziel dieses Buches war 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 vom Programm SPEED bestimmt. Gegenstand des Kapitels 3 ist das 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 von einzelnen Regelungskomponenten erklärt und es werden 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 den 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 durch Einsatz des proportional-integralen Schätzers durchgeführt. Im Anschluss wird die Regelung im rotorflussfesten -Koordinatensystem als Alternative vorgestellt. Das Kapitel 6 ist der Realisierung der Regelung in FPGA gewidmet. Es wird zuerst auf Digitalisierung der Regelungskomponenten und FPGA-Entwurf eingegangen, dann die digitale Regelung mit Hilfe von Programm Altera DSP Builder und Hardwarebeschreibungssprache VHDL in Simulink-Umgebung nachgebildet und schließlich alle Komponenten der direkten Drehmomentregelung mittels Programm Altera Quartus II in FPGA implementiert. In Kapitel 7 werden die Ergebnisse dieses Buches abschließend zusammengefasst.