Modellierung und Regelung fehlertoleranter Antriebe mit permanentmagneterregten Synchronmaschinen für Elektrofahrzeuge

Zusammenfassung

Fehlertolerante Antriebe mit mehrsträngigen, permanentmagneterregten Synchronmaschinen ermöglichen auch nach Auftritt von Fehlern in Wicklung, Sensorik oder Ansteuerung einen sicheren Weiterbetrieb frei von Bremsmomenten und Überspannungen im gesamten Drehzahlbereich. Dabei bieten sie gleichzeitig Vorteile im Normalbetrieb wie z.B. geringere Stromwärmeverluste, reduzierte Anregungen von akustisch wirksamen Tangential- und Radialkräften oder eine Senkung der Effektivstrombelastung des Zwischenkreises. In dieser Dissertation wird ein neuartiges numerisches Simulationsmodell zur Simulation des Zeitverhaltens mehrsträngiger Antriebe beliebiger Strangzahl vorgestellt. Aufbauend auf dem Modell werden Regelungskonzepte für den Normalbetrieb und den Fehlerfall abgeleitet. Im Normalbetrieb steht die Ausnutzung der spezifischen Vorteile mehrsträngiger Antriebe im Vordergrund, während im Fehlerfall die Kompensation auftretender Bremsmomente realisiert wird. Alle entwickelten Regelstrategien zielen auch nach Auftritt eines Fehlers auf die Nutzung eines für Elektrofahrzeuge notwendigen breiten Drehzahlbereichs mit Betrieb im Feldschwächbereich ab.

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Bibliographische Angaben

Auflage: 1/2021
Copyrightjahr: 2021
ISBN-Online: 978-3-95900-573-9
Verlag: TEWISS, Garbsen
Reihe: Berichte aus dem IAL
Band: 03/2021
Sprache: Deutsch
Seiten: 178
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

1. Vorwort Kein Zugriff
2. Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff
3. Formelzeichenverzeichnis Kein Zugriff
4. Abkürzungsverzeichnis Kein Zugriff
5. Kurzfassung Kein Zugriff
6. Abstract Kein Zugriff
1. 1.1 Motivation Kein Zugriff
2. 1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit Kein Zugriff
1. 2.1 Definition der Winkel und Bezugssysteme der PSM Kein Zugriff
2. 2.2 Allgemeines Spannungsdifferentialgleichungssystem der dreisträngigen PSM im statorfesten Bezugssystem Kein Zugriff
3. 2.3 Das vereinfachte Hauptwellenmodell der PSM im dq-System Kein Zugriff
4. 1. Induktivitätsbestimmung mittels Methode der eingefrorenen Permeabilitäten Kein Zugriff
  2. Bestimmung der differentiellen Induktivitätsmatrix mittels Methode der eingefrorenen Permeabilitäten Kein Zugriff
  3. Drehmomentberechnung aus der magnetischen Koenergie Kein Zugriff
  4. Koenergie im dq-System Kein Zugriff
1. 3.1 Einleitung und Begriffsdefinitionen Kein Zugriff
2. 3.2 Überlegungen zum AKS als sicheren Betriebszustand Kein Zugriff
3. 1. n3-strängige Topologien Kein Zugriff
  2. Vollbrückengespeiste Topologien (H-Topologien) Kein Zugriff
4. 1. Induktive Kopplung von Teilsystemen Kein Zugriff
  2. Wicklungseigenschaften vor und nach Fehlerfall Kein Zugriff
  3. Beispielwicklungen für n3-Topologien mit Zonenplänen und Felderregerkurven Kein Zugriff
  4. Beispielwicklungen für H-Topologien mit Zonenplänen und Felderregerkurven Kein Zugriff
5. 1. Mehrfach dq-Transformation für n3-Topologien Kein Zugriff
  2. Vektorraumzerlegung für n3-Topologien (Vector Space Decomposition) Kein Zugriff
  3. Vektorraumzerlegung für beliebige Strangzahlen Kein Zugriff
6. 3.6 Zur Problematik der Stromoberschwingungen bei mehrsträngigen Antrieben Kein Zugriff
1. 4.1 Allgemeines elektrisches Ersatzschaltbild mehrsträngiger PSM Kein Zugriff
2. 1. Transformation in umlaufende Koordinatensysteme (dq oder VSD) Kein Zugriff
  2. Begründung für die Notwendigkeit der Bestimmung der Induktivitätsmatrix Kein Zugriff
3. 1. Strombasiertes Sättigungsmodell mit Verwendung von differentiellen Induktivitäten Kein Zugriff
  2. Flussbasiertes Sättigungsmodell Kein Zugriff
  3. Vereinfachtes strombasiertes Sättigungsmodell für n3-Topologien Kein Zugriff
  4. Erweiterung der Sättigungsmodelle für Zahnspulenwicklungen inkl. Kreuzkopplung von Wicklungssystemen Kein Zugriff
  5. Vergleich der vorgestellten Sättigungsmodelle Kein Zugriff
4. 4.4 Berechnung des Drehmomentes Kein Zugriff
5. 1. Berechnung der Wickelkopfstreuinduktivität Kein Zugriff
  2. Schrägung durch analytisches Postprocessing Kein Zugriff
6. 1. Verhalten im symmetrischen, stationären Kurzschluss Kein Zugriff
  2. Verhalten im unsymmetrischen, stationären Kurzschluss Kein Zugriff
  3. Verhalten mit symmetrischer Speisung und konstanter Spannungsamplitude Kein Zugriff
  4. Verhalten mit unsymmetrischer Speisung und konstanter Spannungsamplitude Kein Zugriff
7. 4.7 Zusammenfassung Modellierung Kein Zugriff
1. 1. Vereinfachtes Hauptwellenmodell für n3-Topologien im dq-System Kein Zugriff
  2. Betrieb mit kurzgeschlossenem Teilsystem Kein Zugriff
  3. Betrieb mit offenem Teilsystem Kein Zugriff
  4. Betrieb mit offenem Teilsystem und Kompensation des Bremsmomentes aus Rückspeisung Kein Zugriff
  5. Zusammenfassung der Regelverfahren für n3-Topologien Kein Zugriff
2. 1. Betrieb von H-Topologien mit offenem Wicklungsstrang und sinusförmigen Strömen Kein Zugriff
  2. Optimierung der Stromkurvenform bei offenem Strang Kein Zugriff
  3. Optimierung der Stromkurvenform im Normalbetrieb Kein Zugriff
  4. Senkung der Stillstandsbelastung der Leistungsschalter in H-Topologien Kein Zugriff
3. 1. Modellbasierte Vorsteuerung der induzierten Spannung inklusive Oberschwingungen Kein Zugriff
  2. Resonanzstromregler Kein Zugriff
  3. Drehzahlbegrenzung der Unterdrückung von Stromoberschwingungen Kein Zugriff
4. 1. Interleaving zur Senkung der Strombelastung des Zwischenkreiskondensators Kein Zugriff
  2. Abschaltung von Teilsystemen zur Senkung der PWM-induzierten Oberschwinungsverluste Kein Zugriff
1. 6.1 Modellvalidierung für n3-Topologien mit verteilter Ganzlochwicklung Kein Zugriff
2. 6.2 Modellvalidierung für Antriebe mit Zahnspulenwicklung und Kreuzkopplung von Teilsystemen Kein Zugriff
3. 1. Betrieb mit kurzgeschlossenem Teilsystem und Kompensation des Kurzschlussbremsmomentes Kein Zugriff
  2. Betrieb mit rückspeisendem Teilsystem und Kompensation des Rückspeisemoments Kein Zugriff
4. 6.4 Validierung von Regelstrategien für H-Topologien am Beispiel eines fünfsträngigen Hochdrehmomentantriebs Kein Zugriff
1. 7.1 Identifikation kritischer Fahrsituationen Kein Zugriff
2. 7.2 Ergebnisse Kreisfahrt auf regennasser Fahrbahn Kein Zugriff
3. 7.3 Ergebnisse Bremsen und Ausweichen auf eisglatter Fahrbahn Kein Zugriff
1. 8.1 Ausblick Kein Zugriff
1. A.1 Simulationsparameter FE-Simulation Kein Zugriff
2. A.2 Antriebssystem 1: Sechssträngiger Hochdrehzahlantrieb mit verteilter Ganzlochwicklung Kein Zugriff
3. A.3 Antriebssystem 2: Dreisträngiger Hochdrehzahlantrieb mit verteilter Ganzlochwicklung Kein Zugriff
4. A.4 Antriebssystem 3: Sechssträngiger Hochdrehzahlantrieb mit verteilter, gesehnter Ganzlochwicklung Kein Zugriff
5. A.5 Antriebssystem 4: Fünfsträngiger Hochdrehzahlantrieb mit verteilter, gesehnter Wicklung Kein Zugriff
6. A.6 Antriebssystem 5: Sechssträngiger Radnabenantrieb FhG-RNM mit Zahnspulenwicklung Kein Zugriff
7. A.7 Antriebssystem 6: Sechssträngiger Radnabenantrieb SeRiel mit Zahnspulenwicklung Kein Zugriff
8. A.8 Antriebssystem 7: Fünfsträngiger Hochdrehmomentantrieb FuSy-Demonstratormotor mit Zahnspulenwicklung Kein Zugriff
9. A.9 Antriebssystem 8: Sechssträngiger Hochdrehzahlantrieb BEREIT-Demonstratormotor mit verteilter Ganzlochwicklung Kein Zugriff
B Modellvalidierung H-Topologie Kein Zugriff Seiten 168 - 169
C Komponenten des Antriebsstrangprüfstands Kein Zugriff Seiten 170 - 170
Literaturverzeichnis Kein Zugriff Seiten 171 - 178