Algorithmen zur Bestimmung der Rotorlage für die feldorientierte Regelung einer permanenterregten Synchronmaschine

Algorithms to determine the rotor position for the field-oriented control of permanent-magnet synchrous machine

  • In dieser Diplomarbeit wird der Einsatz eines Berechnungsverfahrens zur Rotorpositionsbestimmung mit einer digitalen Lagesensorik für den Betrieb einer mit Permanentmagneten erregten Synchronmaschine vorgestellt. Beginnend, erfolgt mit der theoretischen Fehler und Toleranzanalyse die Untersuchung des derzeitigen Systems zur digitalen Rotorpositionsbestimmung für den Integrierten Motor-Generator, der als elektrischer Antrieb im Hybrid eingesetzt wird. Es wurde eine Fehlerklassifizierung aus dem Signalfluss der digitalen Lagesensorik abgeleitet und anschließend eine ausführliche Beschreibung der einzelnen Klassen durchgeführt. Neben dieser werden die Auswirkungen nicht idealer Sensorflankenwinkel auf die elektr. Sekorbreiten für eine mech. Umdrehung des Geberrades grafisch dargestellt. Auf diese Analyse aufbauend konnte ein Simulationsmodell erstellt werden mit dem die Entwicklung eines Berechnungsverfahrens zur Rotorpositionsbestimmung ermöglicht wird. Das Modell erlaubt die Simulation mit synthetisch generierten Signalen, welche mit den verschiedenen Einflussfaktoren aus den Fehlerklassen kombinierbar sind. Des Weiteren können sehr schnell Messdaten am Prüfstand oder bei einem Fahrzyklus aufgezeichnet werden, welche darauffolgend als Eingangsgrößen für das Modell dienen und die Entwicklung eines Berechnungsverfahrens absichern. Der entwickelte Algorithmus basiert auf einem Referenzsignal, welches einem angenommenen Winkelverlauf für eine gleichförmig beschleunigte Rotation des Rotors entspricht und mit dem über die Zeitstempel einer mech. Umdrehung die Sensorflankenwinkel berechnet werden. Eine erste Validierung des Verfahrens konnte mit Messdaten vom Maschinenprüfstand erzielt werden und erlaubte gleichzeitig für den Integrierten Motor Generator unter den gegebenen Fertigungsbedingungen die Analyse der Struktur der Sektorbreiten. Als Schlussfolgerung aus den Ergebnissen konnte die Erkenntnis gewonnen werden, dass mit diesem Berechnungsverfahren die Vergrößerung der Fertigungstoleranzen für das Geberrad möglich sind und die Herstellungskosten diesbezüglich gesenkt werden können. Abschließend ist im Abschnitt 7.2 Ausblick auf ein weiteres Berechnungsverfahren hingewiesen, das als Referenzsignal den Winkelverlauf eines Zahnsegmentes des Geberrads über ein Polynom abbildet und das Potential besitzt die Genauigkeit der berechneten Sensorflankenwinkel weiter zu verbessern.

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Metadaten
Author:Chris Trempert
Advisor:Jürgen Klötzner, Gunther GöttingGND
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:Robert Bosch GmbH
Postfach 30 02 40, 70442 Stuttgart
Date of Publication (online):2010/01/04
Year of first Publication:2009
Date of final exam:2009/11/17
Tag:Geberrad; Toleranzanalyse; permanenterregte Synchronmaschine
GND Keyword:Dauermagneterregte Synchronmaschine
Page Number:- Seiten, - Abb., - Tab., - Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Elektrotechnik
Release Date:2010/01/04