ISBN 978-3-8439-2216-6

978-3-8439-2216-6, Reihe Elektrotechnik

Yaqiong Liu
Ein robustes geberloses Regelverfahren für die Asynchronmaschine

162 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Eine hohe dynamische geberlose Regelung der Asynchronmaschine, insbesondere die mit modellbasierter Struktur, stellt hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Motorparameter. Der entsprechend große Testaufwand ist jedoch bei vielen Anwendungen nicht erwünscht oder sogar nicht zulässig. Ohne Angabe der Parameter ist eine Steuerung ohne Drehzahlgeber durch das U/f-Verfahren möglich. Die Einsatzgebiete einer derartigen Steuerung sind jedoch aufgrund der signifikanten Drehzahlabweichung und der niedrigen Dynamik bei Antrieben wie Pumpe, Lüfter und Ventilator eingeschränkt. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird ein neuartiges geberloses Regelungsverfahren entwickelt, das für den Aufwand der Inbetriebnahme und die Funktionalität bezüglich Dynamik und Genauigkeit skalierbar ist.

Die Idee dabei ist, die U/f-Steuerung mit der modellbasierten geberlosen Regelung in einer einheitlichen Struktur mit mehreren Stufen zu kombinieren. Der Aufwand der Parameteridentifikation nimmt dabei von der niedrigsten bis zur höchsten Stufe zu, dafür verbessern sich die Regelgenauigkeit und die Regeldynamik kontinuierlich. Insgesamt wird das Konzept in vier verschiedene Stufen unterteilt. Die höchsten zwei Stufen enthalten die klassische MRAS-Regelstruktur. Bei den beiden niedrigsten Stufen sind die Verfahren zur Regelung und Parameteridentifikation besonders neuartig. Daher wird dieses Konzept in der vorliegenden Arbeit ausführlich beschrieben.

In der Regelung stellt die Feldorientierung eine grundsätzliche Steuerungsstruktur bereit und ermöglicht eine Auslegung mit Betrachtung der d- und q-Komponenten. Die stationäre Steuerung in der Feldorientierung wird hauptsächlich mit dem Vorsteuerungsglied realisiert. Durch eine Dämpfungsaufschaltung wird der dynamische Charakter optimal eingestellt. Die Robustheit des Konzeptes ist besonders durch die Stromregelung gewährleistet, so dass das System sich bei allen Frequenzen und mit voller Belastung in einem stabilen und geschützten Betriebszustand befindet. Die benötigten Motorparameter werden durch die Kombination von Berechnungs- und Identifikationsverfahren bestimmt. Um die nichtidealen Eigenschaften zu berücksichtigen und ein Testlauf trotzdem in einer unbemerkbaren kurzen Zeit durchführen zu können, wird ein Identifikationsprozess für einen empfindlichen Betriebsbereich umgesetzt. Das gesamte Regelkonzept wurde aufgrund des Leistungsunterschiedes mit vier Prüfständen verifiziert. Die hohe Robustheit des Konzeptes zeichnet sich besonders dadurch aus, dass die Schwingungen eindeutig reduziert werden können und die Maschine bei großer Belastung von einem blockierten Zustand um den Drehzahlbereich null mit hoher Dynamik anlaufen kann.