Selbstlernende sensorlose Antriebe

01.05.2007 - 30.09.2010
Forschungsförderungsprojekt
Aufgrund ihrer Robustheit, den geringen Kosten und den ausgezeichneten dynamischen Eigenschaften sind Antriebe mit Asynchronmaschinen in allen industriellen Anwendungen heutzutage weit verbreitet. Durch den ständig steigenden Kostendruck hat sich in den vergangenen Jahren ein eigener Forschungszweig gebildet, mit dem Ziel den mechanischen Sensor an der Rotorwelle zu eliminieren. Nach dem derzeitigen Wissenstand ist eine mechanisch sensorlose Regelung im Bereich geringer elektrischer Drehzahl (Statorfrequenz gleich null) nur möglich, wenn zusätzlich zur Grundwelle auch die hochfrequenten bzw. transienten elektrischen Eigenschaften der Maschine berücksichtigt werden. Wird eine hochfrequente oder transiente elektrische Anregung zusätzlich zur Grundwellenspannung durch den Wechselrichter realisiert, so kann die resultierende Stromantwort der Maschine gemessen und ausgewertet werden. Diese transiente Stromantwort wird durch Asymmetrien in der Maschine, hervorgerufen beispielsweise durch räumliche Sättigung oder Nutung, moduliert. Durch geeignete Algorithmen kann so die zur hochdynamischen Regelung der Maschine benötigte Rotor- bzw. Flussposition errechnet werden. All diese Methoden, die auf einer zusätzlichen Anregung der Maschine basieren, sind bei Verwendung der Asynchronmaschine derzeit noch auf den Laborbereich beschränkt. Es gibt noch keine Berichte von industriellen Anwendungen. In dem beantragten Projekt sollen zwei der aktuellen Hauptprobleme bei der sensorlosen Regelung untersucht und gelöst werden. Ein Problem ist die aufwendige Bestimmung aller notwendigen Regelungsparameter. Da sowohl das Design der Maschine und des Wechselrichters, als auch die Art der Anregung einen großen Einfluss auf die Signale haben, müssen derzeit bei jeder Änderung von Maschine, Wechselrichter, oder Anregung aufwendige Messreihen von Spezialisten durchgeführt werden. Im Rahmen des Projektes sollen Neuronale Netze, Beobachteransätze und klassische Optimierungsmethoden angewandt werden, um die optimalen Werte aller benötigten Parameter zu bestimmen. Dieser Bestimmungsvorgang soll selbsttätig ablaufen, und ohne Verwendung aufwendiger Messeinrichtungen. Das zweite Problem ist die Trennung der unterschiedlichen Signalanteile im resultierenden Regelsignal. In jeder Maschinen sind ständig flussfeste und rotorfeste Asymmetrien vorhanden. In einigen Betriebspunkten kommt es daher zu einer Überlappung der Frequenzen von flussfester und rotorfester Asymmetrie. Eine Rekonstruktion der einzelnen Signalanteile ist dann in der Realität kaum noch möglich. Durch die Kombination von Demodulationsverfahren und Zustandsbeobachtern soll eine Stabilisierung in diesen kritischen Betriebspunkten erreicht werden. Dadurch kann die Qualität von sensorlosen Drehmoment-, Drehzahl- bzw. Positionsregelungen erhöht werden.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Förderungsmittel

  • Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)

Schlagwörter

DeutschEnglisch
Elektrische Antriebeelectric drives
sensorlossensorless
Inbetriebnahme commissioning