expertltßl vertag Praxis der feldorientierten Drehstromantriebsregelüngen

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1 Praxis der feldorientierten Drehstromantriebsregelüngen Privatdozent Dr.-Ing. habil. Nguyen Phung Quang Dr.-Ing. habil. Jörg-Andreas Dittrich 2., neubearbeitete Auflage Mit 134 Bildern und 149 Literaturstellen IIIBibliothek expertltßl vertag

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort 1 Einführung: Prinzip der Feldorientierung und Struktur eines 1 feldorientiert geregelten Drehstromantrfebssystems 1.1 Bildung der Raumzeiger und deren feldorientierte. 1 Betrachtungsweise 1.2 Grundstrukturen der feldorientiert geregelten Antriebssysteme Literatur zu Kapitel Wechselrichteransteuerung mittels Raumzeigermodulation Prinzip der Modulation Berechnung und Ausgabe der Schaltzeiten Einschränkungen des Verfahrens Real nutzbare Zeigerebene Synchronisation zwischen Modulation und Signalverarbeitung Auswirkung der Schutzzeit und deren Kompensation ( Realisierungsbeispiele Modulation mit Mikrocontroller SAB 80C Modulation mit Signalprozessor TMS 320C20/C Modulation mit einer Doppelprozessor-Konfiguration Spezielle Modulationsarten Modulation mit zwei Zweigen Synchrone Modulation Literatur zu Kapitel Maschinenmodelle als Voraussetzung zum Entwurf der 45 Regelungen und Beobachter 3.1 Allgemeines zur Zustandsraumdarstellung Kontinuierliche Zustandsraumdarstellung Diskontinuierliche Zustandsraumdarstellung Asynchronmaschine mit Kurzschlußläufer (ASM) Kontinuierliche Zustandsmodelle der ASM im ständerfesten und 53 feldsynchronen Koordinatensystem Diskrete Zustandsmodelle der ASM Pennanentmagneterregte Synchronvollpolmaschine (SM) 67

3 3.3.1 Kontinuierliches Zustandsmodell der SM im feldsynchronen 68 Koordinatensystem Diskretes Zustandsmodell der SM Gemeinsamkeit beider Maschinenarten als Stromregelstrecke Literatur zu Kapitel Probleme der Istwerterfassung und der Feldorientierung Stromistwerterfassung Drehzahlerfassung Möglichkeiten zur geberlosen Drehzahlerfassung Beispiel zur geberlosen Regelung eines Asynchronantriebs Beispiel zur geberlosen Regelung eines Synchronantriebs Feldorientierung und deren Probleme Prinzip und Rotorflußberechnung bei Asynchronantrieben Stromsollwertberechnung Probleme der abtastenden Arbeitsweise der Regelung Literatur zu Kapitel Dynamische Stromregelung zur schnellen 109 Drehmomenteinprägung 5.1 Übersicht über die vorhandenen Stromregelverfahren Systemrandbedingungen, Sollübertragungsfunktion und 121 Regleransatz 5.3 Entwurf eines Stromvektorreglers mit Dead-Beat- oder EEZ- 124 Verhalten Entwurfemes Stromvektorreglers mit Dead-Beat-Verhalten bei 125 Augenblickswertmessung des Stromistwertes Entwurf eines Stromvektorreglers mit Dead-Beat-Verhalten bei 129 integrierender Messung des Stromistwertes Entwurf eines Stromvektorreglers mit EEZ-Verhalten Entwurf eines Stromzustandsreglers mit Dead-Beat-Verhalten Rückführmatrix R Vorfiltermatrix V Behandlung der Stellgrößen- bzw. der Spannungsbegrenzung Verrechnungsstrategie bei Spannungsbegrenzung Rückrechnungsstrategie bei erfolgter Spannungsbegrenzung Literatur zu Kapitel Ersatzschaltbilder und Verfahren zur Ermittlung der 149 Systemparameter 6.1 Ersatzschaltbilder mit konstanten Parametern Ersatzschaltbilder der Asynchronmaschine 150

4 T-Ersatzschaltbild Invers-r-Ersatzschaltbild r-ersatzschaltbild Permanentmagneterregte Vollpol-Synchronmaschine Modellierung der Nichtlinearitäten von ASM Eisenverluste Strom-.und Feldverdrängung Magnetische Sättigung " Transiente Parameter Parameterbestimmung aus Typenschilddaten Berechnung mit Leistungsfaktor costp bei ASM Berechnung ohne Leistungsfaktor coscp bei ASM Berechnung aus Typenschild der SM Automatische Parameterbestimmung bei ASM im Stillstand Vorüberlegungen Strom-Spannungs-Charakterisktik des Wechselrichters, 176 Ständerwiderstand und transiente Streuinduktivität Identifikation von Induktivitäten und Rotorwiderstand mit 178 Frequenzgangmethoden Verfahrensgrundlagen und Anwendung zur Identifikation von 178 Rotorwiderstand und Streuinduktivität Optimierung der Anregungsfrequenzen mit Empfindlichkeits- 180 ftmktionen Besonderheiten bei der Schätzung von Hauptinduktivität und 182 Magnetisierungskennlinie Identifikation der Ständerinduktivität mit Gleichstromverfahren Literatur zu Kapitel Online-Adaption der Rotorzeitkonstante bei ASM Motivation Einordnung von Adaptionsverfahren Adaption des Rotorwiderstandes mit Modellverfahren Beobachteransatz und Systemdynamik Fehlermodelle Statorspannungsmodelle Leistungsbilanzmodelle, Parameterempfindlichkeit Einfluß der Eisenverluste Adaption im stationären und dynamischen Betrieb Literatur zu Kapitel Optimale Zustandsgrößen- und Sollwertsteuerung bei 219 Asynchronantrieben 8.1 Zielstellung 219

5 8.2 Wirkungsgradoptimale Steuerung 8.3 Stationär mömentoptimale Sollwertführung Grunddrehzahlbereich Oberer Feldschwächbereich Unterer Feldschwächbereich Gemeinsame quasistationäre Steuerstrategie Momentdynamik bei SpannungsvoUaussteuerung 8.4 Vergleich der Optimierungsstrategien 8.5 Rotorflußregelung 8.6 Literatur zu Kapitel Anhänge Normierung - der wichtige Schritt zur Vorbereitung der 247 Programmierung 9.2 Beispiel zur Modelldiskretisierung im Kapitel Zur Anwendung der Methode der kleinsten Fehlerquadrate Literatur zu Kapitel Formelzeichen und Abkürzungen 257 Sachregister 261