Entwicklung eines Mess- und Regelsystems zur Erforschung transienter Vorgänge in elektrischen Antrieben

Abstract

Diese Diplomarbeit behandelt die Entwicklung eines neuen Mess- und Regelsystems für die Erforschung transienter Vorgänge in elektrischen Maschinen. Bei den transientien Vorgängen handelt es sich in erster Linie um Einschwingvorgänge des elektrischen Stromes, welche zur lagegeberlosen Regelung und Fehlererkennung von elektrischen Antrieben verwendet werden können. Es sei ausdrücklich erwähnt, dass diese Arbeit die Entwicklung des Mess- und Regelsystems beschreibt, es werden keine Methoden zur sensorlosen Regelung und Fehlererkennung durch Erfassung der Einschwingvorgänge behandelt. Beide Themengebiete werden in anderen Arbeiten des Instituts für Energiesysteme und Elektrische Antriebe der TU Wien erforscht.<br />Die Hardware umfasst drei FPGA (Field Programmable Gate Array)-Module, einen Echtzeitcontroller der Firma "National Instruments" und einen handelsüblichen PC als Benutzerschnittstelle. Die Programmierung aller Komponenten erfolgt ausschließlich in "LabVIEW".<br />Besonders wichtig für die Entwicklung des Mess- und Regelsystems ist der zeitliche Determinismus und die Flexibilität der Programmierung. Neben der feldorienterten Stromregelung von Rotofluss, Drehzahl und Position, wird auch die sogenannte klassische INFORM-Methode realisiert.<br />Zusätzlich wird eine Möglichkeit geschaffen, die Einschwingvorgänge des Stromes bei Schalthandlungen im Frequenzumrichter mit bis zu 120 MS/s abzutasten und auszuwerten.<br />

The following thesis outlines the development of a new data acquisition and closed loop control system for the research of transient effects in electric drives. Especially the transient effects of the current can be used for speed-sensorless control and fault detection of electric drives. It should be emphasized, that this thesis does not describe any methods of sensorless control and fault detection by using the knowledge about the transient effects. Both topics are addressed by other papers of the Institute of Energy Systems and Electrical Drives at the TU Vienna.<br />The hardware consists of three FPGA (Field Programmable Gate Array)-modules, a real-time controller provided by 'National Instruments' and a conventional PC for the user interface. The programming of all components is exclusively done in 'LabVIEW'.<br />Of particular importance for the development of the data acquisition and closed loop control system is the determinism in time and the flexibility in programming. Besides of the field oriented current control of rotor flux, speed and position, also the so called classic INFORM-method is realized. In addition, there is a possibility to sample the transient current events on every switching event of the inverter with 120 MS/s and to perform an evaluation.