Sensorlose Regelung und sensorlose Temperaturmessung an einem permanentmagneterregten Aussenläufermotor eines Leichtfahrzeugs

Abstract

Das Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe (kurz ESEA) der TU Wien forscht am sogenannten Projekt "Golfwagerl" um den Vorteil moderner elektrischer Antriebssysteme gegenüber konventionellen Gleichstromantrieben zu beweisen. Ausgestattet mit dem an der TU Wien entwickelten Umrichter "Graf Carello(?^u:\N{U+1C})" und einem ebenfalls an der TU Wien entwickelten PMSM-Radnabenmotor ist das Golfwagerl fahrtüchtig. Die bisher eingebauten Hall- und Temperatursensoren zeigten sich in der Praxis allerdings sehr fehleranfällig. Daher ist es das Ziel dieser Diplomarbeit die bisher verwendeten Sensoren durch sensorlose Verfahren zu ersetzen. In der Diplomarbeit von Johannes Heissenberger wurden die Motoren bereits auf deren Tauglichkeit für sensorlose Verfahren untersucht. Nachdem hier die Eignung für solche Verfahren grundsätzlich gezeigt wurde, beschäftigt sich der erste Teil der Diplomarbeit mit der Implementierung des von Manfred Schrödl entwickelten INFORM-Verfahren für den niedrigen Drehzahlbereich bis hin zum Stillstand, und dem EMK- Modell für den hohen Drehzahlbereich. Untersucht wird auch die Kombination der beiden Verfahren, um ein möglichst sicheres und kontinuierliches Umschalten zu ermöglichen. Der zweite Teil der Diplomarbeit beschäftigt sich mit der sensorlosen Temperaturmessung. Die Idee ist, die Remanenzflussdichte der Permanentmagneten als Temperaturmaß zu verwenden. Das verwendete Neodym-Eisen-Bor verliert bei höherer Temperatur an Feldstärke, wodurch eine direkte Korrelation hergestellt werden kann.<br />

The Institute of Energy Systems and Electrical Drives at the Vienna University of Technology does researches on the so called project "Golfwagerl" to prove the advantage of modern electrical drives compared to traditional DC current machines. Equipped with an inverter called "Graf Carello"(?^u:\N{U+1C}) and an PMSM wheel hub motor, both developed at the Vienna University of Technology, the Golfcaddy is ready for operation. But after a couple of outdoor test runs, the implemented position and temperature sensors turned out not to be very reliable. Therefore the aim of this thesis is to replace these sensors by sensorless methods. The used PMSM has already been tested by Johannes Heissenberger for its capability for sensorless methods. Therefore the focus in the rst part of this thesis is on the implementation of the so called INFORM-method, developed by Manfred Schrödl for standstill and low speeds, and the Back-EMF-model for high speeds. Futher a combination of both methods is shown, that allows a smooth and safe changeover. The second part of the thesis focuses on sensorless temperature measuring. Basic idea is to use the change in the residual magnetic flux density of the rotors magnets as a measure of temperature. Neodymium magnets residual magnetic flux density decreases with increasing temperatures, so a correlation can be made.