Sensorlose Regelung eines Switched-Reluctance-Motors in Sonderbauform

Abstract

Am Institut f¨ur Energiesysteme und Elektrische Antriebe der Technischen Universität Wien wird an innovativen neuen Motorkonzepten geforscht. Eines dieser neuen Konzepte ist ein Switched-Reluctance Motor in der Form eines Planetengetriebes. Der mechanische Aufbau dazu wurde im Zuge der Fachvertiefung 370.039 Antriebstechnik Vertiefung im SS2017 entwickelt. Der mechanische Aufbau besteht aus einem Stator, den Planeten und der Sonne. Dabei werden die Planeten angetrieben und das Drehmoment auf die Sonne übertragen. Der Stator ist mit Spulen bestückt, um mithilfe der Reluktanzkraft die Planeten anzutreiben. Die Ansteuerung erfolgt mithilfe eines eigens entwickelten Umrichters. Die Entwicklung und Inbetriebnahme stellt den ersten Teil der Diplomarbeit dar. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der sensorlosen Regelung des Motors. Sensorlos bedeutet in diesem Zusammenhang nicht, dass vollständig auf Sensoren verzichtet wird, sondern, dass die Positionserfassung der Sonne und der Planeten nicht mithilfe von Drehgebern bewerkstelligt wird. Die Positionsbestimmung erfolgt durch eine Messung der positionsabhängigen Induktivit¨at durch Strommessungen in den Spulen. Der dritte Teil der Diplomarbeit beinhaltet die Drehzahlregelung des Motors. Diese erfolgt mithilfe von PID-Reglern, welche kein externes Lastmoment berücksichtigen und nur f¨ur geringe Drehzahlen ausgelegt sind.

At the Institute of Energy Systems and Electric Drives of the Vienna University of Technology research is being carried out on innovative new engine concepts. One of these new concepts is a switched-reluctance motor in the form of a planetary gear. The mechanical structure was developed in the course of the specialized recess 370.039 Antriebstechnik Vertiefung im SS2017. The mechanical structure consists of a stator, the planets and the sun. The planets are driven and the torque is transmitted to the sun. The stator is equipped with coils to drive the planets using the reluctance force. The control takes place with the help of a specially developed inverter. The development and commissioning of the inverter is the first part of the diploma thesis. The second part deals with the sensorless control of the motor. Sensorless in this context does not mean that sensors are completely omitted, but that the position detection of the sun and the planets is not accomplished by means of encoders. The position is determined by measuring the position-dependent inductance by current measurements in the coils. The third part of the diploma thesis includes the speed control of the engine. This is done by means of PID controllers, which do not take into account external load torque and are designed only for low speeds.