E370 - Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe
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Date (published):
2023
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Number of Pages:
67
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Keywords:
HV-Pulsgenerator; Motortest-Generator
de
HV pulse generator; motor test generator
en
Abstract:
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Entwurf und der Realisierung eines dreiphasigen Pulsgenerators zur Analyse des Alterungszustandes der Wicklungsisolation von elektrischen Maschinen (Elektromotoren). Die Arbeit umfasst die Schaltungsentwicklung, die Schaltplan-Erstellung, das Leiterplattendesign sowie die Entwicklung der Steuerungssoftware. Zunächst werden Dimensionierungsberechnungen und digitale Simulationen der Schaltung durchgeführt, einschließlich des Entwurfs der Leistungselektronik sowie der zugehörigen Treiber- und Steuereinrichtungen. Anschließend wird die Software für den Mikrocontroller entworfen, die neben der Pulsmustergenerierung der Motortestpulse auch die Implementierung des Kommunikationsprotokolls zu einer übergeordneten Systemsteuerung (PC) via USB-Anbindung beinhaltet. Nach dem Entwurf der Leiterplatte und der Implementierung/Assemblierung des gesamten Hardware- und Softwaresystems wurden zudem Messungen durchgeführt und diskutiert. Hauptmerkmal des entworfenen und implementierten Prüfimpulsgenerators ist die Erzeugung von Ausgangsprüfspannungen mit einer Amplitude von etwa 750 V bei Stromimpulsen von bis zu 100A pro Phase. Die Ströme können mit einem externen Oszilloskop auf Basis der internen isolierten Stromsensoren oder alternativ auch mit den ADCs des internen Mikro-controllers (STM32) gemessen werden. Das Pulsgenerator-System kann im Stand-alone-Modus händisch über die LCD/Tastatur-Bedienoberfläche betrieben werden. Alternativ kann eine vollständige Steuerung des Systems auch über eine USB-Verbindung mit einem externen PC/Laptop mittels Python-Skript erreicht werden.
de
This master thesis is focused on the design and the implementation of a three-phase motor-voltage-level pulse generator used for analyzing the isolation aging status of motor windings. The thesis includes circuit development, schematic creation, PCB design as well as control software engineering. Initially, dimensioning calculations and digital simulation of the circuit are performed including the design of the power electronics circuitry and the driver and control devices. Subsequently, the software for the micro-controller is designed which includes not only the pulse pattern generation oft the motor test pulses but also the implementation of the communication protocol to a superimposed system controller (PC) via USB link. After PCB design and implementing/assembling the total hardware and software system, measurements have been performed and discussed. Key feature of the designed and implemented testing pulse generator is the generation of output testing voltages of about 750V amplitude at current pulses up to 100A per phase. The currents can be measured by an external oscilloscope based on the internal isolated current sensors or, alternatively, also by the ADCs of the internal micro controller (STM32). The pulse generator can be operated in stand-alone mode using the LCD/keyboard human interface. Alternatively, a fully control of the system can also be achieved via USB link using an external PC/laptop via python script.
en
Additional information:
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
