Optimierung einer sensorlos betriebenen Synchron-Reluktanz-Maschine hinsichtlich des Wirkungsgrades

Abstract

In this paper a position sensorless controlled synchronous-reluctance machine is optimised with regard to efficient operation. The operation of the motor is divided into a low and a high speed range with consideration of the sensorless control method. At low speed range the INFORM method is used, which is based on the magnetical anisotropy of the rotor. A suitable selection of the rotor geometry can have a considerable effect on the sensorless properties and furthermore on the achievable efficiency. At higher speeds, the back-EMF model is compared to the short-circuit model. The implementation of a suitable sensorless method can lead to a significant efficiency improvement of the drive. Finally, the proposed sensorless control methods discussed in this paper are verified by measurements.

In dieser Arbeit wird der sensorlose Betrieb einer Synchron-Reluktanz-Maschine bezüglich einer effizienten Betriebsweise optimiert. Der sensorlose Betrieb des Motors wird je nach Drehzahl in einen unteren und in einen oberen Drehzahl-Bereich aufgeteilt. Für niedrige Drehzahlen kommt das INFORM-Verfahren zum Einsatz, dessen Grundidee auf Ausnutzung der magnetischen Anisotropie des Rotors beruht. Durch eine sinnvolle Wahl der Rotorgeometrie kann erheblich Einfluss auf die sensorlosen Eigenschaften und somit auf den bestmöglich erzielbaren Wirkungsgrad genommen werden. Für die höheren Drehzahlen wird der Einsatz des „elektromotorische Kraft“-Modells (kurz EMK-Modells) dem Betrieb mit dem Kurzschluss-Modell gegenübergestellt. Auch hier kann durch die Wahl des geeigneten sensorlosen Verfahrens der Wirkungsgrad des Antriebs erheblich verbessert werden. Schlussendlich werden die in dieser Arbeit erörterten optimalen Betriebsweisen messtechnisch verifiziert.