Vergleich von Flussmodellen für Asynchronmaschinen

Abstract

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der theoretischen sowie praktischen Analyse ausgewählterFlussmodelle für Asynchronmaschinen. Es werden unter anderem die Auswirkungenvon Parameteränderungen und Messfehlern auf die Genauigkeit der Berechnung des Flussverkettungsraumzeigers untersucht. Das Hauptaugenmerk der Evaluierung liegt hier bei auf der Abweichung des Drehmoments vom Sollwert bei einer feldorientierten Regelung. Es wurde die Sensitivität der Fluss- und Drehmomentberechnung auf Änderungen der Motorparameter Rotorwiderstand r R, Statorwiderstand r S, Rotorinduktivität l R und des Streukoeffizienten o, sowie der Messgrößen Statorstrom i S und Statorspannung u S in einer Simulation mit MATLAB Simulink getestet. Dabei wurde die Flussberechnungwahlweise mit dem rotorfesten Strommodell, dem statorfesten Spannungsmodell unddem statorfesten, stromlosen Modell durchgeführt.Zuerst wurden die Modelle mit Originalparametern untersucht und anschließend jeweilsein Parameter im Motormodell verändert, während das Flussmodell den originalenWert verwendet. Der Unterschied in Drehmoment, Flussbetrag, Flusswinkel und Schlupfwurde in Betriebspunkten bis doppelter Nennleistung und 5-facher Eckdrehzahl ausgewertet.Parallel zur Simulation wurde ein Prüfstand eingerichtet, um die Simulationsergebnissemit einer umrichterbetriebenen Asynchronmaschine zu überprüfen.

In this thesis several flux models for induction machines will be compared and tested.The objective of the project is to determine the sensitivity of the flux and tourquecalculation to parameter changes or measurment errors. Further possible solutions toimprove these flux models for the usage in motor control shall be proposed. The mainfocus of the evaluation is on the torque accuracy of a closed-loop field-oriented control.A simulation, implemented in MATLAB Simulink, will show results of the currentmodel, voltage model as well as the current-less model. The first is implemented in arotor based system, whereas the latter are stator based. Within this models the influence of a deviation of the motor parameters rotor resistancer R, stator resistance rS, rotor inductance l R and leakage coefficient o as well asthe measured stator current iS and stator voltage uS on the calculated flux and tourqueare analysed. Several combinations of speed and torque points up to double rated powerand five times the nominal speed were simulated with original motor parameter. Thenone parameter at a time is changed in the machine model, while the flux model still usesthe original value. The difference of torque, flux magnitude, flux position and slip wasevaluated. The simulation results are then validated and compared to the measurementsof the induction machine at the test stand.