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Dynamische Feldschwächung bei am einphasigen Netz betriebenen EC-Motoren mit schlankem Zwischenkreis

  • Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Betrieb von einphasig gespeisten ECLüftermotoren mit schlankem Zwischenkreis. Beim einphasigen Industrienetz besteht das Problem, dass im Lüftermotor aufgrund der bis auf null Volt pulsierenden Zwischenkreisspannung ein Luftspaltdrehmoment mit hohem Anteil an Oberschwingungen auftritt. Um dies zu vermeiden, müssen in der Praxis diskrete Speicherelemente wie Elektrolytkondensatoren und Eisenkerndrosseln als Energiespeicher in den Zwischenkreis des Umrichters eingebaut werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiges Verfahren vorgestellt, welches ein nahezu konstantes Luftspaltdrehmoment bei einphasig gespeisten EC-Lüftermotoren mit schlankem Zwischenkreis gewährleistet. Mit dem Verfahren, der so genannten dynamischen Feldschwächung, können die bislang erforderlichen Energiespeicher wie Spulen und Elektrolytkondensatoren ersetzt werden. Zur Herleitung des Verfahrens der dynamischen Feldschwächung sind auf der Basis eines sättigungsfrei und damit linear arbeitenden Lüftermotors die notwendigen mathematischen Grundgleichungen entwickelt worden. Der Ansatz eines sättigungsfrei arbeitenden Lüftermotors erlaubt die einfache Umsetzung einer Konstruktionsvorschrift für einen speziell auf das Verfahren abgestimmten Motor auf Basis der regelungstechnisch relevanten Motorparameter. Mithilfe eines nichtlinearen Kalman-Filters zur automatischen Bestimmung der regelungstechnischen Motorparameter wird dann der gebaute sättigungsfrei arbeitende Lüftermotor auf einem Prüfstand vermessen. Dabei hat sich gezeigt, dass das Verfahren der dynamischen Feldschwächung eine gute Übereinstimmung zwischen den analytischen und den simulierten Ergebnissen liefert. Das Verfahren der dynamischen Feldschwächung kommt bei einer mittleren Motorleistung von etwa P123 = 200 W und einem Wirkungsgrad von ca. η = 80 % mit einer sehr kleinen Zwischenkreiskapazität von Czk = 14 μF aus. Im Vergleich dazu benötigt ein Serienlüftermotor eine Zwischenkreiskapazität von Czk = 204 μF.

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Metadaten
Author:Ralph Wystup
URN:urn:nbn:de:bsz:840-opus4-1497
Referee:Jürgen Petzoldt, Andreas Krug, Marco Weckert
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2017
Publishing Institution:Hochschule Heilbronn
Granting Institution:Technische Universität Ilmenau, Technische Universität Ilmenau
Date of final exam:2017/11/09
Release Date:2017/12/08
Tag:EC-Motoren; Feldschwächung; Lüftermotor
GND Keyword:Lüftermotor
Pagenumber:143 Seiten
Faculty:Elektrotechnik und Informationstechnik
Dewey Decimal Classification:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften
Access Right:Frei zugänglich
Licence (German):License LogoCreative Commons - Namensnennung, Nicht kommerziell, Keine Bearbeitung

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