Mastersthesis,

Wirkungsgradoptimierte Regelung und Modellierung des dynamischen Verhaltens einer kontaktlos versorgten Synchronmaschine: Efficiency Optimized Closed-loop Control and Modeling of the Dynamic Behavior of a Contactless Supplied Synchronous Machine

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Universität Stuttgart, Stuttgart, (2017-07-31)

Abstract

In dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Nachbildung der magnetischen Flussverkettungen einer PMSM erweitert. Diese Erweiterung erlaubt es, die magnetischen Flussverkettungen einer EESM für ein variables magnetisches Erregerfeld abzubilden. Für den Betrieb relevante Induktivitäten können somit als Funktionen der Ströme ermittelt werden. Des Weiteren wird darauf basierend sowohl das dynamische Betriebsverhalten, als auch die Sättigung der EESM in einem Modell simuliert. Ausgehend von dem modellierten Betriebsverhalten werden die wirkungsgradoptimalsten Betriebspunkte für den kompletten Betriebsbereich der EESM Offline-numerisch berechnet. Anschließend werden die entstehenden Drehzahl-Drehmoment-Kennfelder auf einem Prüfstand durchgemessen. Zur Validierung der Wirkungsgradoptimierung und der Berechnung werden sowohl der gemesseneWirkungsgrad betrachtet als auch das theoretisch erwartete mit dem gemessenen Drehmoment verglichen. In this thesis a method for the reproduction of the flux linkage of a PMSM will be modified This modification allows it to reproduce the flux linkage of an EESM with a variable magnetic exciter field. Inductances, which are influencing the electrical and mechanical behavior, of an EESM are now describable as functions of the actual currents of the EESM. Under Consideration of these functions for the Inductances a simulation model of an EESM is introduced, which is modeling the dynamic behavior of an EESM. Efficiency optimized operating points for the complete operating range are numerical offline calculated using the introduced EESM model. Subsequently the resulting torque speed maps are being measured on a test bench. Comparisons between the measured efficiencies versus the theoretical expected efficiencies and the measured torques versus the theoretical expected torques are being made. These comparisons are allowing it to establish a statement about the chosen calculation method for the efficiency optimization and therefore the introduced nonlinear EESM model.

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