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ISH Ingenieursozietät GmbH

Die sensorlos geregelte Synchron-Reluktanzmaschine

Im Zuge der gesetzlich verschärften Bestimmungen über die Wirkungsgrade von elektrischen Maschinen gerät die Asynchronmaschine zunehmend an ihre Grenzen, was die Effizienz vor allem bei Teillast betrifft. Vorteile der Asynchronmaschine sind neben ihrem robusten Aufbau ihre Verfügbarkeit in großen Stückzahlen am Markt und ihr Betrieb mit einfachen Steuerverfahren.

Ein entscheidender Nachteil der Asynchonmaschine ist der eher mäßige Wirkungsgrad speziell im Teillastbereich. Diesen Nachteil besitzt die Synchron-Reluktanzmaschine nicht. Sie hat aufgrund sehr geringer Rotorverluste über einen weiten Betriebsbereich einen sehr guten Wirkungsgrad. Ihre Schwächen sind eine hohe Blindleistungsaufnahme und eine komplizierte Regelung, die eine vertiefte Betrachtung der Maschine nötig macht.

Bisher wurde zur Regelung ein Drehgeber benötigt, der Informationen über die aktuelle Rotorposition liefert. Die beiden Nachteile können aber mit modernen Mitteln eliminiert werden. Prof. Manfred Schrödl (TU Wien) präsentiert erstmals eine sensorlos geregelte Synchron-Reluktanzmaschine als kostengünstige, robuste und effiziente Alternative zu Asynchronmaschinen.

Der Vortragsschwerpunkt von Prof. Schrödl ist die Diskussion der Struktur einer sensorlosen Regelung, die unter Verwendung des sogenannten INFORM-Verfahrens bis zum Stillstand volles Drehmoment garantiert. Beispiele von ausgeführten Antrieben mit sensorloser Regelung bis Stillstand einschließlich Messungen über Wirkungsgrade im gesamten Betriebsbereich werden präsentiert.

Automatisches Erkennen von Parametern zur Vorsteuerung

Ein Regelkreis, wie er heute überall genutzt wird, hat entscheidende Nachteile: Er kann instabil werden und hat insbesondere bei dynamischen Anwendungen, wie sie immer öfter zum Einsatz kommen, auch eine prinzipbedingte Regelabweichung. Die Vorsteuerung hat einige Vorteile: Sie wird niemals instabil und benötigt keine teuren Sensoren. Außerdem sind bei einer Steuerung Totzeiten kein Problem und ein Bahnfehler kann bei einer Regelung mit Vorsteuerung bis zur Wiederholgenauigkeit reduziert werden.

Alles was für eine modellbasierte Vorsteuerung benötigt wird, ist ein geeignetes Modell und seine physikalischen Eigenschaften. Schwerpunkt des Vortrags von Dr. Johannes Kühn (Entwicklung Motor-Regelung bei Lenze Motion Control) liegt auf der Auswahl eines mechanischen Modells und vor allem auf der automatisierten Parameterermittlung für typische industrielle Antriebstrecken.

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