Adaptive Regelungsmethode zur Reduktion von Drehmomentschwingungen in Drehfeldmaschinen

Die Reduktion von Schallemissionen ist eine Kernaufgabe der Fahrzeugentwicklung geworden. Dabei sollen nicht nur gesetzliche Anforderungen erfüllt, sondern auch die gestiegenen Kundenanforderungen bedient werden. Dies gilt insbesondere auch für Fahrzeuge mit Elektroantrieb, da harmonische Schwingungen des Motors als besonders störend wahrgenommen werden können. Um das Geräuschniveau von elektrisch betriebenen Fahrzeugen zu verringern, wird in dieser Arbeit eine Methode entwickelt, mit der allein durch regelungstechnische Eingriffe am Elektromotor die Drehmomentschwingungen von permanentmagneterregten Synchronmaschinen verringert werden können. ... mehrDafür wird eine feldorientierte Regelung durch eine Variante einer adaptiven Harmonic Current Injection erweitert. In dieser Arbeit wird zunächst das Verhalten der Harmonic Current Injection bei der Variation ihrer Parameter untersucht. Anschließend wird auf Grundlage eines gradientenbasierten Suchalgorithmus ein Regelalgorithmus entworfen, der die Drehmomentschwingungen einer beliebigen Harmonischen reduzieren kann. Das Verfahren wird sowohl mit Hilfe von Simulationen, als auch durch Versuche am Prüfstand validiert. Dabei konnten bei der Simulation die Amplituden der 6. Harmonischen im Drehmoment um über 87 % und bei den Versuchen am Prüfstand die Amplituden um über 85 % reduziert werden.

The reduction of noise emissions has become a key task in vehicle development. The aim is not only to meet legal requirements, but also to satisfy increased customer demands. This applies in particular to vehicles with electric drives, as harsh vibrations from the engine can be perceived as particularly disturbing. In order to reduce the noise level of electrically driven vehicles, a method is developed in this thesis with which the torsional vibrations of permanent-magnet excited synchronous machines can be reduced solely by control-engineering interventions on the electric motor. ... mehrFor this purpose, a fieldoriented control is extended by a variant of an adaptive harmonic current injection.
In this work, the behaviour of the harmonic current injection is first investigated with the variation of its parameters. Then, based on a gradientbased search algorithm, a control algorithm is designed that can reduce the torque oscillations of an arbitrary harmonic. The method is validated both with the help of simulations and by experiments on the test bench. In the simulation, the amplitudes of the 6th harmonic in the torque could be reduced by over 87 %, and in the experiments on the test bench, the amplitudes could be reduced by over 85 %.