MA – Beobachter zur Bestimmung der Magnettemperatur einer permanentmagneterregten Synchronmaschine

Entwicklung und Implementierung eines Beobachters zur Bestimmung der Magnettemperatur einer permanentmagneterregten Synchronmaschine

Kurzzusammenfassung

In Fahrzeugen finden Elektromotoren neben dem Einsatz als elektrischer Fahrantrieb in vielen weiteren Bereichen Anwendung. Ob als Lenkunterstützung im Lenkungssystem, als Kompressionsmotor in elektrischen Kältemittelverdichtern oder zum Stellen des nötigen Öldruckes in Automatikgetrieben. Aufgrund von Leistungsdichte, Wirkungsgrad aber auch Bauraum und Gewicht greift man hier meist auf permanentmagneterregte Synchronmaschinen (PMSM) zurück. Zu beachten ist die Temperaturabhängigkeit des Statorwiderstandes und des magnetischen Flusses der Permanentmagnete.

Diese Master-Thesis beschäftigt sich mit der Entwicklung und Implementierung eines Beobachters zur Bestimmung der Temperatur von Permanentmagneten. Ebenso liegt der Fokus auf der Optimierung der benötigten Rechenressourcen und der Kompensation der Auswirkung von Messrauschen. Das Ergebnis umfasst neben verschiedenen Modellen eine Bewertung und Einschätzung zur Realisierung sowie das Aufstellen von Prämissen zur Umsetzung der jeweiligen Temperaturmodelle.

Schlagwörter: permanentmagneterregte Synchronmaschine, erweitertes Kalman-Filter, Flussbeobachter, Temperatur der Permanentmagnete, Methodik nach Ljapunov

Abstract

Electrical motors are not only used as main traction drive in vehicles but also in many other areas. As an example of application the electrical steering systems, the electrical Climate compressor or the automatic gears, where electrical motors are needed to provide the necessary oil pressure, can be named. Because of power density, efficiency but also installation space and
weight, permanent magnet synchronous machines (PMSM) are often applied. In this case, the temperature dependencies of the stator resistance and magnetic flux of the permanent Magnets must be considered.

This master’s thesis is concerned with the development and implementation of an observer to determine the temperature of the permanent magnets. The focus is as well on optimization of the computing resources and compensation of the influence of measurement noise. The results are different models, an evaluation and assessment of implementation of those. Finally, premises are made for realising the respective temperature model.

Keywords: permanent magnet synchronous machine, extended Kalman-Filter, flux observer, temperature of permanent magnet, Ljapunov function

Bearbeiter: Mario Mayerhöffer

Betreuer: Christian Bienick (Brose);
Fabian Streit (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761612; Email: Fabian.Streit@iisb.fraunhofer.de

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik, Energietechnik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März