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Lehre

MA – Diskontinuierliche Pulsweitenmodulation (DPWM)

Diskontinuierliche Pulsweitenmodulation (DPWM)

In dieser Arbeit sollen alternative Pulsweitenmodulationsverfahren für den Betrieb einer 3-phasigen PMSM untersucht und verglichen werden. Für die meisten elektrischen Antriebe wird die Raumzeigermodulation (Space Vector Modulation) in einer Variante eingesetzt, die Spannungs- und Stromoberwelligkeit minimiert. Asymmetrische (oder diskontinuierliche) Modulationsverfahren ermöglichen die Reduzierung der Schaltvorgänge und dadurch auch der Schaltverluste.

Im Rahmen dieser Arbeit soll die Verlustleistung (Schalt- und Durchlassverluste) innerhalb der Leistungselektronik, anhand eines Modells auf Basis von Datenblattangaben analysiert werden. Dazu sollen neben Realen- und Standard-Fahrzyklen (ARTEMIS) auch Sonderfälle wie Null-Drehzahl herangezogen werden. Hierfür sind sowohl das zugrundeliegende Fahrzeugmodell als auch die nötigen Motorkennlinien vorhanden. Die Arbeit ermittelt die Auswirkung der unterschiedlichen DPWM Modi auf die Stromoberwelligkeit auf unsere Anwendung (Radnabenantrieb). Dies geschieht simulativ anhand eines Grundwellen-Motormodells mit nichtlinearen Induktivitäten.

Das Modulationsverfahren beeinflusst die Stromsensorik, wenn Schaltflanken mit den Abtastzeitpunkten der Sensoren zusammenfallen. Diese Effekte sollen berücksichtigt und Anforderungen für eine ungestörte Sensorabtastung abgeleitet werden. Beim Betrieb an der Spannungsgrenze werden üblicherweise Übermodulationsverfahren eingesetzt. Hier soll das Zusammenspiel mit DPWM Verfahren untersucht und dargestellt werden. Auf Basis der oben genannten Analysen soll eine Strategie für die Wahl des optimalen Modulationsverfahrens in Abhängigkeit zum Betriebspunkt (Drehzahl, Strom, Spannung) entworfen werden. Hierbei sind auch die Umschaltvorgänge zu berücksichtigen. Im Hinblick auf eine zukünftige Realisierung, soll die Recheneffizienz auf Grundlage des Simulink-Modells berücksichtigt werden.

Bearbeiter: Maximilian Werb

Betreuer: Dr. Georg Drenkhahn (Schaeffler);

Stefan Piepenbreier (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761572; Email: Stefan.Piepenbreier@iisb.fraunhofer.de

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik, Energietechnik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März