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Below is the information that should be present in these notices. Da die Summe der der Asynchronmaschine zugeführten Ströme Null sein mund, kann eine StrommeDeinrichtung 3 eingespart werden. Nachführsystem nach Anspruch 3, wobei die Gegenkrafteinrichtung ein zweiter Hydraulikzylinder ist. Moderation of Questionable Content Thank you for your interest in helping us moderate questionable content on Lulu. Please verify your birth date to continue.

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Ein derartiges Verfahren wird im Kapitel "Algorithmus zur rechnerischen Erfassung der Polradlage einer permanentmagneterregten Synchronmaschine ohne Lagegeber" von M. Dabei erfolgt die Erfassung der Polradlage bei Vollpolmaschinen durch Auswertung der induzierten Spannung. Ab einer gewissen mechanischen Drehzahl kann ein dauermagneterregter Rotor selbst als Lagegeber verwendet werden, da ein in einer Statorwicklung induzierter Spannungsraumzeiger im allgemeinen in eindeutiger Weise mit der gesuchten Rotorposition in Zusammenhang steht.

Dabei können auch nichtsinusförmige Induktionsverteilungen im Luftspalt zugelassen werden. Dieser induzierte Spannungsraumzeiger kann aus den Klemmenspannungen unter Berücksichtigung der ohmschen und induktiven Spannungsabfälle berechnet werden. Nachteilig dabei ist, dass diese Auswertung erst ab einer gewissen Mindestdrehzahl erfolgen kann, da der induzierte Spannungsraumzeigerbetrag proportional mit der Drehzahl abnimmt. Über ein anderes Verfahren berichtet das Kapitel "Detection of the rotor position of a permanent magnet synchronous machine at standstill" von M.

Schrödl, enthalten in den Proceedings, die zur "International Conference on Electrical Machines" in Pisa, Italien, publiziert wurden. Bei diesem Verfahren wird mittels elektrischer Messsignale die von den permanenten Magneten hervorgerufene, variierende magnetische Sättigung gemessen. Da sich diese Art der Messung reproduzieren lässt, ist die Rotorposition exakt feststellbar.

Die für die Durchführung der Messung notwendige Kenntnis der Polarität der Magnete lässt sich durch Veränderung des magnetischen Arbeitspunktes und die Messung seiner Auswirkung auf die Impedanz feststellen. Es ist hier die Eruierung der Rotorpostion auch bei stillstehender Maschine möglich. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass durch die Notwendigkeit einer zusätzlichen analogen Stromquelle das Messverfahren sehr aufwendig ist.

Auch die Dissertation "Die permanenterregte umrichtergespeiste Synchronmaschine ohne Polradgeber als drehzahlgeregelter Antrieb" von H. Dabei wird ein mittels eines Umrichters erzeugter, relativ hochfrequenter Strom als Prüfsignal dem eigentlichen Nutzsignal überlagert. Der Grundgedanke dabei ist, dass ein in eine gewisse Raumzeiger- Richtung aufgeschaltetes elektrisches Wechselsignal aufgrund der unterschiedlichen Induktivitäten in Längs- und Querachse im allgemeinen auch in der orthogonalen Richtung eine Reaktion hervorruft.

Nur für den Fall, dass das Wechselsignal genau in der Rotor Längs- bzw. Damit ergibt sich ein Kriterium, ob das Signal in die gesuchte ausgezeichnete Richtung appliziert wird oder nicht. Eine Voraussetzung zur Erreichnung exakter Messergebnisse ist eine permanentmagneterregte Synchronmaschine mit Schenkelpolcharakter, also mit ungleichen Induktivitäten in Längs- und Querrichtung, wie etwa bei flusskonzentrierenden Anordnungen.

Der überwiegende Teil der permanentmagneterregten Synchronmaschinen wird jedoch nicht in flusskonzentrierender Bauweise ausgeführt, sondern mit konstantem Luftspalt und auf die Rotoroberfläche aufgeklebten Magneten.

Dies ist fertigungstechnisch einfacher und erlaubt bei Verwendung von hochwertigen Samarium-Robalt- bzw. Neodym-Eisen-Magneten Luftspaltinduktionen von etwa 1 Tesla. Bei den erwähnten Ortungsverfahren besteht also der Nachteil, dass sich damit nur bei Maschinen mit ausgeprägter Schenkelpolcharakteristik brauchbare Ergebnisse ergeben.

Gegenüber elektrisch oder magnetisch erregten Synchron- und Gleichstrommaschinen zeichnen sich Reluktanzmaschinen durch höhere Robustheit aus. Auch bei den Reluktanzmas chinen ergibt sich für die Durchführung der Regelalgorithmen bei dynamisch hochwertigen feld- bzw.

Dadurch wird jedoch die Robustheit der Maschine herabgesetzt und die Kosten werden erhöht. Dieses Verfahren, welches lediglich bei sogenannten "switched reluctance" -Motoren anwendbar ist, beruht darauf, bei spezieller Pulsweitenmodulations Steuerung eine Frequenzanalyse durchzuführen. Durch Division von entsprechend durch Filter und Integrator aufbereiteten Spannungen und Strömen wird auf die rotorpositionsabhängige Induktivität einer momentan stromführenden Wicklung geschlossen.

Bei diesem Verfahren ist nachteilig, dass es bei einem konventionellen Stator mit Drehstromwicklungen nicht anwendbar ist.

Weiters sind zur Durchführung des Verfahrens eine Spannungsmessung sowie eine spezielle Pulsweitenmodulation erforderlich. Auch bei diesem Verfahren besteht der Nachteil darin, dass zur Erfassung der Rotorlage eine Spannungsmessung durchgeführt werden muss. Dabei ist der Ansatz zu diesem Verfahren so gewählt, dass eine Realisierung nur für den Fall möglich ist, dass alle zeitlichen Ableitungen vernachlässigt werden.

Diese Verfahren ist nachteilig, weil weil es nur im quasi- stationären Betrieb funktioniert. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der Notwendigkeit einer Spannungsmessung.

Gegenüber den bereits genannten Verfahren weist dieses den Vorteil auf, daX es nicht nur auf switched reluctance"-Maschinen, sondern auch bei Maschinen mit normaler Drehstromwicklung im Stator anwendbar ist. Das Prinzip des Verfahrens besteht darin, dass es in einem "s. In dieser Zeit wird dann ein Testspannungspuls eingeprägt und einerseits die Flussverkettung dieser Wicklung durch Integration der Testspannung ermittelt, anderseits der Stromverlauf in der Wicklung gemessen.

Erreicht der Strom einen gewissen Wert, wird die momentane Flussverkettung gemessen und mittels einer Tabelle die korrespondierende Rotorposition ermittelt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass es bei Drehstromwicklungen nicht funktioniert.

Weiters ist eine Spannungsmessung notwendig. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung mas chinenbezogener elektromagnetischer und mechanischer Zustandsgrössen an elektrodynamischen Drehfeldmaschinen durch Messung ausschliesslich elektrischer Grössen zu realisieren und dabei die Nachteile bzw. Ungenauigkeiten der bekannten Verfahren zu vermeiden. Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens gegenüber bekannten Methoden, die auch bei tiefen Drehzahlen funktionieren, besteht darin, dass kein mechanischer Geber notwendig ist und dass das Verfahren unempfindlich gegen über Unsicherheiten im Parameter Rotorwiderstand ist und dass auf Spannungsmessungen verzichtet werden kann.

Weiters ist vorteilhaft, dass keine analogen Zusatzstromquellen benötigt werden, sondern der ohnehin vorhandene speisende Umrichter als Messsignalgenerator eingesetzt wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, betreffend die Drehfeldmaschine in ihrer Ausbildung als Asynchronmaschine, ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis Im Rahmen der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Stromistwerte der Stränge der Statorwicklung der Asynchronmaschine von zwischen einem Umrichter und der Asyn chronmas chine angeordneten Strommesseinrichtungen abgenommen und den ersten Eingängen eines Stromerfassungs-Moduls zugeführt sind, und dass ein Steuerausgang einer übergeordneten Steuerung mit einem Steuereingang des Stromerfassungs Modules verbunden ist, und daR der Ausgang des Stromerfassungs-Moduls mit jeweils einem ersten Eingang eines Stromanstiegs rechners und eines Feldorientierungs- und Stromregelungs-Moduls verbunden ist, und dass der Ausgang des Stromanstiegsrechners mit einem ersten Eingang eines Flusswinkelrechners verbunden ist, und daX der Ausgang des Flusswinkelrechners mit einem zweiten Eingang des Feldorientierungs- und Stromregelungs-Moduls verbunden ist, und dass das Sollmoment bzw.

Mit dieser Schaltungsanordnung kann, für eine als Asyn chronmas chine ausgebildete Drehfeldmaschine, das erfi ndungs - gefässe Verfahren auf einfache Weise auf handelsüblichen Signal- und Mikroprozessoren bzw. Eine Weiterbildung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung sieht vor, dass die Verbindung zwischen FluDwinkel- rechner und Feldorientierungs- und Stromregelungs-Modul über ein dynamisches Asynchronmotor-Modell geführt ist, und dass die Drehzahl bzw. Damit kann das erfindungsgemässe Verfahren in mehrschleifige Regelungen, beispielsweise Drehzahl - und Drehmomentenregelungen, integriert werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist für die Drehfeldmaschine in ihrer Ausbildung als Synchronmaschine dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Rotorposition, mittels der bekannten Methoden der komplexen Rechnung, durch Subtraktion von zwei Stromanstiegsmessungen erfolgt, bei denen in beiden Teilmessungen der gleiche Spannungsraumzeiger anliegt, und wobei die Statorstromraumzeiger, die im Mittel während der beiden Teilmessungen anliegen, so verschieden sein müssen, dass sich die Statorinduktivität aufgrund der unterschiedlichen Statorströme dabei merkbar unterscheidet, wodurch dann die gemessene Differenz der beiden StromraumzeigerÄnderungsgeschwindigkeiten ein komplexer Zeiger ist, dessen Real- und Imaginärteil mit Rotor-Umlaufgeschwindigkeit oszillieren, so dass das Argument dieses komplexen Zeigers mit der elektrischen Lage des Rotors in eindeutigem Zusammenhang steht.

Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht, in seiner Anwendung für die Synchronmaschine, sowohl in der grossen Genauigkeit als auch darin, dass für die Polradortung keine analogen Zusatzstromquellen benötigt werden, sondern der - ohnehin vorhandene - speisende Stromrichter als Messsignalgenerator eingesetzt wird.

Bei diesem Verfahren sind Zweideutigkeiten hinsichtlich der Rotorbestimmung vollkommen ausgeschlossen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, betreffend die Drehfeldmaschine in ihrer Ausbildung als Synchronmaschine, ergeben sich aus den Unteransprüchen 26 bis Mit der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung sind die vorangeführten Verfahrensschritte für eine als Synchronmaschine ausgeführte Drehfeldmas chine realisierbar.

Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens gegenüber bekannten Methoden besteht in seiner Anwendung für die Reluktanzmaschine darin, dass kein mechanischer Geber notwendig ist und dass auf Spannungsmessungen verzichtet werden kann. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, betreffend die Drehfeldmaschine in ihrer Ausbildung als Reluktanzmaschine, sind in den Ansprüchen 34 bis 51 angegeben.

Im Rahmen der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Stromistwerte der Stränge der Statorwicklung der Reluktanzmaschine von zwischen einem Umrichter und der Reluk tanzmas chine angeordneten Strommesseinrichtungen abgenommen und den ersten Eingängen eines Stromerfassungs-Moduls zugeführt sind, und dass ein Steuerausgang einer übergeordneten Steuerung mit einem Steuereingang des Stromerfas- sungsModules verbunden ist, und daD der Ausgang des Stromerfassungs-Moduls mit jeweils einem-ersten Eingang eines Stromanstiegsrechners und eines Feldorientierungs- und Stromregelungs-Moduls verbunden ist, und dass der Ausgang des Stromanstiegsrechners mit einem ersten Eingang eines Rotorlagerechners verbunden ist, und dass der Ausgang des Rotorlagerechners mit einem zweiten Eingang des Feldorientierungs- und Stromregelungs-Moduls verbunden ist, und dass das Sollmoment bzw.

Mit dieser Schaltungsanordnung kann das erfindungsgemässe Verfahren für eine als Reluktanzmaschine ausgebildete Drehfeldmaschine auf einfache Weise auf handelsüblichen Signal- und Mikroprozessoren bzw. Eine Weiterbildung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung sieht vor, dass die Verbindung zwischen Rotorlagerechner und Feldorientierungs- und Stromregelungs-Modul über ein dynamisches Reluktanzmaschinen-Modell geführt ist, und dass die Drehzahl bzw.

Damit kann das erfindungsgemässe Verfahren in mehrschleifige Regelungen, beispielsweise Drehzahl- und Drehmomentenregelungen, integriert werden. An Hand von Ausführungsbeispielen soll nun die Erfindung näher erläutert werden. Dabei ist das erfindungsgemässe Prinzip in Fig.

Dasselbe erfindungsgemässe Prinzip ist für Asynchronmaschinen mit anderen Strangzahlen in gleicher Weise anwendbar. In den Zuleitungen zwischen Spannungszwischenkreisumrichter 1 und Asynchronmaschine 2 sind Strommesseinrichtungen 3 vorgesehen. Die Stromesseinrichtungen 3 liefern mit einem Stromerfassungsmodul 4, unter Einbeziehung einer übergeordneten Steuerung 5, welche das Timing übernimmt, den aktuellen Stromraumzeiger.

Aus diesem wird, unter Verwendung einer Timer-Einheit 10, in einem Stromanstiegsrechner 6 der Stromänderungsraumzeiger ermittelt. Dieser wird gemeinsam mit der Spannungs raumzeigerri chtungsinforma- tion, die von der übergeordneten Steuerung 5 generiert wird, in einem Flusswinkelrechner 8 zur Berechnung des Flusswinkels herangezogen, welcher in einem Feldorientierungs- und Stromregelungsblock 7, der die Eingänge "Soll moment" und " "Sollmagnetisierung" aufweist, zur Ermittlung des Umrichteransteuerzustandes verwendet wird.

Weiters kann der vom Flusswinkelrechner 8 ermittelte Fluss- winkel in überlagerte Regelkreise etwa Drehzahl- und Drehmomentregelkreise eingebunden werden.

Die übergeordnete Steuerung 5 entscheidet, ob die Umrichteransteuerung im Falle der Durchführung des erfindungsgemässen Flusswin- kel-Bestimmungsalgorithmus in einer Umschaltelogik 9 von einem Spannungsraumzeiger-Bildner 11 oder, im normalen Stromregelfall, vom Feldorientierungs- und Stromregelungs Modul 7 bewerkstelligt wird. Da die Summe der der Asynchronmaschine zugeführten Ströme Null sein mund, kann eine StrommeDeinrichtung 3 eingespart werden.

Das erfindungsgemässe Prinzip ist für Synchronmaschinen mit anderen Strangzahlen in gleicher Weise anwendbar. Es genügt jedoch auch, wenn lediglich zwei Strangströme gemessen werden, da die Stromsumme Null sein muss.

Ein Stromerfassungsmodul wird von einer übergeordneten Steuerung gesteuert und liefert die Istströme zu den Messzeitpunkten. Diese Istströme werden gemeinsam mit den Soll strömen, die von einem Stromvorgabemodul erzeugt werden, in einer Stromnachführungseinrichtung verarbeitet und liefern ein Brückenansteuersignal. Das Strom vorgabemodul erhält seine Eingangswerte über eine Leitung von einer Drehmomentenvorgabe und wird von der übergeordneten Steuerung gesteuert.

Während einer Messung mit Testzyklen aktiviert die übergeordnete Steuerung einen Messsignalgenerator , der dann über eine von der übergeordneten Steuerung bediente Umschaltelogik die Brückenansteuersignale einem Brückenansteuerungsmodul zuführt.

In diesem Fall wird das bereits genannte, von der Stromnachführungseinrichtung generierte Brückenansteuersignal unwirksam. Ein Rotorlagerechner berechnet dann, unter Verwendung der vom Stromerfassungsmodul gelieferten Istströme sowie dem vom Messsignalgenerator gelieferten Wechsel richterschaltzustand, die Rotorlage und leitet diese Information über eine Leitung zur Drehmomentvorgabe sowie zu übergeordneten Reglern weiter.

Dasselbe erfindungsgemässe Prinzip ist für Reluktanzmaschinen mit anderen Strangzahlen in gleicher Weise anwendbar. In den Zuleitungen zwischen Spannungszwischenkreisumrichter und Reluktanzmaschine sind StrommeBeinrichtungen vorgesehen.

Die Stromesseinrichtungen liefern mit einem Stromerfassungsmodul , unter Einbeziehung einer übergeordneten Steuerung , welche das Timing übernimmt, den aktuellen Stromraumzeiger.

Aus diesem wird, unter Verwendung einer Timer-Einheit , in einem Stromanstiegsrechner der Stromänderungsraumzeiger ermittelt. Dieser wird gemeinsam mit der Spannungsraumzeigerrichtungsinformation, die von der übergeordneten Steuerung generiert wird, in einem Rotorlagerechner zur Berechnung des Rotorlagewinkels herangezogen, welcher in einem Feldorientierungs- und Stromregelungsblock , der die Eingänge "Sollmoment" und " "Sollmagnetisierung" auf- weist, zur Ermittlung des Umrichteransteuerzustandes verwendet wird.

Weiters kann der vom Rotorlagerechner ermittelte Rotorlagewinkel in überlagerte Regelkreise etwa Drehzahlund Drehmomentregelkreise eingebunden werden.