Rotorflussorientierte Ansteuerverfahren für Asynchronmotoren am Drehstromsteller

In der vorliegenden Arbeit werden zwei neue Verfahren zur Ansteuerung von Drehstromstellern vorgestellt, die die auftretenden Verlustenergien im Drehstromsteller und Asynchronmotor reduzieren. Es wird sowohl der Start- als auch der Bremsbetrieb betrachtet. Zunächst wird dazu ein Ansatz präsentiert mit dem Zündentscheidungen auf Basis einer Prädiktion getroffen werden. Dieser Ansatz wird so ergänzt, dass ein rampenförmiger Hochlauf möglich ist, wie Anwender ihn von heutigen Industrieprodukten kennen. Außerdem werden erste Validierungsmessungen präsentiert. Im Folgenden wird das „Softstarter Torque and Flux Control”-Verfahren (STFC-Verfahren) vorgestellt, das das Verhalten des prädiktiven Verfahrens nachbildet. Die Nachbildung geschieht mit deutlich verringertem Rechenaufwand und erfordert kaum noch Kenntnis der Parameter des angeschlossenen Motors. Anschließend wird das STFC-Verfahren so umgebaut, dass zusätzlich auf die Verwendung eines Drehgebers verzichtet werden kann. Abschließend wird die Eignung der klassischen Phasenanschnittsteuerung, des prädiktiven Verfahrens, des STFC-Verfahrens und des geberlosen STFC-Verfahrens für verschiedene Applikationen ausführlich diskutiert. Außerdem werden Stärken und Schwächen der Verfahren diskutiert.

This document presents two new fi ring algorithms for soft starters, driving induction motors. Both fi ring algorithms lead to reduced losses in soft starters and induction motors. The investigations include measurements for induction motor acceleration and braking. The first section of the document presents a model predictive algorithm, which creates firing impulses on the basis of a model-based prediction of motor currents and torque and a decision criteria. This algorithm is equipped with different additions to enable the common ramp-up behaviour, which is well known from today’s industrial soft starter products. First measurements for validation are presented in this section of the document. In the following section, the ”soft starter torque and flux control” algorithm (STFC algorithm) is presented. With the algorithm, the fi ring pulse creation of the predictive algorithm is reproduced but with much less computational power and knowledge about motor parameters. The third part of the document presents concepts for an advanced STFC-algorithm, which works without rotor speed measurement. In the last chapter, the different algorithm approaches are discussed in various applications. Therefore, comparative measurements with the classical phase angle control, the predictive algorithm, the STFC-algorithm and the STFC-algorithm without rotor speed measurement are compared. Strengths and weaknesses of the approaches are discussed.