Geschaltete Reluktanzmaschine mit integriertem verteiltem Umrichter als Direktantrieb für Schienenfahrzeuge

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In einem vorhergehenden DFG Projekt (2006 – 2008) wurde ein Prototyp einer mehrphasigen Geschalteten Reluktanzmaschine (GRM) als Außenläufer mit integriertem verteiltem Umrichter aufgebaut. Das Konzept wurde im Zusammenhang mit einem Einzelrad-Antriebs-Brems-Modul für Schienenfahrzeuge untersucht. Mit dem entwickelten Prototyp konnte die Funktionstüchtigkeit des Konzepts des integrierten Direktantriebs gezeigt werden. Der existierende Prototyp soll nun in einem folgenden Projekt verwendet werden, um weitere Themen zu untersuchen. Das erste Ziel des Antrags ist die Untersuchung der Redundanz der GRM mit verteiltem Umrichter. Der Einfluss verschiedener Maschinen- oder Umrichterfehler auf Drehmomentwelligkeit, Vibrationen und Geräusche wird simuliert und vermessen. Darauf aufbauend wird eine Regelung entwickelt, die den Betrieb des Antriebs im Fehlerfall gewährleistet. Die verbleibenden Phasen der Maschine kompensieren die ausgefallenen Phasen. Weiterhin wird, um die maximal verfügbare Leistung nach einem Fehler zu bestimmen, die Temperatur in den Wicklungen online bestimmt. Mit Hilfe eines thermischen Modells kann so in Echtzeit die „hot spot“ Temperatur jeder Wicklung bestimmt werden. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung einer lagegeberlosen Regelung für den verteilten Umrichter, sowie einer Regelung für den „Continuous Conduction Mode“ Geschalteter Reluktanzmaschinen. Dies reduziert die Komplexität und die Kosten des Antriebs und erhöht die Zuverlässigkeit. Weiterhin wird das akustische Verhalten des Direktantriebs untersucht. Es werden verschiedene geräuschsreduzierende Betriebsstrategien analysiert.