Vergleichende Untersuchung von Verlusten in umrichtergespeisten Maschinen durch höherfrequente Stromanteile in Zeitschrittverfahren

使用时间步进方法比较研究由高频电流分量引起的变流器供电机器的损耗

• 批准号: 5450041
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Andreas Binder
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Elektrische Energiewandlung
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Units
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2008-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5450041?language=en
• 关键词: Vergleichende; Untersuchung; von; Verlusten; umrichtergespeisten

Drehzahlveränderung bei AC-Maschinen erfolgt durch Veränderung der Frequenz von Ständerstrom und Ständerspannung. Dies wird in der Regel durch Pulsweitenmodulation der Ständerspannung erreicht. Der Strom wird durch die Motorinduktivitäten zwar geglättet, enthält aber immer noch pulsfrequente Anteile, die ihrerseits magnetische Felder in der Maschine erregen. Diese höherfrequenten Felder bewirken durch Spannungsinduktion in leitfähigen Maschinenteilen Wirbelstromverluste und in ferromagnetischen Teilen auch Hystereseverluste. Diese Phänomene sind vor allem in umrichtergespeisten Asynchronmaschinen, die als AC-Standardantriebe gelten, seit langem bekannt, jedoch rechnerisch schwer erfassbar. Moderne drehzahlveränderbare AC-Antriebe sind mittlerweile in unterschiedlicher Technologie, als Asynchron-, Permanentmagnetsynchron- und als Switched-Reluctance- Antriebe am Markt verfügbar. In vielen Anwendungen wie z. B. als hochausgenützte Hauptantriebe in Elektro- bzw. Hybridautos werden sie als konkurrierende Antriebskonzepte vergleichend untersucht. Dabei ist die Frage der durch umrichterbedingte Stromoberschwingungen bedingten Verluste in den unterschiedlichen Maschinentypen von großem Interesse, da diese zusätzlichen Verluste eine erhöhte Erwärmung der Maschinen verursachen und damit die Ausnützung begrenzen. Aus diesem Grund soll mit identischen Simulationsmethoden die Verlustverteilung in den unterschiedlichen Motorkonzepten Asynchronmaschine, PM-Synchronmaschine, Switched-Reluctance-Maschine vergleichend berechnet und im Verhältnis zu den anderen Verlustkomponenten bewertet werden. Bei vorausgesetzt identischer Kühlungsmethode wie z. B. der bei hochausgenützten Antrieben häufig eingesetzten Wassermantelkühlung soll dann ausgehend von den Verlusten - die lokale Erwärmung mit numerischen Methoden bestimmt werden. Dabei kann zunächst von eingeprägten Stromoberschwingungen, die aus Messungen vorab bekannt sind, ausgegangen werden, während in einem zweiten Schritt die eingeprägte Spannung über eine Netzwerk-Motorkopplung die Stromoberschwingungen rechnerisch bestimmt, wobei die sich einstellenden frequenzabhängigen Motorinduktivitäten die Feldabdämpfung durch Wirbelströme mit erfassen. Diese Ergebnisse können wiederum in die vereinfachten Oberschwingungsersatzschaltbilder, wie sie bei der Antriebsprojektierung verwendet werden, übernommen werden. Durch ausgewählte Teilmodelle sollen die Erfassung der Blechung der Pakete, der Einfluss massiver und geblechter Läuferjoche in PM-Technologie mit Oberflächen und vergrabenen Magneten, die Gestaltung des Käfigrotors mit offener und geschlossener Nut, der Einfluss der Nutform (aufbauend auf publizierten Ergebnissen) und der Einfluss der Nut-Zahn-Geometrie bei Reluktanzmaschinen systematisch untersucht werden. Daraus sollen verallgemeinerbare Erkenntnisse für die Gestaltung von Ersatzschaltbildern der untersuchten AC-Maschinen, wie sie für die Antriebsprojektierung verwendet werden, abgeleitet.

AC-机械通过频率和转速的调节进行调节。在规则中，通过脉冲调制，标准偏差会发生变化。Der Strom wird durch die Motorinduktivitäten zwar geglättet，enthält aber immer noch frequente Anteile，die ihrerseits magnetische Felder in der Maschine erregen.这种情况经常发生在费尔德身上，因为他在leitfähigen Maschinenteilen Wirbelstromverluste和ferromagnetischen Teilen auch Hystereseverluste中进行了跨越。这种现象在异步电机中非常普遍，因为交流标准化是不可能的，因此需要更严格的要求。现代的直流交流电机在非同步、永磁同步和开关磁阻电机等先进技术中占有重要地位。In vielen Anwendungen wie z. B。在电气方面有很大的优势。Hybridautos韦尔登他们都konkurrierende Antriebskonzepte vergleichend untersucht。Dabei ist die Frage der durch umrichterbedingte Stromoberschwingungen bedingten Verluste in den unterschedlichen Maschinentypen von großem Interesse，da diese zusätzlichen Verluste eine erhöhte Erwärmung der Maschinen verursachen und damit die Ausnützung begrenzen.本文通过对异步电机、永磁同步电机、开关磁阻电机的仿真方法进行了研究，并对异步电机和开关磁阻电机的性能进行了比较，结果表明，异步电机和开关磁阻电机的性能均优于其它韦尔登。Bei vorausgesetzt identischer Kühlungsmethode wie z. B。der bei hochausgenützten Antrieben häufig eingesetzten Wassermantelkühlung soll dann austehend von den Verlusten - die lokale Erwärmung mit numerischen Methoden bestimmt韦尔登. Dabei kann zunächst von eingeprägten Stromoberschwingungen，die aus Messungen vorab bekannt sind，ausgegangen韦尔登，während in einem zweiten Schritt die eingeprägte Spannung über eine Netzwerk-Motorkopplung die Stromoberschwingungen rechnerisch bestimmt，wobei die sich einstellenden frequenzabhängigen Motorindustivitäten die Feldabdämpfung durch Wirbelströme mit erfassen.这一结果在联合国的Oberschwingungsersatzschaltbilder中被广泛接受，就像它在Antriebsprojektierung verwendet韦尔登，ubernommen韦尔登一样。因此，本文建立了一个数学模型，解决了包装材料的磨损问题，解决了在永磁技术中使用Oberflächen和vergrabenen Magneten的影响和缺陷，解决了使用提供和提供螺母的Käfigrotors的设计问题，解决了螺母形状的影响（aufbauend auf zierten Ergebnissen）和韦尔登系统对螺母-Zahn-Geometrie的影响。Daraus sollen verallgemeinerbare Erkenntnisse für die Gestaltung von Ersatzschaltbildern der untersuchten AC-Maschinen，wie ie für die Antriebsprojektierung verwendet韦尔登，abgeleitet.