Optimierte Pulsmuster für PMSM
FVA 982 I | FVA gefördert
Optimierte Pulsmuster für Permanentmagneterregte Synchronmaschinen in Traktionsantrieben
Das Projekt FVA-OPP („Optimierte Pulsmuster für permanenterregte Synchronmaschinen“) untersucht die Eignung optimierter Schaltmuster für den Hochdrehzahlbereich von permanenterregten Synchronmaschinen in Automotive-Anwendungen unter Berücksichtigung praktischer Randbedingungen des Umrichters und der Regelungsplattform. Ziel dieses Projekts ist es zu prüfen, ob sogenannte optimierte Pulsmuster (OPP) bei niedrigen Schalt-zu Grundfrequenz-Verhältnissen und hohen Modulationsgraden im Hinblick auf die Effizienz eine sinnvolle Alternative zu herkömmlichen Verfahren wie der Raumzeigermodulation (SVPWM) oder der Blocktaktung (Six-Step) darstellen.
Ein Optimierungsansatz wurde für eine permanenterregte Synchronmaschine (PMSM) entwickelt, um den Oberschwingungsgehalt der Phasenströme zu reduzieren. Die Analyse zeigt, dass die Halbwellensymmetrie besonders für die Optimierung von Spannungspulsmustern bei Synchronmaschinen mit Reluktanzanteil relevant ist. Der Vergleich von 9-Puls-OPPs mit einer schaltfrequenzäquivalenten Raumzeigermodulation zeigt Einsparpotenziale für das Umrichter-Maschine-System. Die Untersuchung der Blocktaktung mit abgesenkter Zwischenkreisspannung zeigt leichte Effizienzvorteile, jedoch mit hohen Anforderungen an den Wirkungsgrad eines zusätzlichen DC-DC-Wandlers und potenziellen Nachteilen in Bezug auf Bauraum und Kosten.
Die Ergebnisse verdeutlichen den erheblichen Einfluss der OPP-Taktung auf den Zwischenkreisspannungsrippel, was eine Rückwirkung auf die Phasenströme hat. Effizienzmessungen weisen darauf hin, dass optimierte Pulsmuster eine verlustärmere Alternative zur Blocktaktung mit angepasstem Vorsteuerwinkel sein können, insbesondere bei Feldschwächung. Zudem wurde das Einsparpotenzial durch eine reduzierte Schaltfrequenz anhand eines Vergleichs zwischen einer Raumzeigermodulation und einem 9-Puls-OPP veranschaulicht.
Das Projekt 982 I der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über Eigenmittel finanziert.