Dynamische Kompensationsregelung mit adaptiver Parameternachführung für permanentmagneterregte Transversalflussmaschinen

Abstract

In der nachfolgenden Dissertation wird ein neues Konzept für die drehmomentoptimale Regelung von permanentmagneterregten Transversalflussmaschinen vorgestellt und für einen neu entworfenen Windenergieanlagen-Gondelversuchsstand in Betrieb genommen. Der finale Prüfstand besteht aus der vollständigen Gondel einer Windenergieanlage vom Typ Krogmann 15-50, welche ohne Rotorblätter in der Maschinenhalle des Instituts für elektrische Antriebe, Leistungselektronik und Bauelemente aufgebaut wurde. Angetrieben wird die Gondel direkt und ohne zusätzliches Getriebe von einer Transversalflussmaschine und der neu entwickelten Regelung, welche ihre Sollwertvorgabe aus einer im Rahmen dieser Arbeit entwickelten, aerodynamischen Rotornachbildung bezieht. Ziel des Prüfstandes ist dabei die Nachbildung des identischen mechanischen und elektrischen Verhaltens einer baugleichen Freifeldanlage in einer sicheren Laborumgebung. Die neu entwickelte Regelung der Transversalflussmaschine besteht aus einer dynamischen Kompensationsregelung in Kombination mit einer adaptiven Online-Parameteridentifikation und einer speziell für dieses Regelungskonzept entwickelten Sollstrombestimmung. Durch das neu entwickelte Regelungskonzept kann das resultierende dynamische Verhalten der Transversalflussmaschine vollständig durch eine einstellbare Zeitkonstante vorgegeben werden. Die nicht-konstanten Modellparameter, insbesondere die Stranginduktivität, können mit dem entwickelten Regelungskonzept auf eine Arbeitspunktabhängigkeit zurückgeführt und durch die adaptiven Parameteridentifikation im Betrieb bestimmt werden. Vorherige Parametersimulationen zur Reglerauslegung durch umfangreiche 3D-FEM Simulationen können so vermieden werden. Der Gondelversuchsstand sowie die dynamische Kompensationsregelung werden vorgestellt, anhand von Simulationen untersucht und abschließend anhand von Messungen am Prüfstand verifiziert.