Antriebssystem für höchste Geschwindigkeiten - Bergische ...

3. Feldorientierte Regelung der Synchronmaschine 25
Eine Winkelauflösung von einem Grad für die Berechnung der Stromregler
ist aufgrund der hohen mechanischen Eigenfrequenzen und der geringen
Dämpfung in den Luftlagern erforderlich. Prinzipiell wäre eine Reduzierung
der Auflösung denkbar, bei Antrieben mit kleiner Drehzahl und
mechanischen Lagern ist eine Auflösung von 5°..10° ausreichend. Die
Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass bei einer derartig reduzierten Auflösung
die mechanische Stabilität des Antriebssystems nicht ausreicht.
Legt man eine Drehzahl von 300.000 Umin -1 zugrunde, stehen für ein
Grad mechanischer Drehung 555 ns Rechenzeit zur Verfügung. Bei einer
angestrebten Verdopplung dieser Drehzahl halbiert sich die Zeit entsprechend.
In dieser Zeitspanne müssen die oben genannten Rechenoperationen
durchgeführt werden. Zusätzlich soll Rechenzeit für Drehzahlregelung
und Kommunikation mit einer übergeordneten Antriebssteuerung zur
Verfügung stehen.
Die α-β-Transformation und der Modulator werden typischerweise mit
einem Signalrechner in Software realisiert. Bei Einschränkungen hinsichtlich
des Modulationsverfahrens kann der Modulator auch in Hardware
realisiert werden. Hierzu ist jedoch eine entsprechend schnelle Schnittstelle
erforderlich. Die α-β-Transformation kann in Hardware realisiert
werden, nicht jedoch die d-q-Transformation.
Mit den heute zur Verfügung stehenden Signalrechnern ist die hier vorliegende
regelungstechnische Aufgabe nicht wirtschaftlich zu lösen. Die
Kosten für ein Rechnersystem stehen jedoch aufgrund der durch die Feldorientierung
vorgegebenen Einzelantriebslösung für jede Maschine im
Vordergrund. Bild 3.3 zeigt grau unterlegt die Komponenten der feldorientierten
Regelung in Rotorkoordinaten, die nicht auf Signalrechnerbasis
realisiert werden können.
�*
�
i d *
(R)
i q *
(R)
i d
(R)
i q
*
(R)
uq *
(R)
ud (R)
Bild 3.3: Nicht realisierbare Komponenten
(R)
e j�
e j�
�
(S)
u s *
i s
(S)
(S)
Modell
2
3
2
3
u s *
(S)
PWM 6
=
~
M
3~