In aktiven Magnetlagern und Aktoren haben Wirbelströme einen teils erheblichen Einfluss auf die Kraftdynamik, da die einhergehende Feldverdrängung parasitäre Magnetisierungsströme hervorbringt, welche die meist strombasierten Kraftregler beeinträchtigen. Besonders betroffen sind die in dieser Dissertation beispielhaft betrachteten magnetischen Axiallager mit ihrer dreidimensionalen Flussführung, für welche die sonst übliche und effektive Blechung des Kerns unwirksam wird. Aus diesen Gründen werden regelungsbasierte Lösungen angestrebt. Bekannte fortschrittliche Topologien nutzen mitunter aufwendige Regler und Beobachter, wobei der direkte physikalische Bezug zu den mechanischen Parametern Steifigkeit und Dämpfung meist verloren geht. Diese Analogie zu mechanischen Lagern ist jedoch essentiell für eine einfache Inbetriebnahme des Magnetlagers, ein Grund, weshalb die dezentrale kaskadierte Lageregelung mit unterlagerter Stromregelung noch immer als weit verbreiteter Industriestandard gilt. Die in Axiallagern eingeschränkte Stabilität, Dynamik und Bandbreite aufgrund der Wirbelstromeffekte wird dabei zu Gunsten der einfacheren Anwendbarkeit toleriert. Diese Arbeit stellt ein fraktionales Kompensationsglied in Gestalt eines Flussschätzers vor, welches im Rückführungszweig der unterlagerten Regelung die Folgen der Wirbelströme dort herausrechnet, wo sie physikalisch wirken. Die resultierende modellbasierte Flussregelung erhält somit sämtliche physikalische Bezüge und die gute Anwendbarkeit, bei gleichzeitig verbesserten Regelungseigenschaften, sodass diesbezüglich keine Kompromisse notwendig sind.
Aktualisiert: 2022-11-17
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Es ist notwendig, dass die Zustände aller Zellen innerhalb einer Lithium-Ionen-Batterie bekannt sind, um einen sicheren und optimalen Betrieb zu gewährleisten. Zur Ermittlung dieser Zustände werden in dieser Arbeit drei neue Methoden zur verteilten Zustandsschätzung hergeleitet, welche auf fraktionalen Modellen und dem Kalman-Filter basieren. Mithilfe dieser Verfahren lassen sich zusätzlich die Teilströme der Batterie schätzen, wodurch sich Sensoren einsparen lassen. It is necessary that the states of all cells of a lithium ion battery are known to guarantee a safe and optimal operation. In order to determine these states, three new methods for distributed state estimation which are based on fractional models and on the Kalman filter are derived in this work. Using these techniques, the branch currents of the battery can be additionally estimated to save sensors.
Aktualisiert: 2021-02-11
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In dieser Arbeit werden modellbasierte Verfahren zur Online-Identifikation physikalischer Alterungsparameter von Batteriezellen entworfen und auf die Lithium-Ionen-Zelle angewendet. Die neuartigen Methoden basieren auf fraktionalen Impedanzmodellen und agieren, im Unterschied zum State-of-the-Art, erstmals als late-lumping Verfahren. Zudem wird in diesem Beitrag die zeitvariante fraktionale Systemtheorie um eine Steuerbarkeitsanalyse und eine energieoptimale Steuerung erweitert. In this work, model-based methods for the online identification of physically motivated aging parameters of battery cells are presented and applied to lithium-ion-cells. The new methods are based on fractional impedance models and, in contrast to the state of the art, are late-lumping approaches. A further contribution of this work is the extension of the theory of time-variant fractional systems by a controllability analysis and an energy-optimized control.
Aktualisiert: 2021-02-11
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