Der Auslegungsprozess elektrischer Antriebsstränge benötigt möglichst genaue Simulationsmodelle der einzelnen Komponenten, um frühzeitig die Effizienz und Leistungsfähigkeit einer Antriebsstrangkonfiguration bewerten zu können.
Hinsichtlich der Auslegung der elektrischen Maschine ist vor allem die Interaktion mit dem Inverter zu beachten. Die Taktfrequenz, das Modulationsverfahren und die Ansteuerparameter haben zusammen mit der Regelung einen wesentlichen Einfluss auf die Effizienz der elektrischen Maschine.
Die vorliegende Dissertation leistet einen Beitrag zur rechenzeiteffizienten Berechnung von Asynchronmaschinen unter Berücksichtigung von maschineneigenen und inverterspezifischen Stromharmonischen. Im Vergleich zur üblicherweise verwendeten transienten spannungsgetriebenen Finite-Elemente-Simulation ergibt sich mit der neu entwickelten Simulationsmethodik eine signifikante Verkürzung der Rechenzeit.
Aktualisiert: 2022-03-17
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Nicht kornorientiertes Elektroblech dient in der elektrischen Maschine zur Führung und Verstärkung des magnetischen Flusses. Für eine möglichst gute Auslegung des elektromagnetischen Kreises müssen das magnetische Verhalten des Materials sowie die in den einzelnen Betriebspunkten entstehenden spezifischen Eisenverluste so gut wie möglich anhand mathematischer Modelle bereits im Post-Prozess einer numerischen Simulation approximiert werden.
In dieser Arbeit werden ausgehend von einem bestehenden Modell zur Beschreibung der spezifischen Ummagnetisierungsverluste Modifikationen dieser Formel mit dem Ziel der Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit präsentiert. Basierend auf der Verlustseparation wird die Beschreibung der quasi-statischen Hystereseverluste auf den nichtlinearen Verlauf der Magnetisierungsenergie über der magnetischen Polarisation erweitert. Anschließend wird der Term des sättigungs- und frequenzbedingten Materialverhaltens anhand der Identifikation des separierten Verlustbeitrages überarbeitet und um einen frequenzabhängigen Parameter ergänzt.
Das Resultat dieser Arbeiten ist eine erhöhte Approximationsgenauigkeit der gemessenen Verluste im Identifikationsbereich der Parameter. Für die Vorhersage der spezifischen Eisenverluste für Frequenzen außerhalb des Identifikationsbereichs stellt sich ebenfalls eine erhöhte Genauigkeit verglichen mit demStand-der-Technik-Modell ein.
Anhand numerischer Simulationen einzelner Messungen ist die Anwendung des präsentierten Verlustmodells im Post-Prozess durchgeführt und verifiziert. Zudem sind verschiedene weichmagnetische Materialien hinsichtlich ihrer magnetischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften messtechnisch charakterisiert.
Aktualisiert: 2021-12-20
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