Control of a low voltage ac/dc/ac converter for high-speed induction machine drive applications has been investigated. Such a configuration can be applied, for example, in microturbines and high-speed spindles. Scalar control is usually applied for the control of high-speed drives especially in the case of very high-speed drives. Indirect rotor-flux-oriented control and direct torque control are designed and compared for the control of an exemplary high-speed induction machine drive. The 2L VSC is the most widely applied converter for high-speed drives. However, the 3L-NPC VSC is an attractive topology if drastically increased switching frequencies are required. A detailed comparison between a 2L VSC and a 3L-NPC VSC as the machine side converter of the exemplary high-speed induction machine drive is carried out. Voltage-oriented control is applied for the control of the grid side PWM active front end converter. In several industrial applications PWM active front end converters commonly operate in parallel to thyristor converter fed dc drives. Behavior of the voltage-oriented controlled active front end converter with L-filter in the presence of a parallel thyristor converter is investigated. The design of the LCL-filter components according to the given maximum grid current harmonics (e.g. IEEE-519) is a complex task. So far a precise and clear design procedure has not been presented. A new procedure to design the grid side filter (L- and LCL-filter) is proposed using the analytical expression of the converter voltage harmonics based on Bessel functions to achieve the compliance with the grid standard of IEEE-519. Voltage-oriented control with active damping is used to control the active front end converter with LCL-filter. A simple method is proposed to design the required lead-lag compensator in the active damping loop.

In der Lehrveranstaltung Bewegungstechnik & Bewegungsdesign für Verarbeitungsmaschinen werden die Studenten in die Lage versetzt, Systeme zur Bewegung von Arbeitsorganen in Verarbeitungs- und Textilmaschinen konstruktiv zu entwerfen und zu dimensionieren. Im Blickpunkt stehen zyklische Bewegungen, zu deren Realisierung auch der Einsatz von Mechanismen sinnvoll ist. Die interdisziplinäre Betrachtung der Bewegungstechnik dient als Einführung in die Problematik und als Grundlage für nachfolgende Optimierungen.

In der Lehrveranstaltung Bewegungstechnik & Bewegungsdesign für Verarbeitungsmaschinen werden die Studenten in die Lage versetzt, Systeme zur Bewegung von Arbeitsorganen in Verarbeitungs- und Textilmaschinen konstruktiv zu entwerfen und zu dimensionieren. Im Blickpunkt stehen zyklische Bewegungen, zu deren Realisierung auch der Einsatz von Mechanismen sinnvoll ist. Die interdisziplinäre Betrachtung der Bewegungstechnik dient als Einführung in die Problematik und als Grundlage für nachfolgende Optimierungen. Diese sind Gegenstand des Teils 2.

In der Lehrveranstaltung Bewegungstechnik & Bewegungsdesign für Verarbeitungsmaschinen werden die Studenten in die Lage versetzt, Systeme zur Bewegung von Arbeitsorganen in Verarbeitungs- und Textilmaschinen konstruktiv zu entwerfen und zu dimensionieren. Im Blickpunkt stehen zyklische Bewegungen, zu deren Realisierung auch der Einsatz von Mechanismen sinnvoll ist. Die interdisziplinäre Betrachtung der Bewegungstechnik dient als Einführung in die Problematik und als Grundlage für nachfolgende Optimierungen.

In der Lehrveranstaltung Bewegungstechnik & Bewegungsdesign für Verarbeitungsmaschinen werden die Studenten in die Lage versetzt, Systeme zur Bewegung von Arbeitsorganen in Verarbeitungs- und Textilmaschinen konstruktiv zu entwerfen und zu dimensionieren. Im Blickpunkt stehen zyklische Bewegungen, zu deren Realisierung auch der Einsatz von Mechanismen sinnvoll ist. Die interdisziplinäre Betrachtung der Bewegungstechnik dient als Einführung in die Problematik und als Grundlage für nachfolgende Optimierungen. Diese sind Gegenstand des Teils 2.:1 Bewegungsaufgaben in Verarbeitungsmaschinen 2 Struktur des Antriebssystems 3 Bewegungsdesign Basics 4 Vorgaben für schnelle Bewegungen linearer Systeme 5 Motor-G-Getriebe-Konfiguration 6 Motor-U-Getriebe-Konfiguration

Für drehzahl- und lagegeregelte elektrische Antriebssysteme mit mechanisch-elastischen Übertragungselementen exitiert eine Fülle von Regelstrategien. Jede von ihnen weist spezifische Vor- aber auch Nachteile auf, welche letztlich auf die eigene prinzipbedingte Güteschranke zurückzuführen sind. Um eine solche Güteschranke zu durchbrechen muß man grundsätzlich die Strukturbeschränkung des Reglers angreifen. Hierfür werden zwei Möglichkeiten aufgezeigt, ein parametervariables und ein strukturvariables Regelkonzept. Mit der Parameter-und der Strukturvariabilität lassen sich konventionelle Regler qualitativ aufwerten, und unterschiedliche Regelprinzipien kombinieren. Insbesondere können Nutz-Nichtlinearitäten in systematischer Weise in lineare Regler integriert werden. Das parametervariable Regelkonzept verfolgt dem Ziel, das dynamische Regelverhalten konventioneller Regler durch Online-Tuning der Reglerparameter zu verbessern. Hierbei können unterschiedliche Parametersätze vorteilhaft kombiniert werden, so dass die Güteschranke des konventionellen Reglers überwunden wird. Der systematische Entwurf vereint die klassischen linearen Methoden mit der heuristischen fuzzy-basierten Vorgehensweise. Beim strukturvariablen Konzept handelt es sich um ein auf das Sliding-Mode-Prinzip basierte Regelverfahren, dessen Hauptgegenstand die Güterobustheit der Regelung gegenüber Parameterunsicherheiten ist. Um die Nachteile des Sliding-Mode-Prinzips zu vermeiden und damit die Realisierbarkeit für elektrische Antriebssysteme zu erhöhen, werden Methoden für die Rekonstruktion der Zustandsgrößen und für die Chattering-Reduktion vorgeschlagen. Auch das strukturvariables Konzept beinhaltet einen starken Bezug zu linearen Prinzipien. Möglichkeiten zur Kombination beider vorgeschlagenen Konzepte werden ansatzmässig aufgezeigt. Die beiden Konzepte werden in Simulation und an einer Versuchsanlage experimentell erprobt

Diese Veröffentlichung beschreibt die Vorgehensweise bei der Messung und Berechnung elektrischer Leistungen im Allgemeinen und bei der Verlustbestimmung an elektrischen Antrieben im speziellen.

Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick zu möglichen Anwendungsbereichen von Systemsimulation bei der Maschinenentwicklung und stellt einige Beispiele und Ergebnisse aus diesen Bereichen vor. Ausgehend von einfachen Grundmodellen zeigt dieser Beitrag, wie mithilfe von Systemsimulation einzelne Antriebsachsen als auch gesamte Anlagenmodelle generiert werden können. In diesem Zusammenhang können anwendungsspezifische Besonderheiten des jeweiligen Maschinentyps berücksichtigt werden. Dazu zählen die Wechselwirkungen zwischen Prozess und Maschinenverhalten sowie die Anzahl und Ausprägung, bspw. mechanisch oder elektromechanisch, der aktiven Antriebsachsen. Von der Antriebsauslegung über die virtuelle Inbetriebnahme bis hin zur Zustandsüberwachung im Betrieb werden die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten des Systemmodells betrachtet und zugehörige Entwicklungsaufgaben eingeordnet.

Control of a low voltage ac/dc/ac converter for high-speed induction machine drive applications has been investigated. Such a configuration can be applied, for example, in microturbines and high-speed spindles. Scalar control is usually applied for the control of high-speed drives especially in the case of very high-speed drives. Indirect rotor-flux-oriented control and direct torque control are designed and compared for the control of an exemplary high-speed induction machine drive. The 2L VSC is the most widely applied converter for high-speed drives. However, the 3L-NPC VSC is an attractive topology if drastically increased switching frequencies are required. A detailed comparison between a 2L VSC and a 3L-NPC VSC as the machine side converter of the exemplary high-speed induction machine drive is carried out. Voltage-oriented control is applied for the control of the grid side PWM active front end converter. In several industrial applications PWM active front end converters commonly operate in parallel to thyristor converter fed dc drives. Behavior of the voltage-oriented controlled active front end converter with L-filter in the presence of a parallel thyristor converter is investigated. The design of the LCL-filter components according to the given maximum grid current harmonics (e.g. IEEE-519) is a complex task. So far a precise and clear design procedure has not been presented. A new procedure to design the grid side filter (L- and LCL-filter) is proposed using the analytical expression of the converter voltage harmonics based on Bessel functions to achieve the compliance with the grid standard of IEEE-519. Voltage-oriented control with active damping is used to control the active front end converter with LCL-filter. A simple method is proposed to design the required lead-lag compensator in the active damping loop.

Dieser Konferenzband stellt alle schriftlich eingereichten Beiträge zum 3. Freiberger Kolloquium Elektrische Antriebstechnik zusammen. Thematische Schwerpunkte waren 2021: Modellierung und Simulation von elektrischen Maschinen und Antrieben, Auslegung und Fertigung neuer Motorenkonzepte, Thermische Untersuchungen an elektrischen Maschinen, Regelung elektrischer Maschinen, Ladetechnologien für Elektrofahrzeuge, Theoretische Elektrodynamik von Traktionsantrieben