Messung und Simulation von Antriebssystemen mit unterschiedlichen Modulationsverfahren

Die Ziele dieser Teilarbeit waren die Verluste durch neuere Modulationsverfahren zu reduzieren, die Lebensdauer von mechanischen Komponenten zu verlängern, die einzelnen Komponenten dieses komplexen Systems optimal zusammenzuführen und auf bestmögliche Effizienz gemäss der IEC 61800-9-2 Norm auf dem hauseigenen 30kW Motorenprüfstand der Fachhochschule OST (Rapperswil) zu messen. Die Messungen wurden mit einem 14-Kanal Leistungsmessgerät aufgenommen.

Die Auswahl der Testobjekte wurde auf die meistgewünschten Kunden-Konfigurationen reduziert:

• Netzdrossel
• Passiver Dioden-Gleichrichter / aktiver IGBT-Gleichrichter
• Aktiver IGBT-Inverter
• Hochfrequenzkabel
• Permanentmagnet Synchronmotor (PMSM)

Mittels Simulationen wurden auf Inverter Seite unterschiedliche Modulationsverfahren und Schaltfrequenzen getestet, wobei man darauf achtete möglichst tiefe Lagerströme zu generieren, um die Verluste gering zu halten und die Lebensdauer der Motorenlager zu verlängern.

Zusätzlich wurden Hochfrequenzkabelmodelle simuliert, um geeignete Geometrien für diese Anwendung herauszulösen. Gleichzeitig wurden Ergebnisse der Inverter-Simulationen verwendet, um die eingesetzten Permanentmagnet Synchronmotoren mittels Finiter Element Methode (FEM) nachzubilden und die Verlust- und Effizienzergebnisse mit Messungen vom Motorenprüfstand zu vergleichen.