Sensorlose Positionsmessung in elektrischen Antrieben mittels Fluss-Bypass-Verfahren

Abstract

Zusammenfassung Sensorlose Messverfahren ermöglichen eine platzsparende und gegen Umgebungseinflüsse unempfindliche Bestimmung der Läuferposition in elektrischen Maschinen. Die konventionellen Verfahren weisen jedoch einen verhältnismäßig hohen Rauschpegel auf und sind empfindlich gegenüber magnetischer Sättigung sowie Veränderungen der elektrischen Betriebsparameter. Beim Fluss-Bypass-Verfahren wird über einen im Stator integrierten Fluss-Bypass die zeitliche Änderung eines Streuflusses im Stator der Maschine gemessen. Die Sättigung des Stators kann damit effektiv kompensiert werden. Die sonst übliche Differenziation des Stroms oder ein aufwändiges Modell zur Ermittlung von Induktivität und Wicklungswiderstand sind nicht erforderlich. Mittels theoretischer und experimenteller Untersuchungen werden der Rauschpegel, die Linearität sowie der Einfluss von Strom, Schaltfrequenz und Tastverhältnis auf das Lagemesssignal untersucht. Das Fluss-Bypass-Verfahren weist eine höhere Linearität, erheblich geringere Rauschpegel sowie eine größere Sättigungstoleranz auf, als eine konventionelle sensorlose Messung mittels Induktivitätsbestimmung. Ein wesentlicher Störeffekt sind Wirbelströme im Material. Bei entsprechender Auslegung des Fluss-Bypasses können innerhalb eines gewissen Messwertbereich parasitäre Efekte verschiedener Art gleichzeitig gemindert werden.