Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

12 Spezielle Steuerverfahren für Drehstrommaschinen
12.1 Flussorientierte Stromregelung
Die in den Kapiteln 10 und 11 vorgestellten Stromregelverfahren beziehen sich auf die
Ströme am Ausgang des Stromrichters. In einem Drehstromantrieb gemäss Bild 12.1 links
sind diese identisch mit den Statorströmen in der Maschine. Als Gütekriterium für die
Stromregler gelten in erster Linie die Verzerrungsanteile, ohne Rücksicht darauf, wie diese
das Drehmoment und den Fluss in der Maschine beeinflussen. In Kapitel 3.2.2 wurde
jedoch am Beispiel der Asynchronmaschine (ASM) gezeigt (3.20), dass sich der Statorstrom
in Drehzeigerdarstellung iS in zwei Komponenten aufspalten lässt, welche sehr verschiedene
Wirkungen ausüben: der zur Rotorflussverkettung ΨR senkrechte Anteil S ist i''
verantwortlich für das Drehmoment, während der parallele Anteil i' S flussbildend wirkt.
Betrachtet man nur die Verzerrungsanteile, so ergibt i'' S,VZ die Drehmomentwelligkeit,
i' S,VZ dagegen verursacht wegen der grossen Rotorzeitkonstanten praktisch keine Wellig-
keit von ΨR . Aus diesem Grund ist i' S,VZ für die Maschine höchstens wegen der zusätz-
lichen Verluste von Bedeutung. Es ist naheliegend, die Stromregelung für einen Antrieb
so auszulegen, dass diese Eigenschaft ausgenutzt wird.
u Str=u S, i Str=i S
Stromrichter ASM
ω 1 =ω S
i Str =i S
u Str=u S
L k e=jω 1 (L h /L R )Ψ R
Bild 12.1. Stromrichterantrieb mit ASM,
links: Prinzipschaltung, rechts: zeigerbezogenes Ersatzschaltbild der ASM
In Kapitel 4.4.2 wurde dargelegt, dass Regelungen für Drehstromantriebe häufig in
einem mit der Rotorflussverkettung ΨR rotierenden Festzeigersystem mit den Achsen d
und q (Anhang B.1.2) implementiert werden. Die Kreisfrequenz des Festzeigersystems
entspricht der Statorkreisfrequenz ωS und ist identisch mit der Grundfrequenz ω1 des
Stromrichters. Wie Bild 12.2 zeigt, kommt der Zeiger für die Rotorflussverkettung R in Ψ
dieser Darstellung auf die d-Achse zu liegen. Die d- und q-Komponenten des Stromzei- ˜
gers i S entsprechen den Drehzeigern i' S und i'' S . Die Gleichungen (3.16) und (3.20) nehmen
die folgende Form an:
d Ψ
˜ R Lh 1
------------- -----i
dt T S, d ----- Ψ
R T R ,
R ˜ – = T LR R =
------
RR (12.1)