Optimale Regelung eines elektrischen Traktionsantriebs am Beispiel des sicheren Zustands

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. Kapitel 1. Einleitung

   Philipp Wagner

   Zusammenfassung

   In diesem Kapitel wird die Arbeit, bevor der Forschungsschwerpunkt erläutert wird, in das aktuelle Zeitgeschehen eingeordnet. Dazu wird die zunehmende Bedeutung der Elektromobilität zur CO₂ Reduktion im Verkehrssektor im Kontext der politischen Rahmenbedingungen eingeordnet und der Trend aus der Absatzmarktentwicklung von batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) abgeleitet. Daraus resultiert eine große Notwendigkeit für sichere und robuste elektrische Antriebe.

3. Kapitel 2. Grundlagen

   Philipp Wagner

   Zusammenfassung

   Das Fundament dieser Arbeit bilden die Modellierung des elektrischen Antriebs und die Anwendung von Optimierungsmethoden zur Entwicklung einer optimalen Regelung. Der Aufbau und die Funktion der einzelnen Komponenten werden aus systemischer Sicht erläutert. Es erfolgt eine mathematische Modellierung der permanentmagneterregten Synchronmaschine (PSM) sowie des Zwischenkreises mit Kondensator.

4. Kapitel 3. Stand der Technik

   Philipp Wagner

   Zusammenfassung

   Der Stand der Technik bietet einen Überblick über aktuelle Regelungsstrategien, Sonderbetriebspunkte sowie den sicheren Zustand einer permanentmagneterregten Synchronmaschine (PSM), um Stärken und Schwächen aktueller Methoden zu identifizieren und darauf aufbauend eine innovative Methode mittels der optimalen Steuerung zu finden.

5. Kapitel 4. Modellbasierter Arbeitspunktwechsel

   Philipp Wagner

   Zusammenfassung

   Um den Arbeitspunkt einer elektrischen Maschine einzustellen, wird in der dq-Stromebene ein geeigneter Stromzeiger eingestellt. Aktuell wird meistens ein entkoppelter Stromregler verwendet. Eine MPC-Implementierung im Steuergerät benötigt aufgrund der kleinen Zeitkonstanten von 100 μs viel Rechenzeit.

6. Kapitel 5. Simulations- und Messergebnisse

   Philipp Wagner

   Zusammenfassung

   In diesem Kapitel werden Ergebnisse von Simulationen und Prüfstandsmessungen zur Validierung der entwickelten Methode zur optimalen Regelung einer PSM vorgestellt. Die Simulationen ermöglichen es, verschiedene Szenarien und Parameteränderungen in einer kontrollierten Umgebung zu untersuchen, während experimentelle Messungen das tatsächliche Verhalten unter realen Bedingungen erfassen.

7. Kapitel 6. Zusammenfassung

   Philipp Wagner

   Zusammenfassung

   Die vorliegende Arbeit, optimale Regelung eines elektrischen Traktionsantriebs am Beispiel des sicheren Zustands, entwickelt modellprädiktive Regelverfahren zur Herstellung des sicheren Zustands unter Einhaltung der Komponentenspezifikationen für ein Seriensteuergerät. Die zentrale Fragestellung ist der schnelle und sichere modellbasierte Arbeitspunktwechsel einer permanenterregten Synchronmaschine (PSM) zur Überführung in den sicheren Zustand, welcher entweder der AKS oder FW sind. Die Ziele sind, eine optimale Steuerung zu entwerfen, die Systemspezifikationen einzuhalten, den sicheren Zustand herzustellen und die Regelung im Seriensteuergerät anzuwenden.

8. Backmatter