Drehzahlregelung für Induktionsmotoren
Entwicklung und Bereitstellung von Algorithmen für die Drehzahlregelung von Induktionsmotoren
Entwicklung und Bereitstellung von Algorithmen für die Drehzahlregelung von Induktionsmotoren
Entwurf und Implementierung von Motorsteuerungs-Algorithmen
Die Drehzahl von Induktionsmotoren wird dadurch geregelt, dass die in einem Induktionsmotor fließenden elektrischen Ströme manipuliert werden. Obwohl Induktionsmotoren häufig für Festfrequenzanwendungen genutzt werden, sind sie ebenfalls für Anwendungen mit variabler Frequenz wie Industrieantriebe und Elektrofahrzeuge beliebt. Beim Betrieb mit variabler Frequenz moduliert ein Umrichter den durch die Statorwicklungen fließenden Strom.
Schlupf und resultierendes Drehmoment für einen Induktionsmotor
Legende:
Gelber Pfeil: resultierendes Drehmoment
Magentafarbener Pfeil: rotierendes Statormagnetfeld
Blauer Pfeil: Rotordrehzahl
Induktionsmotoren werden durch Kopplung der Magnetfelder im Stator und Rotor betrieben. Elektrische Ströme im Stator erzeugen ein rotierendes Magnetfeld, das im Rotor elektrische Ströme und ein nachlaufendes Magnetfeld induziert. Durch die Interaktion dieser Magnetfelder dreht sich der Rotor mit einer Winkelgeschwindigkeit, die niedriger als die Drehgeschwindigkeit des Statorfeldes ist. Dieses Nachlaufen beim Drehen, auch Schlupf genannt, erzeugt das Drehmoment an der Motorwelle. Eine steigende Last am Motor erhöht den Schlupf und somit das ausgegebene Motordrehmoment.
Für einen Induktionsmotor nach Art eines Käfigläufermotors reguliert die Drehzahlregelung mithilfe der feldorientierten Regelung (FOC) den Direkt- bzw. Ruhestrom so, dass der Fluss proportional zum Direktstrom und das Drehmoment proportional zum Ruhestrom ist. Dadurch wird der Drehzahlbereich vergrößert und sowohl die dynamische Leistung als auch die Leistung im Dauerbetrieb verbessert. Mit Simulink® können Sie FOC-Algorithmen für den gesamten Betriebsbereich des Motors noch vor den dem Testen von Hardware mithilfe von Multiraten-Simulationen entwerfen, feinabstimmen und verifizieren.
Dieses Simulink-Diagramm zeigt einen typischen FOC-Algorithmus zur Drehzahlregelung eines Drei-Phasen-Käfigläufer-Induktionsmotors.
FOC-Algorithmus zur Drehzahlregelung eines Induktionsmotors.
Die Hauptbestandteile von Strategien zur Steuerung von Induktionsmotoren sind:
Simscape Electrical™ und Motor Control Blockset™ enthalten Beispiele eines Induktionsmotors und einer feldorientierten Steuerung, die zur Entwicklung von Simulationsmodellen für die Drehzahlregelung von Induktionsmotoren genutzt werden können. Die Simulation der Drehzahlregelung von Induktionsmotoren in Simulink verringert die Zahl der nötigen Prototypentests und lässt Sie die Robustheit von Regelungsalgorithmen auch unter Störungsbedingungen verifizieren, die sich an echter Hardware nicht praktisch testen lassen.
Mit Simscape Electrical und dem Motor Control Blockset entwickeln Motorsteuerungs-Ingenieure Drehzahlregelungen durch:
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