Modellierung und Simulation von elektrischen Antriebssystemen

verfasst von: Lars Perner, Johannes Kühn, Tobias Ortmaier
Abstract: Geringfügige Modifikationen in der Modellierung unstetiger Systemeigenschaften wie Reibung, Getriebespiel und andere Komponenten mit schaltendem Verhalten verbessern das Verhalten der numerischen Simulation unabhängig von dem gewählten Differentialgleichungslöser. Das Beispiel der Coulomb-viskosen Reibung hat gezeigt, dass die Abänderung unstetiger Kennlinien zu C0-stetigen Kennlinien mit großer Steigung im Bereich der Unstetigkeitsstelle einen erheblichen Rechenzeitgewinn ohne Verlust an wesentlicher Genauigkeit mit sich bringt. Sollen Komponenten mit großen Eigenzeitunterschieden gemeinsam in einem Modell simuliert werden, ist es sinnvoll, Systeme die unterhalb einer zu definierenden Frequenzgrenze liegen so zu vereinfachen, dass nur die wesentlichen Eigenschaften berücksichtigt werden. Hierzu wurde ein Modell vorgestellt, mit dem es möglich ist, die nichtlinearen Verluste des Wechselrichters zu berücksichtigen, ohne eine komplexe Berechnung der einzelnen Schaltvorgänge durchführen zu müssen. Mit den vorgestellten Ansätzen, die an zwei Beispielen näher erläutert wurden, lässt sich die Modellierung komplexer elektrischer Antriebssysteme auf eine einfache Art und Weise modifizieren, so dass sich ein wesentlicher Rechenzeitgewinn ergibt.

Design and optimization of electrical drive systems based on numerical simulation is an established method nowadays. The describing differential equations are usually stiff because of great differences of the eigenvalues of the power electronic devices, motors, and mechanical components. Additional switching system behaviour caused by coulomb friction or backlash increases the calculation time to a high degree. By varying the describing equations the performance and calculation time are positively influenced without loss of accuracy in the required range.
Organisationseinheit(en): Institut für Regelungstechnik
Institut für Mechatronische Systeme
Externe Organisation(en): Lenze SE
Typ: Aufsatz in Konferenzband
Publikationsdatum: 2009
Publikationsstatus: Veröffentlicht
Peer-reviewed: Ja

BibTeX

@inproceedings{ae6ff50d0bc94f0085e6ea65bb7b50ff,
title = "Modellierung und Simulation von elektrischen Antriebssystemen",
abstract = "Geringf{\"u}gige Modifikationen in der Modellierung unstetiger Systemeigenschaften wie Reibung, Getriebespiel und andere Komponenten mit schaltendem Verhalten verbessern das Verhalten der numerischen Simulation unabh{\"a}ngig von dem gew{\"a}hlten Differentialgleichungsl{\"o}ser. Das Beispiel der Coulomb-viskosen Reibung hat gezeigt, dass die Ab{\"a}nderung unstetiger Kennlinien zu C0-stetigen Kennlinien mit gro{\ss}er Steigung im Bereich der Unstetigkeitsstelle einen erheblichen Rechenzeitgewinn ohne Verlust an wesentlicher Genauigkeit mit sich bringt. Sollen Komponenten mit gro{\ss}en Eigenzeitunterschieden gemeinsam in einem Modell simuliert werden, ist es sinnvoll, Systeme die unterhalb einer zu definierenden Frequenzgrenze liegen so zu vereinfachen, dass nur die wesentlichen Eigenschaften ber{\"u}cksichtigt werden. Hierzu wurde ein Modell vorgestellt, mit dem es m{\"o}glich ist, die nichtlinearen Verluste des Wechselrichters zu ber{\"u}cksichtigen, ohne eine komplexe Berechnung der einzelnen Schaltvorg{\"a}nge durchf{\"u}hren zu m{\"u}ssen. Mit den vorgestellten Ans{\"a}tzen, die an zwei Beispielen n{\"a}her erl{\"a}utert wurden, l{\"a}sst sich die Modellierung komplexer elektrischer Antriebssysteme auf eine einfache Art und Weise modifizieren, so dass sich ein wesentlicher Rechenzeitgewinn ergibt.Design and optimization of electrical drive systems based on numerical simulation is an established method nowadays. The describing differential equations are usually stiff because of great differences of the eigenvalues of the power electronic devices, motors, and mechanical components. Additional switching system behaviour caused by coulomb friction or backlash increases the calculation time to a high degree. By varying the describing equations the performance and calculation time are positively influenced without loss of accuracy in the required range.",
author = "Lars Perner and Johannes K{\"u}hn and Tobias Ortmaier",
note = "Eingereicht 05/2009; Angenommen 6/2009",
year = "2009",
language = "Deutsch",
booktitle = "Konferenzband zur SPS/IPC/Drives 2009",
publisher = "VDE Verlag GmbH",
address = "Deutschland",
}