Grundlagen der Regelung für elektrische Antriebe

• Elektrische Antriebe sind das Herz der Energiewende. Elektrische Antriebe sind dabei eine Schlüsselkomponente. Neue mobile Anwendungen, mit leistungsfähigen Batterien oder Brennstoffzellen nutzen effiziente elektrische Antriebe.
• In Verbindung mit modernen leistungselektronischen Stellgliedern hat sich die Entwicklung und Simulation von drehzahlvariablen elektrischen Antrieben enorm vereinfacht. Für den Designer ist es wichtig, grundlegende Wirkungsweisen der Modellbildung und Regelung von elektrischen Maschinen zu verstehen, um drehzahl- und drehmomentgesteuerte Antriebe zu entwickeln. 
• Genau hier setzt das Seminar an. Nutzen Sie die Chance Ihre eigenen Anwendungs- und Problemfälle im Seminar anzusprechen und mit dem Experten zu diskutieren. 

Ziel der Weiterbildung

• Nach dem Seminar können Sie elektrische Antriebe mit der zugehörigen Leistungselektronik simulieren und entwickeln.
• Sie sind in der Lage, aus einem breiten Produktspektrum die richtigen Komponenten auszuwählen. 
• Ausgehend von der Aufgabenstellung „gezielte Beeinflussung dynamischer Systeme" wird am Beispiel elektrischer Antriebe gezeigt, wie das zeitabhängige Verhalten dynamischer Systeme beschrieben und beeinflusst wird. 
• Sie erfahren, wie man aus der Beschreibung des Systemverhaltens des durchgehenden Beispiels einer Permanenterregten Synchronmaschine (PMSM) eine Zustandsregelung mit Beobachter entwickelt.

Methode:

• Fachvortrag mit Beispielen
• Anwendungsbeispiele aus der Praxis

Tag 1:

1. Beschreibung linearer und nichtlinearer Systeme im Zustandsraum

1.1 Modelle linearer und nichtlinearer Beispielsysteme

• kurze Einführung in die Modellbildung zur Erstellung eines digitalen Zwillings
• Überblick zu Bauformen von DC-Motor und permanenterregter Synchronmaschine (PMSM/BLDC)
• Modellierung von DC-Motor und PMSM (BLDC)

1.2 Messung und Schätzung von Maschinenparameter 

• Wesentliche Parameter eines DC-Motors bestimmen
• Wesentliche Parameter einer PMSM bestimmen

1.2 Zustandsdarstellung linearer Systeme

• Aufstellung eines linearen Zustandsraummodelles
• Zustandsdarstellung in Scilab/ Scicos mit Vergleich zu Matlab/ Simulink
• Zustandsdarstellung eines DC-Motors und einer PMSM

1.3 Das Verhalten von dynamischen Systemen im Zeitbereich

• Übertragungsfunktion - eine Wiederholung
• Stabilität, Eigenwerte und zeitliches Verhalten

Tag 2:

2. Entwurf von modellbasierten Steuerungen und Regelungen für das Trajektorienfolgeproblem elektrischer Antriebe 

2.1 Entwurf von Zustandsregelungen für Systeme in Regelungsnormalform

• Struktur einer Zustandsregelung
• Transformation linearer und nichtlinearer Systeme in die Regelungsnormalform
• Entwurf einer Zustandsregelung mit PI-Regler in Scilab mit Vergleich zu Matlab/Simulink
• Verfahren der Polzuweisung in Scilab mit Vergleich zu Matlab/Simulink

2.2 Entwurf von Zustandsregelungen am Beispiel DC-Motor und einer PMSM

• Prinzip der Entkopplung
• Entwurf einer Zustandsregelung für Drehmoment und Drehzahl mit Scilab mit Vergleich zu Matlab/ Simulink

2.3 Vergleich einer Zustandsregelung mit einer Standardkaskadenregelung einer PMSM

• Prinzip der Kaskadenregelung
• Entwurf einer kaskadierten Drehmoment- und Drehzahlregelung für eine Standard Industrieanwendung mit Scilab mit Vergleich zu Matlab/ Simulink
• Vergleich der Vor- und Nachteile Kaskaden- und Zustandsregelung

3. Entwurf von Zustands-, Parameter- und Störgrößenbeobachtern

3.1 Beobachtungsproblem und Beobachtbarkeitsabbildung

• Einführung in die Beobachter
• Struktur eines Zustandsbeobachters (Luenberger-Ansatz)
• Implementierung eines Zustandsbeobachters mit Scilab mit Vergleich zu Matlab/ Simulink

3.2 Der Beobachter im Regelkreis

• das geschlossene Regelsystem mit Zustandsbeobachter
• Entwurf einer Zustandsregelung mit Beobachter am Beispiel einer PMSM