Prof. Dr.-Ing. Guido Stollt
Geschäftsführer
Entwicklung und Optimierung der Antriebsregelung für ein Haushaltsgerät
Smart Home-Bereich, Inhouse-Entwicklung
Egal ob Premium-Produkt oder günstiges System mit optimierter Kostenstruktur, die Laufruhe oder Akkulaufzeit von Haushaltsgeräten mit Elektromotoren sind entscheidende Faktoren für den Erfolg der Geräte. Stimmt das subjektive Kundenempfinden nicht, lassen sich die Geräte nicht erfolgreich am Markt platzieren. Leider wird noch zu oft der Einfluss der Antriebsregelung auf diese Faktoren unterschätzt.
Daten und Fakten
Projektdauer
Projektteam (Smart)
Technisches Umfeld
Projektaufgabe
Für eine neue Generation eines elektrischen Haushaltsgeräts möchte unser Kunde eine Machbarkeitsstudie zur Optimierung der Akustik und Laufruhe des Geräts durchführen. Hierfür hat er prototypisch einen neuen Synchronreluktanzmotor konstruiert, dessen Eigenschaften am Prüfstand erprobt werden sollen. Hierzu wurden durch Smart Mechatronics zunächst Simulationsmodelle des Antriebs sowie Konzepte zur Feldschwächung des Antriebs modellbasiert entwickelt. In einem zweiten Schritt wurden Momenten- und Drehzahlregelungen, sowie die Ansteuerung des Frequenzumrichters modellbasiert umgesetzt und bis hin zur serienkonformen Implementierung vorbereitet. Die ausgiebige Analyse des Motors mittels der implementierten Regelungen und einem dSPACE RCP-System sollten die Potentiale des neuen Antriebskonzepts aufzeigen.
Konzeption und Umsetzung der Projektaufgabe
Die Umsetzung des Projekts erfolgte in zwei aufeinander aufbauenden Phasen, in denen mehrere Aufgaben parallel bearbeitet wurden:
- Phase 1: In einer modellbasierten Simulation und Analyse des Antriebs wurden die Potentiale aufgezeigt und Algorithmen entwickelt. Gemeinsam mit dem Kunden wurden Details des Antriebskonzepts diskutiert und nach erfolgter Abstimmung als Simulationsmodelle aufgebaut. Auf Basis der theoretischen Eigenschaften wurde ein neuartiges und adaptives Regelungskonzept für den Synchronreluktanzmotor abgeleitet.
- Phase 2: Die experimentelle Inbetriebnahme am RCP-System und Leistungsbewertung des Prototypenmotors sollte die Anwendbarkeit im Endprodukt aufzeigen.
Für die Integration in das Serienprodukt wurden die erarbeiteten Regelungskonzepte in Fixed-Point Arithmetik überführt, sodass eine optimierte Ausführbarkeit auf Micro Controllern gegeben ist.
Für die Evaluation des Antriebssystems nimmt Smart Mechatronics den Motorprüfstand bestehend aus Frequenzumrichter, RCP-System, Strommessung und Belastungsmaschine in Betrieb und stellt die korrekte Funktion der Prototypen Hardware sicher.
Das entwickelte Regelungskonzept wurde am Prüfstand einem Leistungstest unterzogen, um die Potentiale des Synchronreluktanzmotors zu aufzuzeigen.
Nutzen
Durch die wissenschaftlich konsolidierte Konzeptentwicklung und Realisierung einer feldorientierten Regelung für einen Synchronreluktanzmotor ist unser Kunde in der Lage, im Rahmen seiner Produktpflege schnell und kosteneffizient neue Antriebskonzepte zu erproben und kostenoptimiert in das zukünftige Produkt zu überführen.
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