Page - 63 - in Ein neues Konzept für die geberlose Regelung von Permanentmagnet-Synchronmaschinen für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

5 ModifiziertesTestsignalverfahren ImAnschluss andie initialeWinkelbestimmungwerdengeberloseVerfahrenverwendet, die vomStillstandbiszuca.10%derNenndrehzahlRotorwinkel fürdie feldorientierteRegelung liefern.FürdenEinsatzdergeberlosenRegelunginelektrischenFahrzeugenwirdeinesichere Winkelberechnung parallel zu der feldorientiertenRegelung für dieDrehmomenterzeugung gefordert.Weiterhin sind zusätzlicheKosten durchSensoren und störendeGeräusche sowie Drehmomentrippel zu vermeiden. Neben anderen Verfahren, die das System aktiv durch Spannungspulse oder durchÄnderung der PWM-Ansteuerungssignale anregen, eignen sich daher besonders Testsignalverfahren mit Anregung in die d-Richtung der Maschine (vgl. Abschnitt 1.2.3).Bei denVerfahrenmitAnregung indie d-RichtungwirddieMaschinemit einem„hochfrequenten“, kosinusförmigenTestsignal parallel zurNutzbestromungangeregt. MitentsprechenderSignalverarbeitungwirddaswinkelabhängigeÜbertragungsverhaltender PMSMbeiderFrequenzdeseingespeistenTestsignalsfürdieWinkelberechnungausgewertet. Im Folgenden werden zwei Verfahren nach [34] und [41] vorgestellt, die kosinusförmige (pulsierende)Testsignale indied-RichtungderPMSMeinprägen.EswirddasÜbertragungs- verhalten derMaschine unddie vorgeschlagenenSignalverarbeitungenderVerfahren disku- tiert. Anschließend werden aus [43],[44]-[47] bekannte und bisher unbekannte Abhängig- keitenundNichtlinearitätenerläutert undamPrüfstandvermessen.Umdeneingeschränkten Arbeitsbereich derVerfahren zu erweitern, wird in der vorliegendenArbeit ein neues Test- signalverfahren entwickelt und an die Eigenschaften der vorliegendenMaschine angepasst. Das neueVerfahrenberuht auf denVeröffentlichungen [98, 99], der Patentanmeldung [100] unddemPatent [101]. 5.1 Übersicht DasTestsignalverfahrenbasiert aufdemUnterschiedder Induktivitäten ind-undq-Richtung aufgrunddermagnetischenAsymmetrie inderMaschine.DerfeldorientierteRegelkreis (vgl. Abbildung 1.1) wird im Folgenden um die geberlose Regelung erweitert. Zur Auswertung dermagnetischenAsymmetriewird zusätzlich zu denAusgangsspannungen udq∗ desReg- lers K für die feldorientierte Regelung ein kosinusförmiges Testsignal in die berechnete d-RichtungderMaschineeingeprägt (vgl.Abbildung5.1).FürdieFrequenzdesSignalswird üblicherweiseeinkonstanterWertzwischenderdoppeltenelektrischenFrequenzbei10%der Nenndrehzahl undder halbenPWM-Frequenz gewählt.Aus demhochfrequentenAnteil der Phasenströme iabcwird imBlockCTstsigmit einer entsprechendenSignalverarbeitung eine Winkeldifferenz∆φzwischenderRichtungdeseingeprägtenTestsignalsundderd-Achsebe- rechnet.DieberechneteWinkeldifferenzwirdmiteinemBeobachterzuNullgeregelt,umden 63