Stephan Drexler,
"Thermische Modellierung einer permanentmagneterregten Synchronmaschine"
, 3-2021
Original Titel:
Thermische Modellierung einer permanentmagneterregten Synchronmaschine
Sprache des Titels:
Deutsch
Original Kurzfassung:
Die vorliegende Masterarbeit (MA) behandelt die thermische Modellierung einer permanentmagneterregten Synchronmaschine (PMSM) in Außenläufer-Konfiguration des Typs VD 54.14-K1- B01 der Firma ebm-papst St. Georgen GmbH & Co. KG [1] auf Basis des ?Grey-Box? -Ansatzes. Dabei werden die Messdaten mit einem physikalischen a-priori Wissen während der Modellbildung kombiniert. In Kapitel 3 (Der thermische Prüfstand) wird die grundlegende Funktionsweise des Prüfstandes näher erläutert. Die PMSM wird mithilfe des Python Programmes eine gewisse Zeitdauer in unterschiedlichen Arbeitspunkten (Drehzahlen / Lastmomente) geregelt betrieben. Folglich stellen sich in den Motorkomponenten, den Wicklungen, dem Blechpaket, den Kugellagern, dem Flansch sowie der Rotorglocke arbeitspunktabhängige Temperaturen ein. Um die Temperaturen zufolge mehrerer Arbeitspunkte (unterbrechungsfrei) zu messen, werden verschiedene Arbeitspunkte sequentiell zu Lastprofilen zusammengefasst. Die Temperaturmessung der feststehenden Komponenten erfolgt mit Thermoelementen (TE) sowie jene der Rotorglocke mit einer Thermokamera. Die erhaltenen Temperaturverläufe bilden abschließend die Basis für die Diskussion der darin auftretenden Charakteristika bzw. Effekte. In Kapitel 4 (Modellierung und Identifikation) wird basierend auf dem ?Grey-Box? -Ansatz ein statisches, lineares, äquivalentes thermisches Ersatzschaltbild (ESB) mit konzentrierten Parametern für die verwendete PMSM abgeleitet. Dieses wird zuerst qualitativ auf Basis des physikalischen a-priori Wissens aus der Motortopologie abgeleitet. Nachfolgend werden die numerischen Werte der entsprechenden Parameter mithilfe geeigneter mathematischer Methoden aus den Messdaten identifiziert. Dazu wird ein kaskadiertes Optimierungsverfahren bestehend aus einem Nichtlinearen Least Squares Ansatzes (NLLSA) sowie einem Grid Search verwendet. Abschließend werden die prädizierten Temperaturen mittels zweier verschiedener Methoden evaluiert und die erhaltenen Resultate hinsichtlich ihrer Plausibilität untersucht.
Forschungs-