Geberfreie Regelung permanenterregter Synchronmaschinen im elektrifizierten Antriebsstrang von Straßenfahrzeugen

In dieser Arbeit werden verschiedene Verfahren zur geberfreien Regelung von permanenterregten Synchronmaschinen, welche für die Traktion in elektrifizierten Fahrzeugen verwendet werden, untersucht. Eine Marktübersicht zeigt, dass die permanenterregte Synchronmaschine zur Zeit der von den Fahrzeugherstellern favorisierte Maschinentyp ist. Eine Analyse der Kenndaten zeigt, dass die Maschinen üblicherweise im Hinblick auf einen möglichst großen Drehzahlbereich konstanter Leistung ausgelegt werden. Dies wird durch einen optimierten Rotoraufbau erreicht, so dass neben dem magnetischen Drehmoment auch das Reluktanzmoment genutzt wird. Für einen optimalen Betrieb muss dies in der Regelung berücksichtigt werden. Diese Arbeit stellt neben der bekannten „feldorientierten Regelung“ auch das Verfahren gemäß „Direct-Torque-Control“ als Ausführungsformen einer unterlagerten Drehmomentregelung vor. Vier gängige Verfahren (INFORM, HF-Signalinjektion, Beobachtung der induzierten Spannungen und der Flussschätzer) werden an einer exemplarischen PMSM implementiert und hinsichtlich ihrer Eignung in elektrifizierten Fahrzeugen untersucht. Dazu werden Kriterien eingeführt und die Verfahren auf Basis ihrer Genauigkeit, Energieeffizienz und leichter Integrierbarkeit bewertet und verglichen. Des weiteren wird in dieser Arbeit ein neuartiges Verfahren für den Stillstand vorgestellt, welches ohne die Aufschaltung eines Zusatzsignales und damit ohne zusätzliche Verluste arbeitet.