Modellierung und Regelung von Transversalflussmaschinen unter Berücksichtigung harmonischer Stromkomponenten

In modernen Anwendungen ist der Stromregelkreis der innerste Regelkreis einer Antriebsregelkaskade für elektrische Maschinen. Dieser bestimmt maßgeblich die erzielbare Leistungsfähigkeit der gesamten Antriebsregelung. Die Anforderungen an die Dynamik und Genauigkeit eines geschlossenen Stromregelkreises sind insbesondere bei Transversalflussmaschinen sehr hoch, um einen hochdynamischen Betrieb mit geringer Drehmomentwelligkeit erzielen zu können. Die Eingrößen-Stromregelstrecke weist durch das elektromagnetische Verhalten der Maschine periodische Störgrößen und Parameterverläufe auf. Hieraus resultieren bei mangelhafter Kompensation dieser periodischen Signale Harmonische der Synchronfrequenz im Strangstrom. Um die gewünschte Genauigkeit der Stromregelung zu erzielen, muss das nichtlineare Verhalten der Maschine in der Regelung berücksichtigt werden. Inhalt dieser Arbeit ist die Herleitung eines dynamischen Modells der Transversalflussmaschine, welches die Dynamik des Strangsstromes für die Synchronfrequenz sowie ihre Harmonischen beschreibt. Es wird eine Transformation der Modellgleichungen vorgestellt, welche die Darstellung des eingeschwungenen Zustands des Wechselstromes einschließlich seiner Harmonischen durch Gleichgrößen ermöglicht. Die spektrale Beschreibung der Stromdynamik erlaubt die analytische Auslegung einer spektralen Zustandsregelung für Transversalflussmaschinen. Diese wird in Kombination mit einem multiresonanten Regler in einer Modellfolgeregelung eingesetzt. Die Identifikation der Streckenparameter wird ebenso wie die Regelung experimentell erprobt. Es werden sowohl permanenterregte Transversalflussmaschinen wie auch Transversalflussreluktanzmaschinen beschrieben.