Schröder Elektrische Antriebe - Regelung von Antriebssystemen

3. Auflage 2009
ISBN: 978-3-540-89613-5
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 1358 Seiten, eBook

Bereits in der 3. Auflage führt dieser Teil des vierbändigen Lehrwerks 'Elektrische Antriebe' in die maßgeblichen regelungstechnischen Grundlagen ein. Weiterhin werden verschiedene Typen elektrischer Maschinen und Aspekte geregelter Maschinen in Antriebssystemen detailliert behandelt. In der 3., aktualisierten Auflage wurde das Thema Regelung von Drehfeldmaschinen grundlegend überarbeitet, ein Kapitel zur Identifikation linearer Systeme eingefügt und die Darstellung zur Regelung der Drehfeldmaschinen mit Feldschwächung wesentlich erweitert.

Zielgruppe

Professional/practitioner

Autoren/Hrsg.

Schröder, Dierk

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort zur 3. Auflage;5
2;Vorwort zur 2. Auflage;6
3;Vorwort zur 1. Auflage;8
4;Inhaltsverzeichnis;10
5;1 Regelungstechnische Grundbegriffe und Grundregeln;23
5.1;1.1 Gegenüberstellung von Steuerung und Regelung;23
5.2;1.2 Beschreibung des dynamischen Verhaltens eines Systems durch den Signalflußplan;28
5.3;1.3 Frequenzgang;32
5.4;1.4 Rechenregeln, Umwandlungsregeln, Signalflußplan;44
5.5;1.5 Führungs- und Störungsübertragungsfunktion;48
6;2 Stabilisierung und Optimierung von Regelkreisen;50
6.1;2.1 Stabilität;51
6.2;2.2 Stabilitätsprüfung anhand der Übertragungsfunktion;58
6.3;2.3 Optimierung bei offenem Kreis (Bode-Diagramm);63
7;3 Standard-Optimierungsverfahren;68
7.1;3.1 Betragsoptimum (BO);68
7.2;3.2 Symmetrisches Optimum (SO);82
7.3;3.3 Auswahl des Reglers und Bestimmung der Optimierung;96
7.4;3.4 Optimierungstabelle;103
7.5;3.5 Führungsverhalten bei rampenförmiger Anregung;105
8;4 Verallgemeinerte Optimierungsverfahren;107
8.1;4.1 Dämpfungsoptimum ( DO);107
8.2;4.2 Beispiele zum Dämpfungsoptimum;115
8.3;4.3 Zählerpolynom und äquivalente Sollwertglättung;120
8.4;4.4 Erweitertes Dämpfungsoptimum;122
8.5;4.5 Reglerentwurf durch Gütefunktionale;127
8.6;4.6 Reglerauslegung mit MATLAB;133
9;5 Regelkreisstrukturen;137
9.1;5.1 Allgemein vermaschter Regelkreis;137
9.2;5.2 Kaskadenregelung;140
9.3;5.3 Modellbasierte Regelungen;144
9.4;5.4 Vorsteuerung;148
9.5;5.5 Zustandsregelung;153
9.6;5.6 Stellbegrenzungen in Regelkreisen;172
10;6 Abtastsysteme;193
10.1;6.1 Grundlagen der z-Transformation;193
10.2;6.2 Übertragungsfunktionen von Abtastsystemen;209
10.3;6.3 Einschleifige Abtastregelkreise;222
10.4;6.4 Optimierung des Reglers bei Abtastregelkreisen;229
10.5;6.5 Entwurf zeitdiskreter Regelkreise auf endliche Einstellzeit;233
11;7 Regelung der Gleichstrommaschine;245
11.1;7.1 Geregelte Gleichstromnebenschlußmaschine im Ankerstellbereich;246
11.2;7.2 Geregelte Gleichstromnebenschlußmaschine im Feldschwächbereich;274
12;8 Fehlereinflüsse und Genauigkeit bei geregelten Systemen;297
12.1;8.1 Ausregelbare Fehler;297
12.2;8.2 Nicht ausregelbare Fehler;301
12.3;8.3 Abschätzung der Auswirkung der Fehler;307
12.4;8.4 Erreichbare Genauigkeit analog drehzahlgeregelter Antriebe;313
12.5;8.5 Fehler in Systemen mit digitaler Erfassung von Position und Drehzahl;315
12.6;8.6 Geber;318
12.7;8.7 EMV, störsichere Signalübertragung und Störschutzmaßnahmen;337
13;9 Netzgeführte Stromrichter;343
13.1;9.1 Prinzipielle Funktion netzgeführter Stellglieder;343
13.2;9.2 Vereinfachte Approximation;347
13.3;9.3 Untersuchung des dynamischen Verhaltens netzgeführter Stromrichterstellglieder;352
13.4;9.4 Diskussion der Ergebnisse;361
13.5;9.5 Laufzeitnäherung für das Großsignalverhalten, Symmetrierung;367
13.6;9.6 Großsignal-Approximationen für netzgeführte Stromrichterstellglieder;371
13.7;9.7 Zusammenfassung;377
14;10 Untersuchung von Regelkreisen mit Stromrichtern mit der Abtasttheorie;378
14.1;10.1 Untersuchung des Steuergerätes ohne dynamische Symmetrierung;380
14.2;10.2 Untersuchung des Stromrichters;382
14.3;10.3 Stromrichterstellglied bei lückendem Strom;387
14.4;10.4 Adaptive Stromregelung;392
14.5;10.5 Zusammenfassung;408
15;11 Beschreibungsfunktion des Stromrichters mit natürlicher Kommutierung;409
15.1;11.1 Allgemeine Einführung;409
15.2;11.2 Diskussion der Ergebnisse;412
15.3;11.3 Untersuchung von Regelkreisen mit der Beschreibungsfunktion;419
15.4;11.4 Grenzen des Verfahrens;424
16;12 Vergleich verschiedener Approximationen für netzgeführte Stromrichter;425
16.1;12.1 Ermittlung von Gl(z,m), Sprungfähigkeit;426
16.2;12.2 Berechnung der ersten Ableitung der Steuersatzeingangsspannung;429
16.3;12.3 Überprüfung der Stromrichterstellglied- Approximationen ( Untersuchung des Stabilitätsrandes);433
16.4;12.4 Synthese von Regelkreisen mit Stromrichter- Stellgliedern;440
17;13 Asynchronmaschine;445
17.1;13.1 Grundlagen;445
17.2;13.2 Signalflußpläne der Asynchronmaschine im Koordinatensystem K;456
17.3;13.3 Steuerverfahren der Asynchronmaschine;480
17.4;13.4 Regelungsverfahren der Asynchronmaschine;495
17.5;13.5 Modellbildung der Asynchronmaschine;522
17.6;13.6 Parameterbestimmung an Drehstrom-Asynchron-maschinen ( DASM);545
17.7;13.7 Asynchronmaschine in normierter Darstellung;596
17.8;13.8 Feldschwächbetrieb der Asynchronmaschine;601
17.9;13.9 Einschränkungen bei der Realisierung der Regelung von Drehfeldantrieben;603
18;14 Regelung von Drehfeldmaschinen ohne Drehzahlsensor;609
18.1;14.1 Einführung;609
18.2;14.2 Grundlegendes nichtadaptives Verfahren;618
18.3;14.3 Nichtadaptive Verfahren: Statorspannungsgleichungen;622
18.4;14.4 Nichtadaptive Verfahren: Flußgleichungen;626
18.5;14.5 Nichtadaptive Verfahren: Sollgrößenansatz;627
18.6;14.6 Direkte Schätzung der Rotordrehzahl;629
18.7;14.7 Adaptive Verfahren;635
18.8;14.8 Schätzverfahren mit neuronalen Netzen;663
18.9;14.9 Auswertung von Harmonischen;666
18.10;14.10 Auswertung von hochfrequenten Zusatzsignalen;668
18.11;14.11 Bewertende Zusammenfassung;678
18.12;14.12 Comments on Sensorless Control Methods;685
19;15 Stromregelverfahren für Drehfeldmaschinen;688
19.1;15.1 Regelstrecke und Stellglied der Statorstromregelung;688
19.2;15.2 Indirekte Verfahren der Statorstromregelung;693
19.3;15.3 Modulationsverfahren;695
19.4;15.4 Optimierte Pulsverfahren;728
19.5;15.5 Direkte Regelungen;762
20;16 Synchronmaschine;781
20.1;16.1 Synchron-Schenkelpolmaschine ohne Dämpferwicklung;782
20.2;16.2 Synchron-Schenkelpolmaschine mit Dämpferwicklung;799
20.3;16.3 Synchron-Vollpolmaschine;805
20.4;16.4 Regelung der Synchronmaschine durch Entkopplung;826
20.5;16.5 Regelung der Synchronmaschine durch Feldorientierung;836
20.6;16.6 Permanentmagneterregte Synchronmaschine ( PM- Maschine);865
20.7;16.7 PM-Maschine mit Reluktanzeinflüssen;888
21;17 Geschaltete Reluktanzmaschine;920
21.1;17.1 Überlappende Bestromung von Statorwicklungen;924
21.2;17.2 Leistungselektronische Stellglieder;925
21.3;17.3 Drehmoment-Welligkeit;927
21.4;17.4 Geberloser Betrieb;928
22;18 Identifikation linearer dynamischer Systeme;929
22.1;18.1 Grundlagen der Identifikation;930
22.2;18.2 Lineare dynamische Modellstrukturen;932
22.3;18.3 Identifikationsbeispiele;946
22.4;18.4 Lerngesetz: Least-Squares-Verfahren;959
22.5;18.5 Gradientenabstiegsverfahren;964
22.6;18.6 Zusammenfassung;966
23;19 Drehzahlregelung bei elastischer Verbindung zur Arbeitsmaschine;967
23.1;19.1 Regelung der Arbeitsmaschinendrehzahl;969
23.2;19.2 Regelung der Antriebsmaschinendrehzahl;975
23.3;19.3 Zustandsregelung des Zweimassensystems;985
23.4;19.4 Verallgemeinerung: Mehrmassensysteme;999
23.5;19.5 Nichtlineare Systeme — Intelligente Strategien;1006
24;20 Schwingungsdämpfung;1015
24.1;20.1 Allgemeine Problemstellung;1015
24.2;20.2 Local Absorption of Vibrations;1022
25;21 Objektorientierte Modellierung und Simulation von Antriebssystemen;1071
25.1;21.1 Modulare Signalflusspläne;1073
25.2;21.2 Objektdiagramme;1080
25.3;21.3 Ein vollständiges Beispiel;1084
25.4;21.4 Modelica — Kontinuierliche Systeme;1089
25.5;21.5 Modelica — Komponenten-Schnittstellen;1101
25.6;21.6 Modellierung elektrischer Maschinen mit Modelica;1109
25.7;21.7 Transformationsalgorithmen;1127
25.8;21.8 Lineare Deskriptorsysteme;1143
25.9;21.9 Modelica — Hybride Systeme;1152
25.10;21.10 Modelica — Strukturvariable Systeme;1166
26;22 Modellierung und Regelung kontinuierlicher Fertigungsanlagen;1188
26.1;22.1 Einführung;1188
26.2;22.2 Modellierung des Systems;1189
26.3;22.3 Systemanalyse;1199
26.4;22.4 Drehzahlregelung mit PI-Reglern in Kaskadenstruktur;1204
26.5;22.5 Bahnkraftregelung mit PI-Reglern;1209
26.6;22.6 Registerfehler bei Rotationsdruckmaschinen;1213
26.7;22.7 Zustandsregelung des Gesamtsystems;1222
26.8;22.8 Dezentrale Regelung;1224
26.9;22.9 Beobachter;1234
26.10;22.10 Zusammenfassung;1247
27;Variablenübersicht;1248
28;Literaturverzeichnis;1266
28.1;Grundlagen;1266
28.2;Stellbegrenzungen in Regelkreisen;1270
28.3;Transformation;1270
28.4;Antriebstechnik und benachbarte Gebiete;1271
28.5;Netzgeführte Stromrichter: Regelung;1272
28.6;Direktumrichter;1276
28.7;Untersynchrone Kaskade (USK);1278
28.8;Stromrichtermotor;1279
28.9;Stromzwischenkreis-Umrichter (I-Umrichter);1281
28.10;Spannungszwischenkreis-Umrichter (U-Umrichter);1283
28.11;Regelung von Asynchron- und Synchronmaschine;1285
28.12;Motoridentifikation;1293
28.13;Direkte Selbstregelung von Drehfeldmaschinen;1297
28.14;Geberlose Regelungen von Drehfeldmaschinen;1300
28.15;Comments on Sensorless Control Methods;1315
28.16;Reluktanzmaschine;1317
28.17;Geschaltete Reluktanzmaschine: Auslegung und Regelung;1321
28.18;Geschaltete Reluktanzmaschine: Optimierter Betrieb;1325
28.19;Geschaltete Reluktanzmaschine: Geberloser Betrieb;1325
28.20;Geschaltete Reluktanzmaschine: Synchron- Reluktanzmotor;1328
28.21;Identifikation linerarer dynamischer Systeme;1332
28.22;Systemintegration elektrischer Antriebe;1333
28.23;Schwingungsdämpfung;1334
28.24;Objektorientierte Modellierung, Deskriptorsysteme;1337
28.25;Kontinuierliche Fertigungsanlagen;1342
29;Stichwortverzeichnis;1345