Numerische Werkzeuge zur Simulation von nichtsinusförmig gespeisten geregelten elektrischen Maschinen im dynamischen Betrieb

Die vorliegende Dissertationsschrift beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung numerischer Werkzeuge, die den Entwicklungsingenieur bei der Auslegung und Optimierung elektromagnetischer Energiewandler und elektrischer Antriebssysteme unterstützen. Geregelte elektrische Antriebssysteme bestehen aus einem Umrichter, einer elektrischen Maschine, einem optionalen Getriebe sowie einem meist softwarebasierten Algorithmus, der das geforderte dynamische Verhalten des Antriebssystems regelt. Der klassische Entwicklungsprozess eines Antriebssystems ist auf die einzelnen Komponenten des gesamten Antriebssystems fokussiert. Die Verbesserung der Eigenschaften des Antriebssystems wird durch gezielte Optimierung der einzelnen Komponenten im Rahmen ihrer jeweiligen Spezifikationen angestrebt. Für die Optimierung der Komponenten haben sich unterschiedliche numerische Berechnungswerkzeuge etabliert. Diese unterscheiden sich im Arbeitsablauf, der Modellbildung und in den zugrunde liegenden mathematischen Methoden. Für das elektrische Netzwerk des Umrichters werden aus Tableauverfahren abgeleitete Methoden eingesetzt. Die Feldverteilung der elektrischen Maschine und die daraus abgeleiteten Größen werden numerisch mit der Finiten Elemente Methode (FEM) berechnet. Für die Differentialgleichungen des Regelalgorithmus und des Systemmodells kommen zugeschnittene, graphisch gestützte Berechnungsumgebungen zur Anwendung.