Modellering af jerntab i elektriske maskiner fødet af kommuterende effektelektroniske anordninger / Modelling of Iron Losses in Electric Machines fed by Commutating Power-Electronic Devices

  • Post, Rasmus, (Projektdeltager)

Projektdetaljer

Beskrivelse

Der er opstået et væsentligt forbrug af elektriske maskiner, som styres af kommuterende elektroniske anordninger, fx frekvensomformere. Disse drev-systemer åbner muligheder for energibesparelse ved, at der kan justeres på motorens omdrejningstal og overbelastningskapacitet efter brugerprocessens aktuelle behov. Herudover åbnes muligheden for automatisk styring af brugerprocessen vha. styring af motoren. En ulempe er, at selve kommuteringen i det effektelektroniske drev forårsager stigninger i såvel kobbertab, pga. strømfortrængning, som jerntab pga. den tilsyneladende øgede frekvens, som stammer fra pulsbreddemoduleringen (PWM). Det er imidlertid vist, at de eksisterende modeller er tilstrækkelige for visse tilstande, men ikke for andre. Desuden mangler en metode for at en sådan model bekvemt kan anvendes i simulering af dels kvasi-stationær drift (stationær drift, fodret fra effektelektroniske drev), dels dynamiske hændelser, og også en enkel model, som kan anvendes i selv-optimerende styresystemer. Ved at undersøge de elektromagnetiske fænomener - som opstår under kommuterende strømdrift, såvel ved simulering og forsøg - søger projektet at bestemme at forbedrede modeller for jerntab, som kan anvendes til respektive forskningsberegninger på nye motortyper, såvel til konstruktionsberegninger i industrien som til styre- og regulerings-formål. Det er også et mål, at opbygge en måleopstilling til karakterisering af bløde magnetiske materialer, hvorfra parametre til modeldannelse kan uddrages. Sammenhængen imellem jerntab i ferromagnetiske materialer og diverse PWM principper undersøges vha. laboratorieundersøgelser på en eller flere standardiserede opstillinger, hvor der anvendes geometrisk simple jernprøver. Undersøgelserne gennemføres for bløde magnetiske materialer. På forskellige niveauer søges nye modeller for jerntabene, som kan anvendes til beregninger på nye motortyper, såvel til konstruktionsberegninger i industrien som til styre- og regulerings-formål. Modellerne efterprøves ved forsøg samt ved at der fremstilles prototyper af udvalgte motortyper. Det forventes, at projektet vil styrke forskningsmiljøet med bl.a. en veldokumenteret og kalibreret laboratorieopstilling på instituttet, hvor der kan afprøves standardiserede jernprøver samt et antal standardiserede prøver. Opstillingen skal kunne anvendes til afprøvning af jerntab med sinusformet magnetisering op til relevante industrielle frekvenser (fx 20 kHz). Som alternativ ønskes afprøvning, hvor forskellige PWM-modulation-strategiers betydning for jerntabene kan undersøges. I perioden er der påbegyndt en database med forsøgsresultater over en del bløde magnetiske materialer, der pt. anvendes i industrien eller påtænkes indført i produktionen i Dansk industri. (Ewen Ritchie, Rasmus Post; Danfoss A/S, Grundfos A/S)
StatusAfsluttet
Effektiv start/slut dato31/12/200331/12/2003