Nichtlineare Beobachter für Drehfeldmaschinen

Diese Arbeit beschäftigt sich mit einem Beobachterentwurfsverfahren für eine spezielle Klasse von nichtlinearen Mehrgrößensystemen und dessen Anwendung auf die Asynchronmaschine (ASM). Dazu werden einleitend das mathematische Modell der ASM, die Eingangs/Ausgangs-Linearisierung und die überlagerten Regelkreise für Fluss-, Moment und Drehzahlregelung vorgestellt. Für eine Unterklasse der nichtlinearen Systeme, zu der auch das mathematische Modell der Asynchronmaschine zählt, werden eine Beobachterstruktur für einen vollständigen und einen reduzierten Beobachter aufgestellt. Weiters wird ein Kriterium für exponentielle Stabilität nichtlinearer Systeme behandelt, welches zusammen mit den Strukturen des vollständigen bzw. des reduzierten Beobachters zu einem Beobachterentwurfsverfahren führt. Die nach diesem Entwurfsverfahren entworfenen Beobachter werden in der Simulation und am Labormodell getestet. Dabei hat sich gezeigt, dass die reduzierten Beobachter zusammen mit der E/A-Linearisierung zu schlechteren Ergebnissen führen als der triviale Beobachter. Auch der vollständige Beobachter führt am Labormodell im Vergleich zum trivialen Beobachter zu keinem wesentlich besseren Ergebnis. An Hand eines Beispiels wird jedoch gezeigt, dass das hier vorgestellte Beobachterentwurfsverfahren auch bei instabilen Systemen angewendet werden kann, bei welchen der Einsatz eines trivialen Beobachters nicht möglich ist. Darüber hinaus werden die Entstehung Elektromagnetischer Störungen (EMS) am Maschinenstand und Maßnahmen zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) behandelt. Im Zuge dessen wird der Maschinenstand vorgestellt und ein Modell zur Entstehung der EMS aufgestellt. Weiters werden die im Rahmen dieser Arbeit getroffenen Maßnahmen zur Verbesserung der EMV er¨ortert, welche die Störungen der Strommessung reduzieren und das Ausmaß der Drehzahlschwankungen im stationären Betrieb verringern.