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Titelaufnahme

Titel
Traktionsantrieb mit linearem geschalteten Reluktanzmotor für ein autonomes Bahnfahrzeug
AutorSchneider, Tobias
PrüferBoecker, Joachim In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen ; Gerling, Dieter In der Gemeinsamen Normdatei der DNB nachschlagen
Erschienen2014
HochschulschriftPaderborn, Univ., Diss., 2014
Anmerkung
Tag der Verteidigung: 06.02.2014
Verteidigung2014-02-06
SpracheDeutsch
DokumenttypDissertation
URNurn:nbn:de:hbz:466:2-13012 Persistent Identifier (URN)
Dateien
Traktionsantrieb mit linearem geschalteten Reluktanzmotor für ein autonomes Bahnfahrzeug [8.62 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Im Rahmen des NBP-Projekts wird ein Bahnsystem entwickelt, welches auf kleinen, autonom verkehrenden Fahrzeugen beruht. Diese so genannten RailCabs werden fahrerlos betrieben und können sich selbstständig zu Konvois zusammenschließen. Die Traktionskraft und damit die Beschleunigung der Fahrzeuge wird über das magnetische Luftspaltfeld eines Linearmotors erzeugt. Die Luftspaltbreite zwischen den strecken- und fahrzeugseitigen Motorteilen ist sowohl durch Witterungsbedingungen als auch durch Alterungserscheinungen veränderlich, was signifikante Auswirkungen auf den Betrieb, den Wirkungsgrad und die Kraftbildung hat. Der geschaltete Reluktanzmotor in linearer Bauweise erweist sich durch seine Fehlertoleranz und die robuste Bauweise als durchaus geeignet für diese Anwendung. In der vorliegenden Arbeit werden drei Regelungskonzepte für einen 6-phasigen Traktionsantrieb mit linearem geschalteten Reluktanzmotor unter Berücksichtigung eines variierenden Luftspalts aufgezeigt und bewertet. Diese weisen eine einheitliche Struktur auf, welche sich in eine Arbeitspunktbestimmung und eine unterlagerte Stromregelung gliedern lässt. Als unterlagerte Stromregler werden PI-Regler und Hystereseregler betrachtet und hinsichtlich eines variierenden Luftspalts verifiziert. Ziel der Arbeitspunktbestimmung ist die Generierung von Stromsollwertprofilen, mit denen der Traktionsantrieb unter den gegebenen Randbedingungen möglichst verlustminimal betrieben wird. Dazu werden drei Methoden hergeleitet und bezüglich Wirkungsgrad und Kraftschwankungen bewertet: die „Optimalsteuerung“, die „Blockkommutierung“ und die „Verteilungsfunktion“. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wird das erweiterte Konzept des beidseitig erregten geschalteten Reluktanzmotors vorgestellt.

Zusammenfassung (Englisch)

Subject of the research project NBP is a novel railway system with individually operated, autonomous and driverless vehicles (RailCabs) which can group automatically as a convoy. The drive of the railway system, a linear motor, consists of two parts distributed on the vehicles (mover) and along the track (stator). The thrust generation and efficiency of a linear motor is sensitive to the air gap between the stator and the mover. Unfortunately, the air gap varies due to weather conditions or aging of the considered railway system. A linear switched reluctance motor turns out to be suitable for this application due to fault tolerance and the robust construction.This work deals with three control concepts for a 6-phase linear switched reluctance drive, considering a varying airgap. These concepts feature a uniform structure that can be described by an operating point assignment and an inner current control. For the latter, PI current controller and hysteresis current controller are investigated and verified with respect to a varying airgap.The objective of the operating point assignment is to generate current setpoint profiles which minimize the losses while considering the given surroundings, e.g. the varying air gap. Three methods are derived and evaluated with respect to efficiency and force ripple: the "optimal control", the "block commutation" and the "Distribution function". In the second part of this paper an extended reluctance motor concept is presented, which is characterized by an inherent contactless energy transfer to the moving part of the motor. The stator and the mover of the doubly-exited switched reluctance motor carry windings.