Adaptive PWM

Hintergrund

Geregelte elektrische Antriebe in Werkzeugmaschinen nutzen heute typischerweise das Verfahren der Pulsweitenmodulation (PWM), um den in den Motorwicklungen eingeprägten Stromvektor auf einem definierten Pfad zu halten. Üblicherweise arbeitet der Modulator hier mit einer konstanten Schaltfrequenz, welche stets einen Kompromiss darstellt: Um die Regelgüte zu maximieren und Totzeit gering zu halten, ist eine möglichst große Schaltfrequenz wünschenswert. Gleichzeitig ist jedoch jeder Schaltvorgang der Leistungshalbleiter mit Verlustleistung behaftet, so dass die Verlustleistung mit der Schaltfrequenz wächst und die Bauteile größer dimensioniert werden müssen.



Problemstellung

Aus dem Stand der Forschung sind unterschiedliche Verfahren bekannt, mit welchen sich die Anzahl der Schaltvorgänge im zeitlichen Mittel deutlich senken lässt. Häufig ist damit jedoch Nachteile, wie beispielsweise eine niederfreuente Momentenwelligkeit, verbunden. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, Strategien für eine situationsgerechte Wahl der PWM-Frequenz zu untersuchen, so dass sich insgesamt keine Verschlechterung der Maschineneigenschaften ergibt. Hierzu ist es notwendig, weiteres Wissen zum aktuellen Zustand einfließen zu lassen, beispielsweise ob die Maschine sich gerade im Leerlauf, Eilgang oder in der Bearbeitung befindet.



Kenntnisgewinn

Da Produktionsmaschinen oftmals einen nicht unwesentlichen Teil der Zeit in einem nicht-produktiven Zustand sind, verspricht die Adaption der Schaltfrequenz insgesamt deutliches Potential zur Energieeinsparung. Am ISW werden entsprechende Strategien und Algorithmen messtechnisch und simulativ untersucht. Um den Transfer der Ergebnisse in die industrielle Anwendung zu erleichtern ist eine exemplarische Integration in Werkzeugmaschinen am Institut vorgesehen.



Förderung

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)