Messtechnische Analyse der Energieverluste von stromrichtergespeisten Antriebssystemen im nichtstationären Betrieb

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Alexander Stock

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Die Minimierung der Energieverluste und die damit verbundene Erhöhung des Wirkungsgrads ist ein essentielles Optimierungskriterium bei der Entwicklung und dem Betrieb von elektrischen Antriebssystemen. Durch die Fortschritte im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik, sowie durch die Verfügbarkeit immer schneller schaltender Leistungshalbleiter, wird die Dynamik stromrichtergespeister Antriebssysteme kontinuierlich gesteigert. Zahlreiche Applikationen, z. B. im Bereich der Robotik und der stetig wachsenden Elektromobilität, profitieren deutlich von diesem Fortschritt. Für die Messtechnik ergeben sich hierdurch jedoch immer anspruchsvollere Herausforderungen, sowohl bei der Datenerfassung, als auch bei der Datenübertragung und anschließenden Analysen. Diese Anforderungen an die Messtechnik werden in dieser Arbeit detailliert verifiziert. Auf dieser Basis werden neuartige hochdynamische Leistungsgrößen zur Berechnung der Verluste von stromrichtergespeisten Antrieben im nichtstationären Betrieb eingeführt. Diese approximieren die konventionellen, in den einschlägigen Normen definierten Größen während des stationären Zustands und erweitern diese um zusätzlichen Informationsgehalt während dynamischer Ausgleichsvorgänge. Des Weiteren wird die stets mit der Durchführung einer Messung verbundene Messunsicherheit, sowohl unter Anwendung statistischer Analysen, als auch messtechnisch mithilfe einer Prüfschaltung, untersucht. Die Vorteile der vorgestellten Methoden werden in Bezug auf typische Applikationen untermauert.