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This paper presents an approach for the implementation of a modular and scalable power electronics device for controlling electric drives in the field of electric vehicles using wide bandgap semiconductor devices. The main idea is to achieve the required output currents or voltages by connecting adequately designed hardware modules in parallel or in series. This particular design is based on the fact that the single modules generate a continuous and specified output voltage from a given dc voltage, e.g. an intermediate circuit or battery voltage. The main benefit is, that different current or voltage requirements can be satisfied based on a single module thus decreasing development and production costs. The current paper focuses on the connection in parallel of such modules. A control architecture is illustrated and a first proof of concept is given.
This paper illustrates the implementation of series connected hardware modules as part of a scalable and modular power electronics device, which is ideally suited in the field of electric vehicles using wide bandgap semiconductor devices. The main benefit of the modular concept is that different current or voltage requirements can be satisfied based on the appropriate series or parallel connection of single modules. The particular design is based on the fact that the single modules generate a continuous and specified output voltage from a given dc voltage. The current work focuses on a brief classification of this work in different series connected concepts of power converters and in particular on an active damping approach for the series connected LC output filters based on inductor current feedback.
This contribution presents a three-phase power stage for motor control with continuous output voltages using wide bandgap semiconductors and an asynchronous delta-sigma based switching signal generation. The focus of the paper is on an active damping approach for the LC output filter based on inductor current feedback.
In this paper a double hogger used in woodworking machines is considered. The machining tools are driven by induction machines operated by standard inverters. During production the load of these motors changes periodically between low load and high load at a given speed. This paper investigates the reduction of power losses in such an application using an appropriate energy efficient control strategy for the induction machines.
The current paper discusses the optimal choice of a filter time constant for filtering the steady state flux reference in an energy efficient control strategy for changing load torques. It is shown that by appropriately choosing the filter time constant as a fraction of the rotor time constant the instantaneous power losses after a load torque step can be significantly reduced compared to the standard case. The analysis for the appropriate choice of the filter time constant is based on a numerical study for three different induction motors with different rated powers.
A simple determination of the error voltage compensation map for motor parameter identification
(2018)
This paper proposes a new method for determining the error voltage compensation map in a parameter identification procedure of three-phase induction motors with an inverter. The compensation curve depending on the motor current is determined using a simple procedure based on given reference voltage steps and the corresponding steady state values of the stator current of the induction motor.
Ein wesentliches Ziel der unter dem Schlagwort Industrie 4.0 gebündelten neuen Entwicklungen ist die Vernetzung intelligenter Komponenten in industriellen Anlagen, um Prozesse transparenter und effizienter zu gestalten. Ein weiteres Ziel ist das Condition Monitoring, d.h. die Überwachung des Zustands der Komponenten während der Laufzeit und die Abschätzung der Restlebensdauer, damit die gesamte Lebensdauer der Komponente ausgenutzt und Wartungsintervalle besser geplant werden können. Die Bewertung des Komponentenzustands erfolgt anhand von Messgrößen, die entweder durch zusätzlich in den Prozess eingebrachte Sensoren erfasst werden oder durch Prozessdaten, die in den Regel- und Steuereinrichtungen verfügbar sind. Diese Messdaten werden ausgewertet und das Ergebnis wird dem Anwender angezeigt.
Der vorliegende Beitrag gibt einen kurzen Überblick über verwendete Messgrößen sowie verwendete Auswerteverfahren. Darüber hinaus wird ein Verfahren erläutert, das die Schwierigkeiten bei der Beurteilung der üblicherweise verwendeten Frequenzspektren vermeidet.
This paper describes a new method for condition monitoring of a roller chain. In contrast to conventional methods, no additional accelerometers are used to measure and interpret frequency spectra but the chain condition is evaluated using an easy to interpret similarity measure based on correlation functions using the driving motor torque. An additional clustering of current data and reference measurements yields an easy to understand representation of the chain condition.
Der vorliegende Beitrag zeigte die Anwendung eines Extended Kalman Filters für die Beurteilung des Verschleißzustandes von Rollenketten. Anders als in den üblicherweise eingesetzten signalbasierten Verfahren wurde damit ein modellbasierter Ansatz gewählt. Der Einsatz des Extended Kalman Filters ermöglicht die Schätzung von Parametern eines reduzierten Kettenmodells, das die Dynamik der einzigen Messgröße, nämlich des Drehmoments des antreibenden Motors näherungsweise nachbildet. Im Beitrag wurde dieses Verfahren auf Messdaten aus vier Dauerversuchen an Rollenketten eingesetzt und gezeigt, dass mit steigendem Verschleiß eine Änderung ausgewählter Modellparameter erfolgt.
Diese Vorgehensweise ist ein erster Ansatz, der durch weitere Forschungsarbeiten noch verbessert werden muss. In zukünftigen Forschungsarbeiten wird zusätzlich zur Parameterschätzung eine Prädiktion durchgeführt, um einen Schätzwert für die Restlebensdauer zu erhalten. Hierzu gibt es Ansätze in der Literatur, die auf das konkrete Problem angepasst werden müssen. Zudem muss die Modellierungssystematik so erweitert werden, dass Wissen über das Prozessverhalten in die Modellierung mit eingebracht wird, um die Aussagekraft der Ergebnisse sowie die Robustheit des Verfahrens bezüglich Betriebsparametern, Umgebungsbedingungen und Exemplarstreuungen zu verbessern.
Condition Monitoring for mechanical systems like bearings or transmissions is often done by analysing frequency spectra obtained from accelerometers mounted to the components under observation. Although this approach gives a high amount on information about the system behaviour, the interpretation of the resulting spectra requires expert knowledge, that is, a deep understanding of the effect on condition deterioration on the measured spectra. However, an increasing number of condition monitoring applications demands other representations of the measured signals that can be easily interpreted even by non–experts. Therefore, the objective of this paper is to develop an approach for processing measured process data in order to obtain an easy to interpret measure for assessing the component condition. The main idea is to evaluate the deterioration of a component condition by computing the correlation function of current measurements with past measurements in order to detect a component condition deterioration from a change in these correlation functions. Besides the simplicity of the obtained measure, this approach opens the opportunity for integrating a model based approach as well. The developed method is tested based on a condition monitoring application in a roller chain.