Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Rudolph, Johannes
Werner, Ralf (Prof. Dr.-Ing.) ; Amrhein, Wolfgang (Prof. i.R. Dipl.-Ing. Dr. sc. techn.) (Gutachter)
Bestimmung der Rotorlage in aktiven Magnetlagern durch Messung magnetischer Streuflüsse
Kurzfassung in deutsch
In dieser Arbeit wird die Möglichkeit untersucht, durch die Messung magnetischer Streuflüsse und unter Berücksichtigung der durch die Steuerströme hervorgerufenen Durchflutung, auf die Position des Rotors im Magnetlager zu schließen. Die Streuflüsse werden in der Regel vernachlässigt, stehen aber im unmittelbaren Zusammenhang zur Luftspaltlänge, wie theoretische Betrachtungen zeigen. Anhand von analytischen und numerischen Modellen, welche durch Messungen verifiziert werden, ist eine Linearisierung und Kompensation des Einflusses der Durchflutung möglich. Auf dieser Basis wird ein Messsystem entwickelt, mit dem die streuflussbasierte Positionsregelung eines Testlagers realisiert wird. Hierfür kommen Hall-Sensoren zum Einsatz, die auf Leiterplatten sitzen, welche anstelle der konventionellen Nutverschlüsse in das Magnetlager eingebracht werden. Aufgrund der direkten Nähe der Sensoren zu den Lagerspulen und der gepulsten Steuerströme weisen die Messsignale jedoch ein erhebliches Rauschen auf. Um dem entgegenzuwirken, kommt ein Kalman-Filter zum Einsatz, mit dem eine deutliche Verbesserung der Signalqualität erreicht werden kann.
Kurzfassung in englisch
In this work, the possibility of inferring the position of the rotor in magnetic bearings by measuring magnetic leakage fluxes is investigated. These are usually neglected, but are directly related to the air gap length, as theoretical considerations show. In addition, the magnetic flux caused by the control currents must be taken into account. By means of analytical and numerical models, which are verified by measurements, a linearization and compensation of the influence of the magnetic flux is possible. Based on this, a measurement system is developed to realize a flux leakage-based position control of a test bearing. For this purpose, Hall-sensors are used, which are located on printed circuit boards that are inserted into the magnetic bearing instead of the conventional slot locks. However, due to the direct proximity of the sensors to the bearing coils and the pulsed control currents, the measurement signals exhibit considerable noise. To counteract this, a Kalman-filter is used to achieve a significant improvement in signal quality.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe | |
| Fakultät: | Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Werner, Ralf (Prof. Dr.-Ing.) | |
| URL/URN: | https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-860789 | |
| Quelle: | 2023. - 154 S. | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | Magnetlager , magnetische Streuflüsse , Lagemesssystem , Rotorposition , Kennlinien , Look-Up-Tabelle , FEM , Kalman-Filter , Hall-Sensoren , Reluktanzmodell | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | Magnetic bearings , magnetic leakage flux , position measuring system , rotor position , characteristic curves , look-up table , FEM , Kalman filter , Hall sensors , reluctance model | |
| DDC-Sachgruppe: | Ingenieurwissenschaften | |
| Sprache: | deutsch | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 07.06.2023 |
