Elektrischer Traktionsmotor am Stromzwischenkreis-Wechselrichter

Die vorliegende Arbeit untersucht den Einsatz einer permanenterregten Synchronmaschine (PSM), die mit einem Stromzwischenkreis-Wechselrichter für automobile Traktionsanwendungen gespeist wird. Im Gegensatz zu einem heute typischerweise im Elektrofahrzeug eingesetzten Wechselrichter mit Spannungszwischenkreis arbeitet ein Stromzwischenkreis-Wechselrichter nach dem Prinzip eines Hochsetzstellers. Die dadurch ermöglichte Erhöhung der Spannungsausnutzung für die elektrische Maschine bietet Vorteile für Anwendungen in Bereichen der Elektro-, Brennstoffzellenfahrzeuge sowie Hochdrehzahlantriebe an.

Bei dem untersuchten Antriebskonzept für Elektrofahrzeuge handelt es sich um eine PSM als Energiewandler und einen selbstgeführten Wechselrichter mit einer Drossel als Zwischenkreisspeicher. Drei Filterkondensatoren befinden sich phasenweise am Ausgang des Wechselrichters. Aufgrund des Rekuperationsbetriebs ist der Einsatz eines solchen Wechselrichters stets mit einem DC/DC-Wandler zu kombinieren. Die Interaktion und gegenseitige Beeinflussung zwischen der elektrischen Maschine und der Wechselrichtertopologie werden hinsichtlich der Aspekte Regelung, Steuerung, Wirkungsgrad, Performance, Fehlerfallbeherrschung und Bauteildimensionierung analysiert. Das vorgestellte Antriebskonzept wird verglichen mit einer PSM gespeist mit einem Spannungszwischenkreis-Wechselrichter. Als Resultat der Arbeit werden die Vor- und Nachteile einer PSM bei Speisung mit einem Stromzwischenkreis-Wechselrichter anhand der genannten Kriterien dargestellt.