Auf der EMV Köln ist der Beitrag von Michaela Gruber „Modellierung der Motorimpedanz einer elektrisch erregten Synchronmaschine anhand von Messungen im aktiven und passiven Betrieb“ mit einem der drei Young Engineer Awards ausgezeichnet worden. Wir gratulieren herzlich!
Hier die Kurzfassung des Beitrags:
Der elektrische Antriebsstrang in Elektrofahrzeugen besteht aus drei Hauptkomponenten: Hochvolt- Batterie, Leistungselektronik (LE) und Elektromotor (inkl. Getriebe und Antriebswelle). Dabei verursacht die Leistungselektronik durch ihr Schaltverhalten elektromagnetische Emissionen, welche sich leitungsgebunden innerhalb des Hochvolt-Systems ausbreiten oder feldgebunden in benachbarte Systeme koppeln und somit die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) beeinträchtigen können. Die Höhe der Emissionen wird dabei wesentlich durch die Impedanz des Ausbreitungspfades, auch Koppelpfad genannt, mitbestimmt. Im EMV-Komponententest nach CISPR 25 werden Batterie und Zuleitungen durch eine Bordnetznachbildung (BNN) ersetzt. Dadurch ist die Impedanz am Wechselrichtereingang fest definiert. Die Impedanz am Wechselrichterausgang ist vom Motor bzw. der verwendeten Ersatzlast abhängig. D.h. die angeschlossene Last hat einen entscheidenden Einfluss auf das Messergebnis und kann je nach Anwendung von der Realität abweichen. Um möglichst realistische Messergebnisse zu erzielen, bieten einige EMV-Labore elektrische oder hydraulische Lastsysteme an. Dabei kann der Motor des Antriebsstrangs an der Antriebswelle durch ein Gegenmoment belastet werden. Mit dem unter Last angeschlossenen Motor kann der Wechselrichter in verschiedenen realen Betriebszuständen geprüft werden. Alternativ kann eine elektrische Maschinenemulation als Ersatzlast verwendet werden. Diese bildet das niederfrequente Verhalten der Maschine ab, sodass die Nutzströme wie bei einer real belasteten Maschine fließen. Entscheidend für die EMV-Messung ist jedoch auch die Nachbildung der hochfrequenten (HF) Koppelpfade, also der HF-Impedanz der Maschine mithilfe des Koppel-Netzwerks. Die Modellparameter können hierbei entweder messtechnisch oder simulativ mittels Finite-Elemente-Methode (FEM) bestimmt werden.
