Das Team, bestehend aus Dr.-Ing. Niklas Himker, Dr.-Ing. Georg Lindemann, Viktor Willich und Prof. Dr.-Ing. Axel Mertens vom Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik, wurde in diesem Jahr für seine innovative Arbeit ‘Self-Sensing Control of Permanent Magnet Synchronous Machines: Enabling Widespread Use in Commercial Applications´ mit dem international renommierten Semikron Danfoss Innovation Award ausgezeichnet.
Für den Betrieb von permanentmagneterregten Synchronmaschinen (PMSM) ist eine genaue Information über die aktuelle Winkellage des Rotors erforderlich. In konventionellen Antriebssystemen wird diese Rotorlage durch einen Rotorlagegeber gemessen und der Regelung bereitgestellt. Bei der geberlosen Regelung wird die Rotorlage hingegen durch einen Algorithmus geschätzt, wodurch der mechanische Geber eingespart werden kann. Dadurch können die Kosten, das Bauvolumen und die Ausfallwahrscheinlichkeit des Antriebssystems gesenkt werden. Aktuelle verfügbare Verfahren, die bis in den Stillstand funktionieren, liefern jedoch insbesondere während dynamischer Systemzustände noch keine ausreichende Genauigkeit der Rotorlage.
Das Forscherteam des IAL hat sich dieser Herausforderung gestellt, um die geberlose Regelung bis in den Stillstand zu einer praktikablen Option für dynamische elektrische Antriebsanwendungen zu machen. Durch den Einsatz eines schlanken numerischen Optimierungsverfahrens anstelle einer konventionellen Phasenregelschleife konnte die Genauigkeit insbesondere bei schnellen Laständerungen deutlich verbessert und gleichzeitig eine automatische Inbetriebnahme des Systems ermöglicht werden. Darüber hinaus konnte der Rechenaufwand drastisch reduziert werden, sodass spezielle digitale Hardware überflüssig wird und eine Implementierung auf handelsüblicher Steuerungshardware möglich ist. Diese Innovationen ermöglichen nun auch eine hochdynamische geberlose Regelung PMSM im gesamten Drehzahlbereich einschließlich des Stillstands, wie sie beispielsweise in Traktionsanwendungen zum Einsatz kommen. Dies birgt das Potenzial, die geberlose Regelung in vielen neuen Applikationen zu realisieren, die eine hohe Regeldynamik sowie eine schnelle automatische Inbetriebnahme bei gleichbleibendem Systemaufwand anstreben und die Leistungsdichte und Zuverlässigkeit maximieren möchten.
Der Semikron Danfoss Innovation Award wird seit 2012 (ehemals als Semikron Innovation Award) gemeinsam mit dem ECPE (European Center for Power Electronics e.V.) im Rahmen einer Zeremonie auf einer größeren Tagung überreicht, in diesem Jahr beim SiC & GaN User Forum in Paris.
