Con­trolled AC Drives

Modul
Module

Geregelte Drehstromantriebe
Controlled AC Drives

Veranstaltungsnummer /
Course ID

L.048.92016

Koordinator /
Coordinator

Böcker, Joachim, Prof. Dr.-Ing.

Lehr- und Forschungseinheit /
Teaching Unit

Leistungselektronik und Elektrische Antriebe
Power Electronics and Electrical Drives

Typ /
Type

2 V / 2 Ü 
2 L / 2 E

Arbeitspensum / 
Workload

Präsenzphasen / Time of attendance:  60h
Selbststudium / Self-study:  120h
Ges. Arbeitspensum / Total workload:  180h

Leistungspunkte / 
Credits

6

Modulseite /
Module Homepage

https://ei.uni-paderborn.de/lea/

Zeitmodus /
Semester

Wintersemester
winter semester

Kurzbeschreibung / Short Description

Die Lehrveranstaltung führt ein in das Prinzip der flussorientierten Regelung von Drehstrommotoren, welches mittlerweile den Stand der Technik in der industriellen elektrischen Antriebstechnik darstellt. Im Gegensatz zur Veranstaltung aus dem Bachelorprogramm werden hier das dynamische Verhal-ten und die Regelungsstrukturen vertieft. Als wichtigste Beispiele werden der permanent erregte Synchronmotor und der Asynchronmotor behandelt.

The course introduces the principle of flux-oriented control of three-phase AC motors, which is to-day’s standard of electrical drives in industry. Unlike the course of the bachelor’s program focus is put on the dynamics behavior and on the control structures. As most important examples, the per-manent magnet synchronous motor and the induction motor are treated. 

Inhalt / Content

  • Drehstrommaschinen: Synchronmotor und Asynchronmotor (Aufbau, Wirkungswei-sen, Modellierung, Ersatzschaltbilder, Kennlinien, Arbeitsbereiche) 
  • Drehmoment und Drehzahl-Steuerung 
  • Raumzeigertheorie (Grundwellenfelder, Koordinatentransformationen) 
  • Prinzipien der flussorientierten Regelung 
  • Strom-, Drehmoment- und Drehzahl-Regelung, Entwurfsmethoden, Direct Torque Control (DTC), Beobachter 
  • Anwendungen aus Industrie, Straßen- und Schienenfahrzeugen 

  • AC drives: Synchronous and induction motor (structure, basic physical effects, model-ing, equivalent circuit diagrams, characteristic curves, operation areas) 
  • Speed and torque control 
  • Space vector theory (fundamental wave, coordinate transformation) 
  • Principles of flux-oriented control 
  • Closed-loop control of current, torque and speed, design methods 
  • Direct Torque Control (DTC)
  • Observers 
  • Applications in industry, road and rail vehicles 

Lernergebnisse und Kompetenzen / Learning outcomes and competences

Fachkompetenz / Domain competence:

  • Die Studenten verstehen der wichtigsten Arten von Drehstromantrieben und ihre Eigenschaften und sind in der Lage, selbständig solche Antriebe auszuwählen und zu entwerfen.
  • The students will understand the most important types of AC drives, their properties and should be able to select and to design such drives by themselves.

Fachübergreifende Kompetenzen / Key qualifications:

Die Studenten lernen

  • die erworbenen Kenntnisse und Fertigkeiten disziplinübergreifend einzusetzen
  • erweitern ihre Kooperations- und Teamfähigkeit sowie Präsentationskompetenz bei der Bearbeitung von Übungen
  • erwerben eine fachbezogene Fremdsprachenkompetenz.

The students learn

  •  to transfer the learned skills also to other disciplines, 
  • extend their cooperation and team capabilities as well as the presentation skills in the context of solving the exercises
  • learn strategies to acquire knowledge from literature and internet.

Methodische Umsetzung / Implementation

Teile der Veranstaltung werden als Rechnerübung angeboten.

Parts of the course are organized as computer-based exercises.

Inhaltliche Voraussetzungen / Prerequisites

Die Teilnehmer sollten einen Bachelor-Kurs zu den Grundlagen elektrischer Antriebe bereits absol-viert haben. 
It is strongly recommended that the students should have already finished a Bachelor course on the basics of electrical drives 

Kombinationshinweise - Überschneidungen / Overlapping modules

Keine / None

Prüfungsmodalitäten / Assessments

Schriftliche Prüfung / written exam

Unterrichtssprache / Teaching Language

Englisch / English

Lernmaterialien, Literaturangaben / Teaching Material, Literature

Vorlesungsfolien und Skript, weitere Literaturempfehlungen werden in der Vorlesung bekannt gegeben.

Lecture notes, slides. Other literature will be given in the lecture