DFG-Forschungsvorhaben
Effizienz- und Ausnutzungsvorteile fünfphasiger Käfigläufer-Asynchron- und permanentmagneterregter Synchronmaschinen mit Einspeisung einer dritten Spannungsharmonischen

Projektinformationen

Fördergeber Deutsche Forschungsgemeinschaft
Förderkennzeichen 512518457
Projektlaufzeit 2023 – 2025
Weitere Informationen Projektsteckbrief

Motivation

  • Weitere Verbesserung des Wirkungsgrads von dreiphasigen IE3-Maschinen
  • Vorteile von fünfphasigen Maschinen:
    • Geringerer Oberwellenanteil des Luftspaltfelds
    • Geringere Drehmomentwelligkeit
    • Möglichkeit der Einspeisung einer dritten harmonischen Oberschwingung (neuer Freiheitsgrad)
  • Aber auch bei Fünfphasen-Maschinen führt die dritte harmonische Feldkomponente durch Sättigung oder durch das Permanentmagnet-Rotorfeld ohne Gegenmaßnahme zu einem parasitären harmonischen Oberschwingungsstrom

Vorgaben für den Entwurfsprozess

Zielsetzung: Gleiche elektrische, mechanische, geometrische und thermische Randbedingungen
IM3 IM5 PM3 PM5
Phasenzahl m 3 5 3 5
Bemessungsspannung ULL / V 400
Bemessungsleistung PN / kW 15
Bemessungsdrehzahl nN / min-1 1475 1500
Bemessungsdrehmoment MN / Nm 97,1 95,5
Polzahl 2p 4 6
Rotor-/Magnetmaterial Aluminium NdFeB
IM: Asynchronmaschine (Induction machine), PM: Permanentmagnetsynchronmaschine

Ausgewählte Veröffentlichungen

[1] A. Möller and A. Binder, “Loss minimum operation of a five-phase induction motor using third harmonic injection,” in European Conference on Power Electronics and Applications (EPE ECCE), Ghent, Belgium, 2021, pp. 1–9.
[2] A. Möller and A. Binder, “Survey of Third Harmonic Voltage Injection in Star-Connected Five-Phase Windings for Induction and Permanent Magnet Synchronous Machines,” in Symposium on Power Electronics, Electrical Drives Automation and Motion (SPEEDAM), Sorrento, Italy, 2022, pp. 94–99.
[3] A. Möller, M. Clauer and A. Binder, “Design of three- and five-phase induction and permanent magnet synchronous prototype machines for systematic comparison,” in 9. Fachtagung VDE – Elektromechanische Antriebssysteme: ETG-Fachbericht, Vienna, Austria, 2023, pp. 183–188.
[4] M. Ramos Friedmann, A. Möller and A. Binder, “Five-phase space vector carrier-based PWM for third harmonic injection,” e&i Elektrotechnik und Informationstechnik, vol. 141, no. 2, pp. 124–134, 2024.
[5] A. Möller, A. Binder, Y. Burkhardt, “Experimental Comparison of a Three- and Five-phase Squirrel Cage Induction Machine,” in International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), Fukuoka, Japan, 2024.

Projekte

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