Simulation eines BLDC (Bürstenloser Gleichstrommotor) - Hilfe bei Modellbildung

[EliteTUM]

Hallo,

ich bin neu hier im Forum und hoffe bei meinem Anliegen hier Hilfe zu finden. Die Suche habe ich bereits bemüht, aber leider nichts gefunden, das mir konkret weiterhilft. Da ich eher aus der Maschinenbau- als Elektrorechnik-Ecke hoffe ich, dass mir beim generellen Verständnis für folgendes Problem jemand helfen kann - keine Sorge, ich will nicht, dass mir hier jemand die Arbeit abnimmt

Ich möchte ein Simulationsmodell zweier Aktoren aufbauen. Es handelt sich dabei um einen bürstenlosen Gleichstrommotor/brushless direct current Motor (BLDC) und einen DC-Motor, welche beide Momentengesteuert wird. Eigentlich liegt mir schon ein Modell des Herstellers vor, jedoch ist dies durch eine Reihe von Messkurven (Lookup-Tables in Simulink) bzw. nicht einsehbarer S-Function-Blöcke in Simulink umgesetzt, also nichts wirklich "physikalisch modelliert". Außerdem darf ich es nicht für meine Veröffentlichung heranziehen. Also muss ich im Endeffekt ein Modell eines BLDC selber zusammenschustern, das m.o.w. die selben Ergebnisse liefert.

Die mich interessierenden Ein- und Ausgangsgrößen der Aktoren sind:

Inputs: Solldrehmoment, Versorgungsspannung, Winkelgeschwindigkeit Motorwelle
Outputs: Istdrehmoment, Stromaufnahme

In folgende Quellen habe ich mich bisher eingelesen:

[1] Jens Richter - Systemmodellierung eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit Drehzahlregelung (Diplomarbeit) (Link: http://elib.dlr.de/59606/1/Diplomarbeit_J.Richter.pdf)
[2] Stefán Baldursson - BLDC Motor Modelling and Control – A Matlab®/Simulink® Implementation (Master Thesis) (Link: http://webfiles.portal.chalmers.se/e...nStefanMSc.pdf)
[3] Oludayo John Oguntoyinbo - PID Control of Burshless DC Motor and Robot Trajectory Plannung and Simulation with Matlab®/Simulink® (Link: http://publications.theseus.fi/bitst...guntoyinbo.pdf)

Vorerst konzentriere ich mich auf den BLDC. Die Funktionsweise eines BLDC ist mir danke der Quellen denke ich mehr oder weniger klar und auch wie die Modellierung ungefähr im Allgemeinen aussieht. Jedoch sehe ich noch nicht ganz wie ich die Ergebnisse aus den drei Arbeiten auf mein Problem ummünzen kann.

Wie kann ich einen BLDC wie aus den Quellen [1], [2] und [3] so ummodellieren, dass ich die Größen wie oben angegeben vorgeben bzw. errechnen lassen kann? Mir ist z.B. klar, dass dies die Implementierung einer Momentenregelung (Torque-Control) wie in [2] nötig ist. Meine Annahme dafür war bisher, dass meine Eingabegröße "Sollmoment" das Vorgabedrehmoment für die Regelung und das Ist-Moment das aktuelle elektromagnetische Drehmoment T_e (siehe [1], Gl. 3.6, S.19) ist:

T_e = 1/w * (e_a * i_a + e_b * i_b + e_c * i_c)

Man stelle sich jedoch vor, die Motorwelle wird festgehalten. Dann würde doch natürlich der Motor weiter versuchen ein Drehmoment zu erzeugen welches so groß ist wie mein (unbekanntes) Haltemoment, aber nach obiger Gleichung ginge doch dann das elektromechanische Drehmoment T_e gegen unendlich da meine Drehzahl null ist, oder nicht?

Bin für jede Hilfe dankbar!

Viele Grüße!

[ranke]

Ohne dass ich die von Dir angegebenen Quellen und Formel genauer angesehen hätte:
Das elektrische Moment ist etwa proportional zum Ankerstrom. Bei festgehaltener Welle und angelegter Spannungsquelle wird der Ankerstrom durch den ohmschen Widerstand im Stromkreis bestimmt. Wenn dieser (in für diesen Betriebszustand unzulässiger Weise) zu Null gesetzt wird, dann gehen Strom und elektrisches Moment rechnerisch gegen unendlich.