SPREKER

Peter van Duijsen, R&D-directeur, Simulation Research

TITEL

Rekenen aan elektrische aandrijvingen in mechatronica

ABSTRACT

Door het samenspel van de mechatronische aandrijving, de vermogensomzetter en de regeling is het ontwerp van een servo-, variabele-toeren- of tractieaandrijving geen eenvoudige zaak. Met name de optimalisatie van de efficiency, nauwkeurigheid en betrouwbaarheid kan alleen met gedetailleerde rekenmethodes en modellen worden uitgevoerd. Door het beschikbaar komen van meer gedetailleerde modellen van verschillende componenten zijn met een simulatie meer en meer studies uit te voeren op het gehele systeem. Met name door de koppeling van de verschillende modelleringsvormen kunnen de modellen van componenten met verschillende mathematische beschrijvingen met elkaar worden gekoppeld. In de presentatie bespreekt Peter van Duijsen methodes en modellen waarmee het ontwerp van systeemfase tot en met het detailontwerp wordt benadrukt. Case studies die worden besproken, zijn het ontwerp van een regeling voor de wheel-hub-motor in een Zuid-Koreaanse  elektrische bus en de vermogenselektronica in een kleine behuizing in de dimbare ledlamp Pharox en het sensorloos regelen van servoaandrijvingen.

De nadruk in de presentatie ligt op de rekenmethodes en modellen die tijdens het voorontwerp in te zetten zijn, waarbij bijvoorbeeld niet alleen de elektrische en mechanische eigenschappen worden bekeken, maar ook het thermische gedrag en de betrouwbaarheid van het gehele systeem. Bijvoorbeeld de invloed van temperatuur op de magnetische veldsterkte in een synchrone permanente-magneetmachine waarbij de temperatuur weer afhankelijk is van de verliezen in de rotor. En de hiermee samenhangende optimale benutting van de machine, die tevens afhankelijk is van de wijze waarop de vermogenselektronische omzetter de stroom en flux in de machine optimaal insteld. Positiesensoren die rekening moeten houden met backlash in het systeem en regelingen die met stick-slip in de mechanische aandrijving overweg kunnen, maken het er niet eenvoudiger op.

Vanwege het multidisciplinaire karakter van het systeem zijn dan ook multilevel-modellen noodzakelijk die modellen in eindige elementen, elektrische circuits, mechanische aandrijfsystmen en blokdiagrammen samenvoegen. De wisselwerking tussen deze modellen komt in de presentatie naar voren.

BIOGRAFIE

Simulation Research founder Peter van Duijsen has worked with computer simulation and power electronics for nearly 25 years. After receiving his master degree in Electrical Engineering and working at the TU Delft, he founded Simulation Research and developed the simulation program Caspoc. He received a PhD degree in 2003 in the field of modeling and simulation of power electronic systems. He currently heads the research and development department at Simulation Research which is a privately held firm specialized in simulation software with focus on power electronics, electrical machines and control design and simulation.

Van Duijsen is the author of various international publications at IEEE, EDPE, PEMC, EPE and PCIM conferences and international journals, and co-author of a text book on modeling and simulation of power electronics and electrical drives. He organizes tutorials, seminars and workshops in the Netherlands, Germany, Taiwan, Korea, Slovakia, Croatia, USA and Austria. He was involved in supervising and graduating students at master degree at the TU Delft from 1990 until 1994 and supervising and graduating over 30 students at bachelor degree at the Polytechnic Den Haag and the Polytechnic of Breda from 1990 on. He is also involved as an active committee member (independent observer) for the graduation of bachelor students at the Polytechnic of Breda from 1990 on. Van Duijsen is involved in the European Leonardo da Vinci development projects like Elina, Inetele and recently Edipe for developing new teaching materials for the education of power electronics and electrical drives. His research interests include power electronics and electrical drive simulation.