Modellierung der Koppelimpedanzen innerhalb einer Antriebsmaschine mit einer passiven Ersatzlast

Abstract

In elektrisch angetriebenen Fahrzeugen wird zur Reduktion der Beeinflussung von 12V und Antriebsbordnetz die Strategie des vollständig geschirmten HV-Antriebsstrangs verfolgt. Hierzu wird eine Messung der HV-LV Koppeldämpfung an allen Komponenten des Systems durchgeführt. Bei einer Antriebsmaschine ist die Statorwicklung auf der HV Seite und der Rotor auf der LV Seite, so dass es auch hier zu einer Überkopplung kommen kann. Da die Antriebswelle nicht in das Schirmkonzept integriert ist, kann es hier zu ungewollten Störstrompfaden im Betrieb kommen, die über leitfähige Strukturen im Bereich der Antriebsachse abstrahlen können. Da sich die Impedanz des Koppelpfades zwischen Stator und Rotor im Stillstand und im rotierenden Betrieb deutlich unterscheidet, ist eine Messung im aktiven Betrieb zielführend. Hierzu wurde ein Verfahren vorgestellt, mit dem es über eine Messung der Sternpunktspannung und des daraus resultierenden Wellenstroms möglich ist die Koppelimpedanz zwischen der Statorwicklung und der Welle zu bestimmen. Die Ergebnisse der vermessenen Maschine zeigen, dass die HV-LV Koppeldämpfung mit steigender Frequenz drastisch abnimmt und bei etwa 20MHz nur noch bei etwa 15dB liegt. Dies macht deutlich, dass zumindest die untersuchte Maschine eine massive Schwachstelle des Schirmkonzepts darstellt. Im Folgenden wurde gezeigt, wie die einzelnen Störstrompfade innerhalb einer passiven Motorersatzlast nachgebildet und messtechnisch untersucht werden können. Hier zeigt sich im besonderen, dass der Stromflusspfad, der direkt von der Statorwicklung auf den Rotor den größten Anteil am Wellenstrom ausmacht. Zudem hat sich gezeigt, dass die Koppelkapazitäten der Störstrompfade innerhalb einer passiven Ersatzlast modelliert werden können. Zudem kann mit dieser Methode der Einfluss der Impedanz des Stromflusspfades über Getriebekomponenten mit der Ersatzlast untersucht werden kann.