Simulationstechnik HIL - Hardware in the loop

Vorabschätzung und Machbarkeitsanalyse

Für eine effiziente, kostensparende und vor allen Dingen zeitnahe Entwickung neuer Hard- und Softwarebausteine in der Leistungselektronik ist eine Machbarkeitsanalyse auf Basis von Simulationstechniken heutzutage nicht mehr wegzudenken. Unter dem Motto ‘Rapid Control Prototyping‘ setzt KEB schon seit Jahren unterschiedliche Simulationssysteme ein. Bei den HIL-Systemen – Hardware in the Loop – können, je nach Struktur, Steuer-, Treiberkarte oder Leistungsteil in Form von Hardware eingebunden werden. In den schnellsten D-Space Systemen können neue Steuerkartensoftwaren oder die hierin neu implementierten Regler vorab getestet werden. Somit kann schon im Vorfeld die notwendige Rechenleistung ermittelt werden, die dann den Rahmen für die Hardware Ressourcen der neuen drive control boards steckt.


HIL Schema "Rapid Control Prototyping - RCP"

Eine Besonderheit der KEB Drive Controller ist der Betrieb von Sondermotoren.

Um Kunden in Anwendungen mit derartigen Sonderantrieben professionell begleiten zu können, ist die Simulationstechnik parallel zur Nutzung in der Geräteentwicklung auch im Applikationsbereich installiert worden.

 

HIL Schema "APPLICATION"

Motordaten

Die genauen Motordaten füttern das Modell und die Einstellungen der Parameter generieren realitätsnahe Betriebszustände – Beschleunigen mit unterschiedlichen Trägheitsmomenten, Lastsprungaufschaltung, Verifikation der Motordaten durch Fahren im S1- Arbeitspunkt, etc.

Notwendige Motordaten

Eingesetzte Motorbauformen

Die vielen heutzutage eingesetzten Motorbauformen – HighSpeed Spindel, Mittelfrequenzmotor, HighTorque Motor, Linearmotor, Rod-Actuator, Scheibenläufer, Trommelmotor, Außenläufer, u.s.w. – bedienen sich allesamt der vier am häufigsten eingesetzten Basiskonstruktionenen

  • Asynchronmaschine
  • PM Synchronmaschine
  • IPM Synchronmaschine
  • Synchronreluktanzmotor (SRM)


Für diese Typen wurden bei KEB die notwendigen HIL-Modelle entwickelt, in die aktuell auch das für den exakten und hochdynamischen Betrieb notwendige Sättigungsverhalten implementiert wurde.
Nur in dieser vollständigen Betrachtung sorgen die Regler der neuen KEB COMBIVERT S6- und F6-Drive Controller dafür, dass z. B. der energetische Vorteil eines IPM-Motors genutzt werden kann oder das ein SRM über die gesamte Drehzahlbandbreite bis in die Feldschwäche, mit maximaler Performance betrieben werden kann.

In der Vergangenheit war die Erstinbetriebnahme bereits in der Maschine verbauten Sondermotors oft problematisch. Das Anfahren physikalischer Grenzen – max. Drehzahl, max. Beschleunigung, max. Motorstrom – zur optimalen Parametrierung ist mit der komplett verbauten Achse nicht immer möglich.

Die Erstinbetriebnahme am KEB-HIL System stellt hier einen völlig risikofreien Weg dar, so dass die Basisparametrierung schon vor dem Ortstermin beim Kunden zur Verfügung steht.