Stromrichter- und Regelungskonzepte für Ultraschall- Wanderwellenmotoren

Der Ultraschall-Wanderwellenmotor ist ein typischer Vertreter der Piezomotoren. Wanderwellenmotoren erzeugen relativ hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen, weshalb sie vor allem als getriebelose Direktantriebe interessant sind. Es existieren jedoch eine Reihe von prinzipbedingten Nachteilen, zu denen neben technologischen Aspekten insbesondere das nichtlineare und zeitvariante Systemverhalten und die relativ aufwendige Speisung mit Wechselspannung im Ultraschallbereich zählen. In dieser Arbeit werden Stromrichter und Antriebsregelungen für Wanderwellenmotoren entwickelt bzw. weiterentwickelt und bezüglich Leistungsfähigkeit und Aufwand gegenübergestellt. Die Untersuchungen erfolgten unter besonderer Berücksichtigung der konzeptionellen Wechselwirkung zwischen Stromrichter und Regelung sowie anwendungsseitigen Anforderungen. Bei den Stromrichtern wird in erster Linie das übertragungsverhalten betrachtet, welches maßgeblich durch die Auslegung der Ausgangsfilter beeinflußt wird. Für die Leistungsfähigkeit der Antriebsregelung ist die Struktur der Regelkreise einschließlich der Meß- und Regelgrößenauswahl von entscheidender Bedeutung. Die wesentlichen Eigenschaften unterschiedlicher Konzepte werden vorgestellt und bewertet. Die Arbeit bietet einen überblick über geeignete Stromrichter- und Regelungskonzepte für Wanderwellenmotoren und kann potentiellen Anwendern als Grundlage für die Realisierung von Antrieben mit Wanderwellenmotor dienen. Aufgrund ähnlicher Wirkungsprinzipien lassen sich häufig an diesen Motoren gefundene Ergebnisse auch auf andere Typen von Piezomotoren sowie resonant-betriebene Piezoaktoren übertragen.