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Die asymmetrisch-frequenzvariable Pulsweitenmodulation wurde für den Reihenresonanz-Induktionskocher entwickelt, um dessen Wirkungsgrad zu erhöhen. Der dafür verwendete Spannungswechselrichter basiert auf einer Halbbrückentopologie. Die Regelungsstruktur besteht aus zwei separaten Regelschleifen. Eine Schleife regelt die Phasenlage des Stromes unter Verwendung einer PLL Struktur. So können ständig die Schaltbedingungen für die Nullspannungsschalter der Halbbrücke eingehalten werden. Eine weitere regelt unter Verwendung des Tastverhältnisses den Leistungsfluss in die Last. Das Verhalten des Systems bei VFAPWM Regelung im stationären Zustand wurde ermittelt und die so gewonnenen Gleichungen im Arbeitspunkt gelöst. Einige Entwurfskriterien wie z.B. die Auswahl der Beschaltungskondensatoren, die Totzeit zur Sicherung der ZVS-Bedingung sowie der notwendige Phasenoffset der PLL werden diskutiert. Durch diese Maßnahmen kann die ZVS- Bedingung für einen breiten Variationsbereich der Last gesichert werden. Die damit einhergehende Frequenzvariation ist gering. Um die Regelparameter der beiden Regelkreise ermitteln zu können, wurde ein um den Arbeitspunkt linearisiertes Kleinsignalersatzschaltbild des HBSRI mit VFAPWM ermittelt. Dadurch konnte der Einfluss von Laständerungen sowie der von Regelparametervariationen auf die Systemdynamik analysiert und Entwurfskriterien für den Regler abgeleitet werden. Weiterhin wurde die gesamte Regelungsstruktur in einen GA-Schaltkreis implementiert und das Gesamtsystem, bestehend aus dem Inverter und den Reglern, experimentell verifiziert. Abschließend werden die damit gewonnenen praktischen Ergebnisse angegeben.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der geberlosen, feldorientierten Regelung der permanenterregten Synchronmaschine mit oberflächenmontierten Magneten. Anhand der Grundlagen zur geberlosen Regelung erfolgt eine Klassifizierung der in der Literatur vorhandenen Verfahren zur Bestimmung des Rotorwinkels. Aus Sicht der Anforderungen für die Anwendung in kostengünstigen Industrieantrieben wurden zwei Verfahren ausgewählt, mit denen der gesamte Drehzahlbereich abgedeckt werden kann. Eines der Verfahren basiert auf der Integration der induzierten Spannung und wird für die Rotorwinkelbestimmung im oberen Drehzahlbereich benutzt. Bei niedriger Drehzahl und im Stillstand wird ein zweites Schätzverfahren verwendet, das auf der Einprägung eines Testsignals basiert. Beide Verfahren werden in einer einzigen Struktur kombiniert, so dass sich ein sanfterer Übergang zwischen den beiden Verfahren in Abhängigkeit von der Drehzahl ergibt. Schwerpunkt der Arbeit ist die praktische Umsetzung der Bestimmungsverfahren mittels eines kommerziell erhältlichen Umrichters, der über einen kostengünstigen 16-Bit Festkomma Digital Signalprozessor angesteuert wird. Für die bei der Rotorwinkelbestimmung mit dem Testsignal auftretenden Besonderheiten, wie z. B. die Notwendigkeit des digitalen Bandpassfilters, die Kompensation der Nichtlinearität des Wechselrichters und die Entkopplung des Testsignals von der Stromregelung, werden in dieser Arbeit theoretisch begründete und für die praktische Anwendung geeignete Lösungen vorgestellt. Wie durch die experimentellen Ergebnisse bewiesen wird, ermöglicht das vorgestellte Konzept der geberlosen Drehzahlregelung kostengünstige und kompaktere Antriebslösungen.