Dissertation Feuersänger

Umrichter  gespeiste elektrisch erregte Synchronmotoren werden heute in der Regel bei  Antrieben sehr großer Leistungen bis ca. 20 Megawatt eingesetzt. Diese Antriebe  werden mit Umrichtern im Mittelspannungsbereich (bis 10.000 Volt) betrieben und  finden typischerweise ihren Einsatz in Pumpen und Förderanlagen aber auch in  Schiffsantrieben.

Für  die Regelung solcher Antriebe ist die  Information über die aktuelle Rotorlage bzw. die Lage des Magnetfeldes der  Maschine zwingend erforderlich, weshalb in der Regel ein mechanischer  Drehimpulsgeber an der Maschinenwelle montiert wird. Der Einsatz eines solchen  Sensors birgt jedoch erhebliche Nachteile, da dieser anfällig auf  Verschmutzungen, elektromagnetischen Störfeldern und mechanischen Stößen  reagiert und dementsprechend die Zuverlässigkeit des gesamten Antriebsstranges  deutlich reduziert.

Mit  modernen Regelverfahren ist der Betrieb eines solchen Antriebs heutzutage auch  ohne mechanischen Sensor möglich. Hierbei werden die Maschinenspannungen und  -Ströme gemessen und daraus die Rotorlage mit Hilfe eines komplexen  Maschinenmodells in einem digitalen Rechner, ausgestattet mit einem  Signalprozessor, errechnet. Solange die Maschine in Bewegung ist, liefern diese  Verfahren gute Ergebnisse. Sie scheitern jedoch bei sehr langsamen Drehzahlen,  insbesondere im Stillstand der Maschine.

Um  das Anfahren des Antriebs ohne Drehgeber dennoch zu ermöglichen müssen demnach  andere Verfahren angewandt werden, die auch im Stillstand die Rotorposition ohne  Drehgeber erfassen können. Die bisher angewandten Methoden können allerdings nur  auf Maschinen angewandt werden, die spezielle Eigenschaften bezüglich der  Dämpferwicklungen, Art der Erregung, etc. aufweisen. Aus diesem Grund ist die  Drehgeberlose Regelung bei dem Großteil der Synchronmaschinen bisher nicht  möglich.

Im  Rahmen dieses Projektes wurde ein neues Verfahren zur drehgeberlosen Ermittlung  der Rotorlage im Stillstand entwickelt. Es beruht auf der Einprägung  niederfrequenter Spannungspulse in die Statorwicklung und der Auswertung der  entsprechenden Antworten im Stator- und Feldstrom. Im Gegensatz zu den  bisherigen Verfahren lässt sich diese Neuentwicklung auf eine Vielzahl von  verschiedenen Synchronmaschinen anwenden und ermöglicht somit auch den  drehgeberlosen Betrieb an solchen Maschinen, bei denen die bisherigen Verfahren  scheitern