Diese Arbeit thematisiert die Modellierung einer Schenkelpolsynchronmaschine mittels magnetischer Ersatznetzwerke. Es wird die Vorgehensweise beschrieben, wie das Netzwerk auf den Ständer sowie den Läufer angewandt wird. Weiterhin wird detailliert erläutert, wie die einzelnen magnetischen Leitwerte des Netzwerks mittels der Flussröhrentheorie rein auf Basis der geometrischen Größen berechnet werden. Außerdem wird dargestellt, wie der Ständer und der Läufer im Luftspalt so vernetzt werden, dass eine kontinuierliche Abbildung der Läuferdrehung wie bei der FEM realisiert werden kann. Genutzt wird die Methode zur Berechnung verschiedener transienter Vorgänge, die jeweils mit FEM- und Messergebnissen verglichen werden. Weiterhin wird auf die Besonderheiten von Maschinen mit mehreren Dreiphasensubsystem eingegangen und wie diese vereinfacht bei der transienten Simulation mit Raumzeigern berücksichtigt werden können.
Aktualisiert: 2022-08-05
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Diese Arbeit thematisiert die Modellierung einer Schenkelpolsynchronmaschine mittels magnetischer Ersatznetzwerke. Es wird die Vorgehensweise beschrieben, wie das Netzwerk auf den Ständer sowie den Läufer angewandt wird. Weiterhin wird detailliert erläutert, wie die einzelnen magnetischen Leitwerte des Netzwerks mittels der Flussröhrentheorie rein auf Basis der geometrischen Größen berechnet werden. Außerdem wird dargestellt, wie der Ständer und der Läufer im Luftspalt so vernetzt werden, dass eine kontinuierliche Abbildung der Läuferdrehung wie bei der FEM realisiert werden kann. Genutzt wird die Methode zur Berechnung verschiedener transienter Vorgänge, die jeweils mit FEM- und Messergebnissen verglichen werden. Weiterhin wird auf die Besonderheiten von Maschinen mit mehreren Dreiphasensubsystem eingegangen und wie diese vereinfacht bei der transienten Simulation mit Raumzeigern berücksichtigt werden können.
Aktualisiert: 2022-08-05
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Die effiziente Simulation transienter Vorgänge in großen gekoppelten Systemen ist in vielen Bereichen der Technik von großer Bedeutung. Am Beispiel von Elektroenergiesystemen wird dies besonders deutlich, wenn eine Vielzahl von Betriebsmitteln über ein Energieversorgungsnetz verbunden dynamisch miteinander wechselwirken. Um praktische Fragestellungen zu klären, die sich aus der Planung und dem Betrieb derartiger Systeme ergeben, ist eine große Zahl transienter Simulationen durchzuführen. Hieraus erwächst die Notwendigkeit effizienter Verfahren für die Durchführung derartiger Simulationsrechnungen.
In der vorliegenden Arbeit wird aus diesem Grund ein Simulationskonzept vorgestellt, mit dessen Hilfe die Recheneffizienz gegenüber herkömmlichen Berechnungsmethoden gesteigert werden kann. Zum Einsatz kommt hierfür ein eigens entwickeltes Verfahren zur Beschreibung hierarchischer Systemstrukturen, das in bisher einzigartiger Weise die Kombination mit Methoden der linearen und nichtlinearen Ordnungsreduktion ermöglicht. Es wird gezeigt, dass aus einer derartigen Verfahrenskombination zusätzliche Freiheitsgrade entstehen, die sich vorteilhaft für das Ziel einer effizienten transienten Simulation ausnutzen lassen.
Um die vorgestellten theoretischen Konzepte für die praktische Anwendung zu erschließen, wurde der für Forschungszwecke ausgelegte Simulator CoSimMA entwickelt. Die wesentlichen Gestaltungsmerkmale sowie einige Hinweise zur objektorientierten Umsetzung einer derartigen Simulationsumgebung sind in der vorliegenden Arbeit erhalten.
Zur Demonstration der Leistungsfähigkeit und Grenzen des präsentierten Ansatzes wird ein praxisorientiertes Beispielnetz mit verschiedenen Verfahrensvarianten bearbeitet. Eine kritische Betrachtung der auf diesem Weg gewonnenen Ergebnisse rundet die Darstellung ab.
Aktualisiert: 2023-03-14
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