Die asynchrone Erregermaschine als Erregereinrichtung für Generatoren kleiner und mittlerer Leistung

Durch die Energiewende und den damit verbundenen Ausbau erneuerbarer Energiequellen, ändert sich die Betriebsweise klassischer Turbogeneratoren. Die Systeme müssen vermehrt an- und abfahren und auf Lastwechsel reagieren. Darüber hinaus gewinnt die Blindleistungskompensation im deutschen Hochspannungsnetz mehr und mehr an Bedeutung und damit auch der Einsatz von fremderregten Synchronmaschinen als Phasenschieber.

Die vorliegende Arbeit behandelt daher ein neues Konzept zur Erregung klassischer Generatoren. Mit Hilfe einer Asynchronmaschine ist es möglich, auch bei Stillstand des Turbosatzes, einen Erregerstrom bürstenlos bereitzustellen. Dies ist ein Vorteil im Vergleich zu klassischen bürstenlosen Erregersystemen. Turbosätze und Phasenschieber sind dann in der Lage als Stromrichtermotor aus dem Stillstand heraus anzufahren.

Zur dynamischen Untersuchung des Gesamtsystems wird ein neuartiges Mehrmaschinenmodell erstellt, bei dem die Erregereinrichtung als detailliertes Maschinenmodell hinterlegt wird. Dies ist eine Weiterentwicklung im Vergleich zu kommerzieller Software, die das Erregersystem häufig nur als Spannungsquelle nachbildet. Das in dieser Arbeit entwickelte Mehrmaschinenmodell bietet dagegen die Möglichkeit, Ströme und Spannungen in allen Komponenten eines Turbosatzes zu berechnen und ist durch seinen modularen Aufbau leicht erweiterbar. Eine Berechnung verschiedener schwerer Störfälle in Generatornähe sowie ein Vergleich mit typischen Erregersystemen führt zu dem Schluss, dass das in dieser Arbeit vorgestellte neue Erregerkonzept alle Anforderungen erfüllt.Abschließend wird mit dem Mehrmaschinenmodell der Startvorgang eines Turbosatzes untersucht. Dabei werden sowohl verschiedenen Umrichtersysteme als auch Regelverfahren verwendet.