Drehzahlvariable Dampfturbinenanlage mit schnelldrehender permanenterregter Synchronmaschine

Gegenstand der vorliegenden Arbeit sind Untersuchungen zum drehzahlvariablen Betrieb einer aus einer einstufigen Gleichdruckdampfturbine, einer schnelldrehenden permanenterregten Synchronmaschine und einem IGBT-Pulsumrichter bestehenden Dampfturbinenanlage kleiner Leistung. Nach einer Beschreibung der Systemkomponenten, die auch eine Diskussion der Drehzahlabhängigkeit des Turbinenwirkungsgrades umfasst, werden zunächst verschiedene kennlinienbasierte Regelungskonzepte für den Netzparallelbetrieb und den Inselbetrieb der Anlage vorgestellt, die jeweils einen Betrieb der Dampfturbine mit einer an den aktuellen Arbeitspunkt angepassten, wirkungsgradoptimalen Drehzahl ermöglichen. Als alternative Möglichkeit zur Einstellung der wirkungsgradoptimalen Turbinendrehzahl wird die Anwendung von Maximum Power Point – Suchverfahren diskutiert. Ein weiterer Abschnitt der Arbeit beschäftigt sich mit dem Betrieb der mit einem offenen Wicklungssystem ausgeführten, permanenterregten Synchronmaschine an einer dafür geeigneten Stromrichtertopologie bei hohen bis sehr hohen Drehzahlen. Die Beschreibung einer im Heizwerk Dresden-Reick errichteten Versuchsanlage sowie die Vorstellung der an dieser Anlage gewonnenen experimentellen Ergebnisse vervollständigen die Arbeit.