Analytische Modelle der Synchronmaschine mit Berücksichtigung der Sättigung und Stromverdrängung

Die Synchronmaschine zählt zu den wichtigsten elektromechanischen Wandlern. Neben ihrem Einsatz als Generator wächst auch ihre Relevanz als Antrieb, z.B. in der Elektromobilität. Eine genaue Modellierung der Synchronmaschine ist für die Vorhersage ihres Verhaltens entscheidend. Auch wenn die Bedeutung der Simulationen mit numerischen Verfahren, wie beispielsweise der Finite-Elemente-Methode (FEM), steigt, ist weiterhin eine genaue analytische Modellbildung sehr wichtig, insbesondere in Simulationen, in denen die Synchronmaschine nur ein Teilsystem darstellt.

In dieser Arbeit werden analytische Modelle der fremderregten Synchronmaschine behandelt, mit denen das stationäre und dynamische Verhalten der Synchronmaschine besser nachgebildet werden kann: Zunächst wird das zeitabhängige Maschinenmodell, das die Klemmengrößen der Synchronmaschinen direkt verwendet, hergeleitet und als zweites analytisches Modell das Zweiachsenmodell nach Park, bei dem das Maschinenverhalten durch transformierte Größen abgebildet wird. Neben der Einbeziehung des Einflusses der Eisensättigung in die analytischen Modelle, liegt ein weiterer Fokus dieser Arbeit auf der Berücksichtigung der Stromverdrängung in den Dämpferstäben. Darüber hinaus wird ein analytisches Maschinenmodell derart erweitert, dass die Stromverteilung in den Dämpferstäben simuliert und der Einfluss der Induktivitätsoberwellen berücksichtigt werden kann.