Versuchsanlage Asynchronmaschine

Am LSR wurde eine Versuchsanlage für 3-phasige Asynchronmaschinen errichtet, die für die Implementierung und Auswertung von regelungstechnichen Algorithmen in der Praxis konzipiert ist. Die Anlage wurde mit Standardmaschinen und Industriehardware aufgebaut und mit normkonformen Sicherheitssystemen ausgerüstet. Hochleistungsschaltmodule und Sensoren arbeiten mit einem PowerPC-basierten Hauptrechner und dem zugehörigen Echtzeit-Betriebssystem zusammen. Der Benutzer wird durch eine entsprechende Entwicklungsumgebung unterstützt. Dadurch wird die Entwicklung und Ausführung rechenintensiver Algorithmen in Echtzeit ermöglicht.

Die Anlage besteht aus einem Universalantrieb und einem konfigurierbaren Generatormodul. Der Antrieb setzt sich aus einem 7,5 kW-Käfigläufer und einem 12 kVA-Frequenzumrichter zusammen. Er kann entweder ein vorgegebenes Drehmoment liefern oder ein relevantes physikalisches System, wie z.B. eine Windkraftanlage, nachbilden. Dazu ist er über eine Drehmomentmesswelle mit dem Generatormodul gekoppelt, welches aus zwei 4 kW-Schleifringläufern aufgebaut ist. Je nach elektrischer Verschaltung im Generatormodul kann dieses wahlweise als doppeltgespeister Asynchrongenerator oder als Kaskade von zwei rotorseitig elektrisch sowie mechanisch gekoppelten Maschinen betrieben werden. Letzteres ermöglicht die Untersuchung von regelungstechnichen Methoden im Fall eines bürstenlosen, doppeltgespeisten Asynchrongenerators. Grundsätzlich wird ein Großteil der Generatorleistung direkt ins Netz eingespeist. Die verbleibende Generatorleistung wird von einem rückspeisefähigen 12 kVA-Frequenzumrichter ausgeglichen. Die Regelung des Generators (z.B. Drehzahl und Leistungsfaktor) wird durch die Leistungselektronik im Umrichter bei einer Schaltfrequenz von 16 kHz realisiert.

Hauptkomponenten:

• 4-poliger 7,5 kW-Käfigläufer mit eingebautem Geber und Bremse
• Drehmomentmesswelle
• 12 kVA-Frequenzumrichter mit eingebetteter Drehmomentregelung
• zwei 4-polige 4 kW-Schleifringläufer
• 12 kVA-Umrichter aus zwei Teilumrichtern, die über einen Zwischenkreis gekoppelt sind
• 12,5 kVA-Transformator für reduzierten Spannungsbetrieb
• Temperaturerfassung und Fremdlüftung an allen Maschinen
• PowerPC-basierter Hauptrechner mit Echtzeit-Betriebssystem