Charakterisierung und Auslegung von fremderregten Synchronmaschinen als Traktionsantrieb mit Hilfe der normierten Parameterebene

Abstract:
In den neunziger Jahren haben einige Autoren gezeigt, dass sich die Drehmoment- und Leistungscharakteristik von permanentmagneterregten Synchronmaschinen durch geeignete Normierung auf nur zwei Parameter zurückführen lässt. Es wurde eine zweidimensionale Parameterebene eingeführt, in die jede permanentmagneterregte Synchronmaschine eingeordnet und so bewertet werden kann. Dadurch können insbesondere die Maximaldrehmomentkurven im Feldschwächbereich sowie der Leistungsfaktor und damit die Umrichterausnutzung anschaulich beschrieben werden. Mit diesem Hilfsmittel lassen sich Maschinenentwürfe schon im Grobentwurf schnell und einfach charakterisieren und miteinander vergleichen. In diesem Beitrag wird das Verfahren zur Anwendung auf fremderregte Synchronmaschinen erweitert. Im Gegensatz zu permanentmagneterregten Synchronmaschinen existiert bei diesen ein Freiheitsgrad mehr – so ist die Rotorerregung veränderlich und erlaubt eine bessere Anpassung des Maschinenverhaltens an das einer idealen Maschine. Es wird gezeigt, wie die Parameter der fremderregten Maschine ihre Lage in der Parameterebene beeinflussen und welche Drehmoment- und Leistungscharakteristik resultieren. Daraus werden grundlegende Aussagen zum Grobentwurf gewonnen. Abschließend wird gezeigt, wie die Parameter einer fremderregten Synchronmaschine als Traktionsantrieb eines Elektrofahrzeugs mit Hilfe der Parameterebene gewählt werden können.