Modellierung eines kinetischen Energiespeichersystems für unterbrechungslose Stromversorgungen

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Herleitung eines dynamischen Modells für das Laden und den Standby-Betrieb eines kinetischen Energiespeichers. Das betrachtete Gesamtsystem besteht aus zwei sehr ähnlich aufgebauten Wicklungssystemen, wobei in dieser Arbeit nur das für die betrachteten Betriebszustände benötigte System beschrieben wird. Dieses Wicklungssystem besteht aus einem Motorteil, welcher wie eine Asynchronmaschine mit Kurzschlusskäfig aufgebaut ist, und einem Erregerteil, welcher den Motorteil mit Energie versorgt. Für die Modellierung wird die Theorie der Verteilungsfunktionen für Wicklungen verwendet. Diese bietet eine einfache Möglichkeit zur Bestimmung der Selbst- und Kopplungsinduktivitäten der Wicklungen.<br />Außerdem wird der Einfluss der Schrägung des Stators bzw.<br />Kurzschlusskäfigs auf die Systemzustände und das elektrische Moment analysiert. Die Simulationsergebnisse zeigen das dynamische Verhalten der Teilsysteme und des gesamten kinetischen Energiespeichers für die beiden betrachteten Betriebszustände.<br />

The present diploma thesis deals with the development of a dynamic model for the loading and standby mode of a kinetic energy storage module. The considered system consists of two similarly constructed coil systems, whereas only the coil system relevant for this work will be described in more detail. This coil system consists of an engine part, which is constructed in the form of an asynchronous machine with a squirrel cage, and an exciter part, which supplies the engine part with energy. The theory of winding functions is used to model the winding systems of the kinetic energy storage module. This theory provides a simple possibility to systematically determine the self- and coupling-inductances. Simulation studies are conducted to evaluate the influence of the skewing angle of both the stator and the squirrel cage on the system states and the electric torque. Furthermore, simulation results show the dynamic behavior of the subsystems and of the overall kinetic energy storage system for the considered operating modes.