Generator-Umrichter-Prüfstand - GeCoLab

zur Untersuchung elektrischer Energiewandler in Antriebssträngen


Die experimentelle Untersuchung von elektrischen Maschinen und Umrichtern in der MWKlasse ist aufwendig, und in der Industrie fehlen häufig für langfristige und tiefgreifende Arbeiten verfügbare Versuchskapazitäten. Der durch eine Förderung des BMWi realisierte Universalprüfstand ermöglicht die Untersuchung stationärer und dynamischer Eigenschaften elektrischer Maschinen und Umrichter inklusive der Umrichter-Maschine-Wechselwirkungen.

GeCoLab Versuchseinrichtung mit Spannfeld, elektrischen Maschinen und Anschlussfeld

Die Entwicklung von Großmaschinen und zugehöriger Umrichter ist trotz jahrzehntelanger Erfahrungen auf dem Gebiet noch längst nicht abgeschlossen. Dies liegt u.a. daran, dass sich die Anforderungen ändern und die eingesetzten Materialien und elektronischen Bauteile kontinuierlich weiterentwickelt werden. Hinzu kommt die stetige Forderung nach verbesserter Wirtschaftlichkeit bei erhöhtem Wirkungsgrad oder erhöhter Zuverlässigkeit. Mit dem Generator-Umrichter-Prüfstand (GeCoLab) können nun sowohl konventionelle als auch innovative Umrichter- und Generatorkonzepte einschließlich der umrichternahen Regelung und Methoden zum Filterdesign eingehend erforscht werden. Dies beinhaltet Untersuchungen zur Dynamik und Systemstabilität, zur stationären und transienten thermischen Belastung, zu verschiedenen Methoden der Netzeinspeisung und Regelung sowie zum Verhalten bei Netzfehlern wie z.B. Spannungseinbrüchen, Phasenkurzschlüssen oder Erdschlüssen. Mit dem Prüfstand wird weiterhin die Erforschung von Wechselwirkungen zwischen Umrichter und Generator und deren Einfluss auf andere Anlagenkomponenten wie Lager und Getriebe ermöglicht. Als Beispiele seien hier die Auswirkungen von Oberschwingungen im Stromverlauf, zusätzliche Erwärmung, lokale Sättigungseffekte sowie Lagerspannungen und Lagerströme genannt. Die erzielten Ergebnisse erlauben wiederum eine verbesserte Validierung von Berechnungsprogrammen, Diagnoseverfahren und erweiterten Simulationsmodellen für elektrische und betroffene mechanische Komponenten, um den eingangs genannten Anforderungen in der Entwurfsphase gerecht zu werden.
Ausgestattet ist der Universalprüfstand mit zwei 690V-Maschinen von 1,2 bzw. 2 MW mit jeweils zugehörigen Umrichtern sowie einer umrichterbasierten Netznachbildung mit 4,4 MVA, die eine freie Einstellung von der Netzfrequenz, einer Unsymmetrie oder von Harmonischen in der Netzspannung ermöglicht.

Systemschaltbild Systemschaltbild des Universalprüfstands - GeCoLab

Leibniz Universität Hannover
Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik – Fachgebiet Elektrische Maschinen und Antriebe
Dr.-Ing. Jörn Steinbrink
steinbrink@ial.uni-hannover.de
Telefon 0511 762-2864