Antriebssystem für höchste Geschwindigkeiten - Bergische ...

7. Zusammenfassung 104
fahren erzeugt. An die galvanische Trennung in der Treiberstufe und die
Spannungsversorgung des Treibers werden hohe Anforderungen gestellt.
Durch die hohe Schaltfrequenz sind hohe Schaltgeschwindigkeiten in der
Leistungsendstufe erforderlich. Der Maschinenstrom ist nicht mehr sinusförmig,
sondern enthält entsprechend der Schaltfrequenz viele Harmonische.
Die Bandbreite im Signalpfad ist auf diese hohen Frequenzen auszulegen.
Wegen der kleinen Ausgangsleistung des Pulswechselrichters und
der hohen Schaltfrequenz ist der Aufwand für den Pulswechselrichter als
hoch zu bezeichnen.
Im Unterschied zu linearen Verstärkern verursacht die hohe Schaltgeschwindigkeit
von PWM-Umrichtern Wanderwellen auf der Zuleitung der
Maschine. Dies kann zu Problemen in der Wicklungsisolation führen.
Außerdem entstehen durch die Welligkeit des Stromes Zusatzverluste in
der Maschine.
Im Gegensatz zum Pulswechselrichter kann der lineare Verstärker als Impedanzwandler
für den Stromregler aufgefasst werden. Durch den Einsatz
integrierter Schaltungen ist der Realisierungsaufwand sehr gering. In der
Maschine und im Signalpfad finden sich ausschließlich sinusförmige
Größen mit der Grundschwingung des Maschinenstromes. Die benötigte
Bandbreite im Signalpfad ist entsprechend gering.
Die Isolation der Maschinenwicklung unterliegt keiner besonderen Beanspruchung,
es entstehen keine Zusatzverluste durch Stromharmonische.
Die elektromagnetische Verträglichkeit ist ohne weitere Maßnahmen gewährleistet.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit entstand ein funktionsfähiges Antriebssystem,
das an verschiedenen Maschinentypen mit Drehzahlen bis
300.000 Umin -1 erfolgreich getestet wurde. Derart hohe Drehzahlen konnten
mit bestehenden Antriebslösungen bisher nicht erreicht werden. Die
obere Drehzahlgrenze wird bei der vorgestellten Antriebslösung derzeit
nur durch die konstruktiven Eigenschaften der Maschine vorgegeben. Die
Eigenschaften des realisierten Antriebsverfahrens ermöglichen die für
kleinere Bohrdurchmesser gewünschte deutliche Steigerung der Höchstdrehzahl
eines Bohrantriebes.
Es wurde deutlich, dass ein Antrieb für höchste Geschwindigkeiten nur
als Systemlösung sinnvoll zu konzipieren ist. Insbesondere bei der Konstruktion
der Antriebsmaschine sind die antriebstechnischen Aspekte bereits
beim Entwurf mit einzubeziehen.