486 Wissenschaft Bahnenergieversorgung 118 (2020) Heft 12 Subtransientes Maschinenmodell mit bezogenen Parametern für Einphasenschenkelpolmaschinen Alexej Halank, Erlangen; Arnd Stephan, Dresden Die dynamische Abbildung von Einphasensynchronmaschinen für Stabilitätsuntersuchungen findet in der Fachliteratur kaum Beachtung. Zwar existiert ein validiertes dynamisches Modell unter Verwendung absoluter Parameter, allerdings sind eben jene Parameter nur durch detaillierte Konstruktionseigenschaften zu ermitteln, welche in der Praxis kaum bekannt sind. Es wird erstmalig ein Modell vorgestellt, welches mit bezogenen Parametern arbeitet, die direkt durch Messungen nach einschlägigen Regelwerken ermittelt werden können. Sub-transient machine model with related parameters for single-phase salient pole machines The dynamic modeling of single-phase synchronous machines for stability studies is hardly considered in the specialist literature. A validated dynamic model using absolute parameters does exist, but those parameters can only be determined through detailed construction properties that are hardly known in practice. For the first time, a model is presented that works with related parameters that can be determined directly by measurements according to relevant regulations. Modèle de machine sub-transitoire avec paramètres correspondants pour machines monophasées à pôles saillants La modélisation dynamique de machines synchrones monophasées pour les études de stabilité n’est quasiment jamais évoquée dans la littérature spécialisée. Un modèle dynamique validé utilisant des paramètres absolus existe, mais ceux-ci ne peuvent seulement être déterminés que par les propriétés de construction détaillée pratiquement quasiment inconnues. Pour la première fois, un modèle est présenté qui fonctionne avec des paramètres qui peuvent être déterminés directement par des mesures en accord avec les règlementations pertinentes. 1 Einführung Die Energieversorgung elektrischer Vollbahnen in Deutschland wird in der Regel mit Einphasen-Wechselstrom der Frequenz 16,7Hz realisiert. Dazu kommen zum überwiegenden Teil einphasige Schenkelpolsynchronmaschinen zum Einsatz. Bezüglich der Stabilitätsuntersuchungen in Elektroenergienetzen werden Simulationen im transienten Zeitbereich durchgeführt. Dafür ist die Modelldarstellung im d/q-Koordinatensystem zu wählen, welche im Jahre 1929 für Drehstrommaschinen von Robert H. Park entwickelt wurde. Die Einphasenmaschine wird in der Literatur vereinfachend als Sonderform der Dreiphasenmaschine bei unsymmetrischer Last aufgefasst. Der Begriff Äquivalente Dreiphasenmaschine [1] beschreibt eine Dreiphasenmaschine unter zweiphasiger Last, welche an ihren belasteten Klemmen das Verhalten einer Einphasenmaschine aufweist. Die Einphasenmaschine wird in der Fachliteratur somit vereinfachend als Sonderform der Dreiphasenmaschine bei unsymmetrischer Last aufgefasst. 1992 wurde in [1] das dynamische Maschinenmodell der äquivalenten Einphasenmaschine unter Verwendung sogenannter „absoluter“, also einheitenbehafteter, Parameter entwickelt. Die Modellmaschine wurde in einer Simulation mit einem Drehstrommotor als Umformer gekoppelt. Das entstandene Umformermodell wurde mit realen Messungen einer rückspeisenden Lokomotive validiert. Für die Parametrierung dieses Modells werden „absolute“ Parameter benötigt, die nur aus Konstruktionsunterlagen berechnet werden können. Eine Anwendung der Norm EN60034-4 [2], die sich mit der Parameterermittlung von Drehstrommaschinen durch Messungen befasst, ist nicht möglich. Hierfür wird ein Modell mit bezogenen Parametern benötigt, welche sich auf zu definierende Bezugsgrößen beziehen und einheitenlos sind. Dieses Modell ist aufgrund diverser Herausforderung hinsichtlich konstruktiver Unterschiede in der Maschinentheorie und Umrechnung der Statorspannungsgleichungen bisher nicht in einer ausreichenden Modellgüte existent. In der englischsprachigen Fachliteratur werden
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