Browsing by Author "Niiranen, Jouko"

Filter results by typing the first few letters
Now showing 1 - 14 of 14
  • Syklokonvertterikäytön tahtikonemallin parametrien adaptiivinen määritys sumealla logiikalla ja neuroverkolla
    (1996) Virta, Pia
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Anturittoman syklokonvertteri-tahtikonekäytön toiminnan tarkastelu
    (1999) Sinkkonen, Sirpa
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Tässä työssä tarkastellaan tahtikoneen anturitonta ohjausta varten tehtyjä ratkaisumalleja. Antureilla tarkoitetaan tässä tapauksessa nopeus- ja asentokulma-antureita. Jotta moottorin säätö voidaan toteuttaa, tarvittava informaatio eri suureiden oloarvoista on pystyttävä selvittämään mitattavissa olevien suureiden ja koneparametrien avulla. Työssä on tutkittu ja simuloitu tarkemmin kulma-anturitonta ja täysin anturitonta tahtikone-syklokonvertterikäyttöä. Kulma-anturiton käyttö perustuu roottorin asentokulmaestimaatin laskentaan. Säätö vastaa muilta osiltaan perinteistä kaksiakselimalliin pohjautuvaa vektorisäätöä. Vuoestimaattia ei tosin voida laskea mitattuja staattorivirtoja ja koneparametrejä käyttäen, vaan on käytettävä jännitemallia eli integroitava mitattuja staattorijännitteitä. Asentokulmaestimaatti lasketaan vuoestimaatin, mitattujen virtojen ja koneparametrien avulla. Laskennassa käytetään hyväksi kaksiakselimallin yhtälöitä. Täysin anturittomassa käytössä ei asentokulman oloarvoa pyritä selvittämään. Ohjaus toteutetaan staattorivuon mukana pyörivässä koordinaatistossa. Jotta koneen nopeutta pystyttäisiin säätämään, on nopeudelle kuitenkin laskettava estimaatti. Se pystytään laskemaan jännitemallilla ratkaistujen vuoestimaattien ja niiden derivaattojen avulla. Vuosäätäjää järjestelmässä ei ole. Tehdyt toiminnan tarkastelut osoittavat, että suurin anturittomien käyttöjen ongelma on nimenomaan pienet nopeudet, jolloin estimaatteja ei saada tarpeeksi tarkoiksi. Tämä ongelma on kuitenkin ratkaistavissa. Simulointituloksien mukaan ainakin käsitellyllä kulma-anturittomalla käytöllä päästään laivakäyttöjen vaatimaan tarkkuuteen.
  • Kolmitaso-verkkovaihtosuuntaajan ohjausmenetelmien vertailu
    (2002) Malinen, Ismo
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Tässä tutkimuksessa on ollut tavoitteena tutkia erilaisia säätömenetelmiä jännitevälipiiri-verkkovaihtosuuntaajan toteuttamiseksi tahtikonekäytöissä. Tutkittavat säätömenetelmät ovat skalaarisäätö, vektorisäätö, loistehosäätö ja DTC- säätö (Direct Torque Control eli suora momenttisäätö). Skalaari- ja vektorisäädössä käytetään sini-kolmiovertailua, loistehosäädössä käytetään vakiomodulointikuviota ja DTC-säädössä ei voida erottaa ulompaa säätöä ja modulaattoria toisistaan. DTC-säädössä säädettävinä suureina ovat virtuaalimomentti ja -vuo. Tutkimuksen lähtökohtana on ollut löytää mahdollisimman yksinkertainen toteutettavissa oleva verkkovaihtosuuntaaja käytännön toteutukseen. Säätömenetelmät on rakennettu C-ohjelmointikieltä käyttävään simulaattoriin, jonka jälkeen niitä on simuloitu ja vertailtu keskenään. Ensisijaisena vaatimuksena oli verkkovaihtosuuntaajan aiheuttamien verkkovirran harmonisten esiintyminen. Toinen yhtä tärkeä vaatimus oli verkkovaihtosuuntaajan käyttäytyminen erilaisissa muutostilanteissa. Kolmantena tavoitteena oli pitää välipiirijännite välillä ±15%:a nimellisarvostaan hetkellisissä muutostilanteissa.
  • Syklokonvertterikäyttöjen jännitesärön arvioiminen laivaverkossa
    (1993) Koukkari, Juha
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Kolmitasoisen verkkovaihtosuuntaajan aiheuttamat harmoniset yliaallot
    (1999) Hyvärinen, Ari
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Sähköverkon jännitteen jatkuva säröytyminen johtuu pitkälti epälineaaristen kuormien synnyttämistä virta- ja jänniteyliaalloista. Epälineaarisella kuormalla tarkoitetaan sähköverkkoon liitettyä laitetta, jonka verkosta ottaman tai siihen syöttämän virran käyrämuoto ei seuraa jännitteen käyrämuotoa. Tällaisia laitteita ovat mm. tasasuuntaajat sekä hitsauslaitteet. Yliaallot aiheuttavat lähes poikkeuksetta ongelmia tai häiriötoimintoja sähköverkkoon kytketyissä laitteissa sekä itse sähköverkossa. Syntyvien yliaaltojen suuruuteen voidaan vaikuttaa korvaamalla perinteinen tasasuuntaaja verkkovaihtosuuntaajalla. Tällöin voidaan tasasuuntauksen lisäksi syöttää työkoneesta jarrutustilanteessa vapautuva energia takaisin sähköverkkoon. Lisäksi verkkovaihtosuuntaajaa voidaan käyttää loistehon kompensointiin. Asiakkaan liityntäpisteessä esiintyvien yliaaltojen rajoittamiseksi on julkaistu monia kansallisia ja kansainvälisiä standardeja. Näiden välillä esiintyy poikkeavuuksia mm. yksittäisten yliaaltojen ja kokonaissärön suuruuksissa, tutkittavassa taajuusalueessa sekä yleisissä määrittelyissä. Lisäksi asiakkaalla saattaa olla omat, paljon standardeja tiukemmat vaatimukset harmonisten yliaaltojen suhteen. Tässä työssä on tarkasteltu yliaaltoja yleisesti; on kuvattu niiden syntyä ja vaikutuksia. Työssä on perehdytty myös yliaaltoihin liittyvään laskentaan sekä joihinkin niitä rajoittaviin standardeihin, jotka ovat voimassa keskijännitealueella. Lisäksi on esitelty taajuusmuuttaja, verkkovaihtosuuntaaja sekä virtasuodattimet työn kannalta tarpeellisessa laajuudessa. Tarkastelujen pohjalta on luotu komponenttikohtaiset laskentamallit tehdasverkkoon liitetyille komponenteille. Näiden avulla on laadittu malli, jonka avulla saadaan laskettua kolmitasoisen keskijännitealueella toimivan verkkovaihtosuuntaajan tuottamat harmoniset virta- ja jänniteyliaallot missä tahansa osassa tehdasverkkoa. Sama malli on toteutettu myös C++-kielisenä ohjelmana.
  • Taajuusmuuttajan lähtösuodon tutkiminen kahdessa suurnopeusoikosulkumoottorikäytössä
    (2004) Eskola, Ville
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Työssä tutkitaan simuloimalla taajuusmuuttajan passiivisen lähtösuodon vaikutusta kahteen suurnopeusoikosulkumoottorikäyttöön. Työn alussa esitetään oikosulkumoottorin ja jännitevälipiirillisen taajuusmuuttajan rakenteet sekä pulssinleveysmoduloinnilla tuotetun lähtöjännitteen sähkökäytölle aiheuttamat ongelmat. Lähtökuristimelle ja suurnopeusoikosulkumoottorille esitetään työssä mallit, jotka ottavat huomioon suuren taajuuden aiheuttaman virranahdon. Samoin esitetään mallien toteuttaminen Matlabin Simulink-ympäristössä. Simuloinneissa tutkitaan lähtökuristimen ja työssä mitoitettujen LC-suotimien vaikutusta moottorien virtalämpö- ja rautahäviöihin. Tutkittavat moottorit ovat luonteeltaan hieman erilaisia, mikä tulee hyvin esille simuloinneissa. Kun moottoreita kuormitetaan nimellisellä momentilla ilman lähtösuotoa, on pienempi hajainduktanssisen moottorin virran särö lähes kaksinkertainen verrattuna suurempihajainduktanssisen moottorin virran säröön. Suuri moottorivirran särö aiheuttaa ylimääräistä lämpenemistä ja alentaa moottorin kuormitettavuutta. Simulointien perusteella pieni hajainduktanssisen moottorin häviö saadaan minimoitua sopivalla lähtökuristimella, mutta suurempi hajainduktanssinen moottori vaatii häviöiden pienennykseen LC-suotimen. Kuristin pienentää virran säröä molemmissa moottoreissa, mutta kuristimen jännitealenemasta johtuva virran perusaallon kasvu lisää virtalämpöhäviöitä. Mitoittamalla moottorit nimellispisteessä alemmalle jännitteelle voidaan molempien moottorien virran säröä ja häviöitä pienentää lähtökuristimella ilman virtalämpöhäviöiden kasvua.
  • Keynote presentation: Recent trends in variable speed wind turbine drives
    (2008) Niiranen, Jouko
     A4 Artikkeli konferenssijulkaisussa
  • Sähkökäytön nopeussäädön mallintaminen ja virittäminen valssainsovelluksissa
    (2005) Huikuri, Marko
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Tässä diplomityössä on kehitetty simulointimalli sähkökäytölle, jossa on suora vääntömomenttisäätö (DTC). Sähkökäytön malli voidaan jakaa kolmeen osaan: nopeussäätöön, suoran vääntömomenttisäädön ja moottorin yhdistettyyn malliin ja mekaniikkamalliin. Työn pääpaino on nopeussäädössä ja erityisesti sen PID-säätäjässä. Valssainsovelluksissa hankalien vääntövärähtelyjen vaimentamiseksi tarvitaan nopeussäätöön FIR- ja IIR- suodattimet. Simulointimallin suoran vääntömomenttisäädön toteutus perustuu vääntömomentin muutosnopeuden rajoittamiseen. Valssainten monimutkaisuuden vuoksi tämän työn mekaniikkamalli voi sisältää 12 hitausmomenttia ja näiden väliset joustavat akselit, vaimennukset ja mahdolliset välykset. Työssä selvitetään myös PID-säätäjän parametrien virittämistä Ziegler-Nicholsin taajuusvaste- ja reletakaisinkytkentämenetelmillä samoin kuin Monte Carlo -simuloinnilla. Havaitaan, että reletakaisinkytkentämenetelmällä voidaan selvittää mekaniikan alimmat ominaistaajuudet. Käytettävissä on ollut ABB:n kehittämä kehittyneempi simulointimalli suoralle vääntömomenttisäädölle, jonka tuloksia verrataan työssä kehitetyn simulointimallin tuloksiin. Tulokset vastaavat hyvin toisiaan siitä huolimatta, että ABB:n DTC-mallin tuloksissa on hystereesivärähtelyjä, jotka puuttuvat yksinkertaisemman mallin tuloksista. Myös kentänheikennysalueella toimittaessa syntyy eroja staattorivuon muutosnopeuden rajoituksen vuoksi. Työssä tehtiin vertailu yksinkertaisemman simulointimallin antamien tulosten ja mittauslaitteistolla saatujen tulosten välillä. Tulokset olivat nopeussäätäjän osalta yhteneväiset. Mitatuissa tuloksissa esiintyi enemmän värähtelyjä kuin simuloinneissa saaduista tuloksista. Suurempitaajuiset värähtelyt selittyvät mittauslaitteiston mekaniikan tuntemattomilla parametreillä. Simulointimallilla selvitettiin, auttaako vääntömomenttiohjearvon suodattaminen vähentämään kuorman värähtelyjä. Samalla etsittiin Monte Carlo -simuloinnilla optimaalinen aikavakio ja optimaaliset PI-säätäjän parametrit kyseiselle vääntömomenttiohjeen suodatusaikavakiolle. Tulosten perusteella vääntömomenttiohjeen suodattamisesta voi olla hyötyä, jos mekaniikka ei ole liian jäykkää. Yleispätevää sääntöä suodatuksen hyödyllisyydestä ei tullut ilmi, vaan hyödyllisyyden havaittiin riippuvan käytetystä mekaniikasta.
  • Taajuusmuuttajan maasulun mallintaminen
    (2001) Palomäki, Jukka
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
    Nykyiset taajuusmuuttajan maasulkusuojat toimivat usein epäluotettavasti. Taajuusmuuttajan tasa- ja vaihtosuuntaaja tuottavat huomattavan suuren yhteismuotoisen jännitteen, joka aiheuttaa moottorikaapelin hajakapasitanssin kautta maahan kulkevia varausvirtoja. Varausvirrat häiritsevät sekä käyttömaadoitetussa että käyttömaadoittamattomassa verkossa maasulkusuojia aiheuttaen näiden virhetoiminnan. Työssä mallinnetaan taajuusmuuttaja yksivaiheisena sijaiskytkentänä, josta voidaan laskea yhteismuotoiset jännitteet ja virrat eri verkon osissa. Malli perustuu uuteen tapaan jakaa virrat ja jännitteet yhteis- ja eromuotoisiin komponentteihin. Komponenttiesitys soveltuu paremmin taajuusmuuttajan jännitteiden ja virtojen esittämiseen kuin perinteinen nolla-, myötä- ja vastakomponenttiesitys. Mallissa huomioidaan sekä kuusipulssisen diodi- ja tyristoritasasuuntaajan että vaihtosuuntaajan eri modulaattorivaihtoehtojen yhteismuotoiset jännitteet. Työssä on lopuksi tutkittu kahden maasulkusuojausmenetelmän toimintaa käyttäen apuna kehitettyä taajuusmuuttajan yhteismuotoista sijaiskytkentää ja taajuusmuuttajan yhteismuotoisia jännitteitä. Teoriaa verrataan käytännön mittaustuloksiin.
  • Invertterin tehoasteen epäideaalisuuksien mallintaminen suorassa momenttisäädössä
    (1995) Mustonen, Matti
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Erään sähkölaitteita valmistavan tuotantorakennuksen sähköasennusjärjestelmä ja sen dokumentoinnin kehittäminen
    (1996) Porola, Janne
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Pakkokommutoivan pulssitasasuuntaajan mitoitus ja konstruointi laboratoriotyökäyttöön
    (1980) Niiranen, Jouko
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Syklokonvertterikäytön oikosulku-, maasulku- ja ylikuormitussuojaus
    (1995) Vainiomäki, Ismo
     Helsinki University of Technology | Master's thesis
  • Kolmitasoinvertterin tehoasteen oikosulkusuojaus
    (1996) Martelin, Marcus
     Helsinki University of Technology | Master's thesis