Development of simulation tool for permanent magnet synchronous machine drive in wind power applications

Abstract

Kestomagneettitahtikoneet ovat yleistymässä tuuliturbiinikäytöissä. Kestomagneettitahtikoneella on oikosulkukonetta parempi hyötysuhde ja dynaamiset ominaisuudet. Tässä työssä on kehitetty simulaattori kestomagneettitahtikonekäytölle tuulimyllysovellukseen. Simulaattori on tarkoitettu lähinnä tuulimyllysovellusten simulointiin mutta sitä voidaan käyttää myös pelkän verkkovaihtosuuntaajan toiminnan tutkimiseen. Työn teoriaosassa esitellään erilaisia tuuliturbiinikonsepteja. Sähkön laatu, yliaallot ja toiminta verkkohäiriötilanteissa määritellään ns. verkkosäännöissä. Lisäksi käsitellään kestomagneettitahtikoneen matemaattinen malli ja suoraan vääntömomentin säätöön perustuvan sähkökäytön toiminta. Simulaattori on toteutettu C-kielellä. Työssä esitellään simulaattorin rakenne sekä siihen rakennettuja tuulimyllyihin liittyviä toimintoja, kuten momenttireferenssin muodostaminen nopeuden funktiona, kentänheikennys sekä harmonisten laskenta. Yksi tärkeimmistä asioista on käytön toiminta jännitedipeissä ja verkon tukeminen. Työn kokeellinen osa on painottunut esittelemään toimintaa verkkohäiriötilanteissa. Simulointituloksia symmetrisestä ja epäsymmetrisestä jännitedipistä verrataan tehdasolosuhteissa mitattuihin tuloksiin.