Utilization of digital twin for customer tailored variable speed drive

Loading...
Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis

Date

2023-10-09

Department

Major/Subject

Sustainable Energy Systems and Markets

Mcode

ELEC3048

Degree programme

Master's Programme in Advanced Energy Solutions

Language

en

Pages

84

Series

Abstract

The modern industrial sector is seeing greater emphasis on the personalization of products on a large scale combined with shortening product lifecycles which requires their production methods to change on short notice to be able to accommodate the changing requirements for of their products. Digitalization is one way to provide a solution to fulfilling the rapidly changing situation via the use of a digital twin model, which is a virtual mirror image of a physical product or system. Digital twin provides the means for quick changing of design while simultaneously providing updated instructions for manufacturing and maintenance. This thesis explores the potential of utilizing a digital twin model for the purpose of designing variable frequency converters based on customer requirements in the form of a digital cabinet model. In the thesis, three different cases are considered, where each case focuses on a different aspect of the design process. Two cases focus on the modification of electrical circuits and then the process of implementing the changes into the digital twin model. The final case considers the creation of a 3D digital cabinet line-up consisting of multiple cabinets. Based on the three case studies, it was determined that affecting change on a digital cabinet model is practical and faster when working on established design surface with electrical components, but working on less common surfaces with rarer parts is a time-consuming process that provides little benefit. Furthermore, the creation of a 3D digital cabinet line-up is impractical with the current models available and should be reconsidered in the future when adequate models become available for use.

Moderni teollinen sektori kokee kasvavaa tarvetta tuottaa personalisoituja tuotteita, joilla on jatkuvasti lyhentyvät elinkaaren odotteet, laajalla mittakaavalla ja lyhyellä aikavälillä, jotta he voivat vastata nopeasti muuttuvaan tilaus ilmapiiriin. Digitalisaatio tarjoaa mahdollisuuden tähän käyttämällä digitaalista kaksosta, joka virtuaalinen peilikuva fyysisestä laitteesta tai järjestelmästä. Digitaalinen kaksonen tarjoaa työkalut, joilla voi nopeasti muuttaa tuotteen suunnitelmaa ja samalla tarjota uudet ohjeet muutetun tuotteen valmistamiseen ja huoltoon. Tämä diplomityö tutkii digitaalisen kaksosen tuomaa potentiaalia asiakas vaatimusten perusteella suunniteltujen taajuusmuuttajien suunnittelu prosessissa käyttämällä digitaalista versiota suunnitellusta kaapista. Diplomityössä toteutetaan kolme eri tutkimusta, joista jokainen tutkii suunnittelutyötä eri näkökulmasta. Kaksi tutkielmaa tarkastelevat sähköpiirin muuttamista, ja miten tehdyt muutokset tuodaan esille digitaalisessa kaapissa. Kolmas tutkielma keskittyy 3D kaappilinjaston toteuttamiseen, joka koostuu useasta erilaisesta kaapista. Kolmen toteutetun tutkielman perusteella voidaan todeta, että digitaalisen kaapin muokkaaminen elektronisilla osilla on nopeampaa ja käytöllistä, kun työskennellään hyvin määritetyillä työskentely tasoilla. Mutta, työskentelyn siirtyessä huonommin suunnitelluille pinnoille, kasvaa työn määrä nopeasti tarjoamatta suurta lisä hyötyä verrattuna vaihtoehtoisiin toiminta tapoihin. 3D kaappi linjastojen rakentaminen ei myöskään ole kannattavaa olemassa olevien mallien perusteella. Tulevaisuudessa, kun mallit parantuvat ja tulevat käyttökelvollisiksi, kannattaa tätä kysymystä tutkia uudelleen.

Description

Supervisor

Kyyrä, Jorma

Thesis advisor

Puranen, Pasi

Keywords

digital twin, frequency converter, 3D modelling, digital cabinet

Other note

Citation