Tehomittaukset ja tehonkulutuksen säätäminen nollaenergiatalo- emulaattorissa.

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2013-06-10
Major/Subject
Bioniikka
Mcode
S3006
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka
Language
en
Pages
83+6
Series
Abstract
Tässä diplomityössä suunniteltiin ja toteutettiin LabVIEW ohjelma nollaenergiatalo-emulaattorin tehobalanssin mittaukseen ja kontrollointiin. Ohjelma on kehitetty osaksi Aaltoyliopiston Energiatekniikan laitoksen nollaenergiataloemulaattori projektia, jossa tutkitaan tuuli- ja aurinkoenergian hyödyntämistä ja ominaisuuksia nollaenergiataloissa Suomen olosuhteissa. Työn teoriaosassa tutkittiin nollaenergiatalon yleisiä sekä tälle emulaattori projektille ominaisia ominaisuuksia, joiden perusteella suunniteltiin tarvittavat mittaukset sekä vaatimukset toteutettavalle ohjelmistolle. Nollaenergiatalon energiabalanssin mittauksessa tarvitaan tarkkaa tietoa sähkötehosta eripuolilla järjestelmää pitkältä aikaväliltä, sekä mahdollisuutta säätää emulaattorin tehonkulutusta vastaamaan simuloidun nollaenergiatalon kulutusta. Kehitetty ohjelma kykenee mittaamaan sähkötehoa (pätö-, lois- ja näennäisteho) emulaattorisysteemin seitsemässä mittapisteessä, joiden perusteella nollaenergiatalon tehobalanssi pystytään määrittelemään. Lisäksi pisteistä voidaan mitata jännite, virta sekä taajuus. Ohjelma käyttää analogista jännitelähdettä tuottamaan kontrollisignaalin emulaattorijärjestelmälle, jonka avulla ohjataan tehonkulutus vastaamaan haluttua arvoa. Koska emulaattori on tarkoitettu tutkimuskäyttöön, on mittausdatan visualisointi ja tallentaminen tärkeä osa ohjelmaa. Ohjelma tarjoaa kolme vaihtoehtoista tapaa esittää mittausdata käyttäjälle. Ensimmäinen vaihtoehto tarjoaa yksityiskohtaiset tiedot kaikista mittauksista järjestelmässä ja on tarkoitettu emulaattorin toiminnan tarkasteluun. Toisessa vaihtoehdossa tehobalanssin kannalta oleelliset mittaukset esitetään yhdessä emulaattorin kokonaiskuvan kanssa, jolloin emulaattorin tehobalanssia voidaan seurata yleisemmässä muodossa. Kolmas vaihtoehto tarjoaa välimuodon, jossa tärkein data esitetään kuvaajina, jolloin käyttäjä pystyy tarkastelemaan emulaattorin toimintaa pidemmällä aikavälillä. Lisäksi kaikki mitattu data tallennetaan selkeään muotoon tulevaa analyysiä varten.

A zero net energy building (ZNEB) is concept that aims realize a building that can generate its own power using renewable energy sources thus drastically lowering its environmental impact compared to a conventional building. In this master’s thesis a LabVIEW based measurement and control program called MCVL was designed for a zero net energy building emulator. The theory behind ZNEB was studied in order to derive the requirements for the MCVL program including the features and implications that the emulation approach induces. The MCLV program was required to communicate with the Energy Monitor used for the power measurements and the USB-3101 analogue output device used to create a control signal for the Smart Load controlling the emulator’s power consumption. The measurements included in the emulator system were active, reactive and apparent power accompanied with voltage, current and frequency measurements. The MCVL includes a user interface and visualization requirements that were fulfilled with monitor setup detection leading to two different presentation options. The measured data can be presented in three different formats from witch the user can choose the appropriate one based on the situation The MCVL program is able to measure power and additional information in seven measurement points throughout the emulator system creating an informative representation of the power balance in the emulator system. The program offers three different visualization schemes that serve different purposes. There is a detailed view for comprehensive information, a graph view for studying the power balance history and a visual view for audience less familiar with the system. In addition the MCVL program also includes data logging functionalities that store the measured data with precision and great readability for later analysis.
Description
Supervisor
Sepponen, Raimo
Thesis advisor
Linnavuo, Matti
Keywords
power measurements, load control, zero net energy building, data visualization, tehonmittaus, tehon kulutuksen säätäminen, LabVIEW, nollaenergiatalo, ZNEB, datan visualisointi
Other note
Citation