Kaksikäämikone redundanttisessa taajuusmuuttajakäytössä
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2018-05-14
Department
Major/Subject
Electrical Power and Energy Engineering
Mcode
ELEC3024
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
fi
Pages
63
Series
Abstract
Redundanttisella monivaihekonekäytöllä voidaan lisätä esimerkiksi propulsiojärjestelmien viansietokykyä. Kaksikäämikone on kuusivaiheinen monivaihekone, jossa on kaksi kolmivaihekäämiryhmää. Käämiryhmien välisen magneettisen kytkeytymisen seurauksena käämiryhmät indusoivat toisiinsa rippelijännitteen. Kahden itsenäisen taajuusmuuttajan tiedetään aiheuttavan huomattavasti korkean taajuuden virtayliaaltoja kaksikäämikoneeseen. Tämä johtuu indusoituvan rippelijännitteen aiheuttamasta säätöjen ristikkäiskytkeytymisestä. Tämä kytkeytyminen on yleensä otettu huomioon monimutkaisilla säätöratkaisuilla. Tässä työssä esitetty yksinkertainen menetelmä poistaa säätöjen kytkeytymisen automaattisesti. Käytettäessä virtaestimaattia säädössä mitatun virran sijaan, taajuusmuuttajat näkevät vain syöttämänsä virran eivätkä huomaa toisen käämiryhmän yliaaltoja. Mittauksilla osoitettiin, ettei virtaestimoitu erillissäätö aiheuta vääntömomenttirippeliä, ylimääräisiä staattorivirran yliaaltoja eikä ylimääräisiä jännitepiikkejä. Erillissäädöllä ei kuitenkaan voida kompensoida koneen itsensä aiheuttamia matalan taajuuden yliaaltoja. Simuloinneilla todettiin, että kyseisiä yliaaltoja voidaan pienentää jänteistyksellä, mutta tällöin kasvatetaan käämiryhmien välistä magneettista kytkeytymistä. Virtaestimoidun erillissäädön virtamallin dynamiikka on heikentynyt johtuen magneettista kytkeytymistä kuvaavien termien puuttumisesta säädöstä. Virtamallin puutteista ja matalilla nopeuksilla jännitemallin yleisestä heikkoudesta johtuen, erillissäädön dynamiikka kärsii pienillä kierrosnopeuksilla. Erillissäädön yksinkertaisuus tekee siitä varteenotettavan vaihtoehdon kaksikäämikoneen ohjauksessa. Virtaestimoidun erillissäädön dynamiikka kärsii vain matalilla nopeuksilla ja siten soveltuu hyvin esimerkiksi propulsiokäyttöihin, jotka eivät vaadi hyvää dynamiikkaa alhaisilla nopeuksilla.A multiphase machine supplied by redundant electric drives can be used, for example, to increase the fault tolerance of a propulsion system. A dual three-phase machine is a six phase machine with two three-phase winding sets which induce a ripple voltage to each other due to the magnetic coupling between the sets. Two independent inverters are known to cause considerably high current harmonics in a dual three-phase machine. This is due to the cross-coupling between the separate controls caused by the induced ripple voltage. Cross-coupling is usually taken into account with complex control solutions. This thesis presents a simple solution that automatically eliminates the cross-coupling between the separate controls. Rather than measured current, current estimate is used in the controls. This way the inverters will not notice the current ripple caused by the other winding set but only notices their own supply current. The measurements show that the suggested method does not cause torque ripple, additional stator current harmonics or stator voltage peaks. However, the separate control cannot compensate for the low frequency harmonics caused by the machine itself. Simulations revealed that these harmonics can be reduced by short pitching. However, short pitching increases the magnetic coupling between the winding sets. The suggested control method suffers from a decrease in the dynamic performance of the current model due to the lack of terms describing the magnetic coupling. Due to the lack of terms in current model, and the general weakness of the voltage model at low speeds, the suggested control method suffers from a decrease in the dynamic performance at low speeds. The simplicity of the separate control makes it a viable option for controlling a dual three-phase machine. The suggested method suffers from a decrease in the dynamic performance only at low speeds and thus is a feasible alternative for applications, like propulsion systems, that don’t require good dynamics at low speeds.Description
Supervisor
Hinkkanen, MarkoThesis advisor
Kostiainen, MikkoKeywords
sähkökäyttö, monivaihekone, erillissäätö, kytkeytyminen