Tahtikoneen parametrien estimointi

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Master's thesis
Date
2007
Major/Subject
Electromechanics
Sähkömekaniikka
Mcode
S-17
Degree programme
Elektroniikan ja sähkötekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
45, [3]
Series
Abstract
Tämän työn tavoitteena on estimoida tahtikoneen kaksiakselimallin parametrit käyttäen numeerista impulssimenetelmää. Esitetyn menetelmän etu on, että saadut parametrit kuvaavat todellista toimintapistettä, toisin kuin harmonisen taajuusanalyysin ja oikosulkukokeen avulla saadut parametrit. Tahtikoneen parametrit on arvioitu käyttäen lineaarista ja epälineaarista elementtimenetelmämallia. Huomataan, että kyllästyminen ei juuri vaikuta taajuusvasteisiin, kun käytetään 1 % verkkojännitteen RMS-arvon suuruista impulssia. Työssä esitetään Taylorin kehitelmään perustuva lineaarisointimenetelmä tahtikoneen yhtälöille. Lisäksi esitetään laskennallisesti tehokas menetelmä siirtofunktion muodostamiseen, jossa käytetään lineaarisen systeemin esitystä ja tiloja hyväksi. Piirimallille on suoritettu stabiilisuustarkastelu Lyapunovin mielessä. Todetaan, että systeemillä on vain yksi pysyvä tila. Syötetyn impulssin amplitudin suuruuden vaikutusta taajuusvasteeseen elementtimenetelmän epälineaarisessa mallissa tutkitaan käyttämällä erisuuruisia impulsseja. Numeerisen impulssimenetelmän toimivuus on osoitettu todeksi piirimallilla tehtyjen simulaatioiden avulla Simulink-ympäristössä. Piirimallissa on käytetty estimoituja parametreja. Piirimallilla tehtyjen simulaatioiden taajuusvasteet vastasivat hyvin FEM simulaatioilla saatuja taajuusvasteita. Taajuusvasteiden yhteneväisyys osoittaa todeksi käytetyt menetelmät ja numeerisen impulssimenetelmän käyttökelpoisuuden parametrien estimoinnissa.

The aim of this study is to estimate two-axis model parameters for a synchronous machine using the numerical impulse method. An advantage of the numerical impulse method over the standstill frequency response and the sudden short circuit tests is that the obtained parameters describe behavior of the machine at the certain operation point. The operation point may be a loaded operation point with a three-phase supply. The parameters of the machine have been estimated using data from linear and nonlinear finite element models. It is seen that saturation does not affect much when an impulse with the amplitude of 1% of the average RMS-value of the line voltages is used. A linearization method based on the Taylor's expansion is presented for synchronous machine equations. In addition, a computationally effective way to establish transfer functions is presented. The transfer function derivation takes advantage of the linear system representation and states of the system. Stability issues concerning the circuit model have been investigated in the sense of Lyapunov. It is taken note that there is only one steady state. The effect of the impulse amplitude in the nonlinear FEM model has been studied by doing different impulse sizes and the frequency responses are compared. The numerical impulse response method is verified using circuit simulations in Simulink. The frequency responses obtained from circuit simulations, with the estimated parameters, match well with the frequency responses of finite element simulations. The similarity verifies the used methods and the applicability of the numerical impulse method in parameter estimation.
Description
Supervisor
Arkkio, Antero; Prof.
Thesis advisor
Repo, Anna-Kaisa; DI
Keywords
parameter estimation, synchronous machine, numerical impulse method, frequency response, parametrien estimointi, tahtikone, numeerinen impulssimenetelmä, taajuusvaste
Other note
Citation
Permanent link to this item
https://urn.fi/urn:nbn:fi:tkk-009738