Tahtikoneiden sähkömekaanisten muutosilmiöiden mallintamisen tutkiminen simulointiohjelman avulla
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2014-03-31
Department
Major/Subject
Sähkökäytöt
Mcode
S3016
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka
Language
fi
Pages
56
Series
Abstract
Sähkökoneen dynaamisen mallintamiseen liittyvät parametrit määräytyvät sähkölaskennan mitoitusvaiheessa, jonka jälkeen parametreihin liittyviä ominaisuuksia on hankala merkittävästi muuttaa. Roottorimagnetointia säätämällä tahtigeneraattorin tahdissa pysyminen verkkovikatilanteissa pyritään varmistamaan. Magnetointiin vaikuttavat erityisesti jännitteensäätäjä, magnetointikone sekä magnetointitehon lähde. Työssä mallinnetaan tahtigeneraattorin muutosilmiöitä perinteisen kaksiakselimallin avulla. Magnetointikoneen ja jännitteensäätäjän simulointiin käytetään osittain IEEE standardien mukaisia siirtofunktioita, mutta säätäjän osalta erityisesti Unitrol 1010/1020 kuvaavaa mallia. Standardin mukaiset mallit eivät vastaa ABB:n käyttämiä säätäjiä, joissa on mukana boost-ominaisuus, sekä rajoittimia kuten ECL-10. Esimerkkeinä käytetään ABB:n valmistamia, vähintään 560 mm akselikorkeuden, avonapaisia tahtigeneraattoreita. Tahtigeneraattorit magnetoidaan erityisvalmisteisilla DC-AC tyyppisellä jänniteohjatuilla magnetointigeneraattoreilla, jotka ottavat tehonsa joko erillisestä kestomagneettigeneraattorista tai koneen navoista jännite- ja virtamuuntajien kautta. Simulointitilanteita ovat kolmivaiheinen oikosulku, kuorman kytkeminen sekä verkkojännitemuutokset. Oikosulkusimulaatiot verifioivat kaksiakselimallin ja jännitteensäätäjän toiminnan sekä parametrit. Kuormakytkentäsimulaatio varmistaa vaaditun terminaalijännitteen käynnistys- ja kuormanmuutostilanteissa, kun taas verkkojännitteen muutossimulaatiot varmistavat roottorikulmastabiiliuden verkkovaatimusten mukaisissa vikatilanteissa. Oikosulkukäyrien muodot sovitettiin mitattuihin. Kytkentäsimulaation jännitekuoppa sekä huippu ovat lähellä mitattuja, mutta jännitteen tasoittumisajat alle mitattujen. Magnetoinnin säädöllä ei ole suurta vaikutusta roottorikulmastabiiliuteen lyhyissä verkkovikatilanteissa.Synchronous generator dynamic modeling parameters are defined in an early design phase. Afterwards these parameters are difficult to change. By adjusting the rotor magnetic field, the generator synchronization in network fault situations, is ensured. The rotor magnetic field can be controlled by voltage regulator and is also affected by the exciter machine and the excitation power source. The generator is modeled with traditional two axis model while regulator and exciter are modeled by IEEE standard models and Unitrol 1010/1020 model. The standard regulator model does not correspond to ABB regulators which have boosting functionality and ECL-10 limiters. Example machines are minimum 560 mm shaft height, salient pole synchronous generators. Power is supplied trough DC-AC excitation generators that take their power from either a permanent magnet generator or separate transformers on main generator terminals. Simulations include three-phase short-circuit, load connecting and network fault. Short-circuit verifies two-axis model parameters. Load connection ensures terminal voltage in start-up and load change situations while network fault simulation ensures rotor angle stability. Short-circuit curves veer fitted to measurements visually. Load on and off voltage drop and rise were close to measured ones, but voltage recovery time was below measured. Excitation control had insignificant effect on rotor angle stability in short fault situations.Description
Supervisor
Arkkio, AnteroThesis advisor
Väinämö, MarkkuKeywords
synchronous generator, network code, transient phenomena, simulation, voltage regulator, tahtigeneraattori, verkkovaatimus, muutosilmiö, simulaatio, jännitteensäätäjä