Στα πλαίσια της εν λόγω Μεταπτυχιακής ∆ιατριβής (Μ.∆.) παρουσιάζεται αναλυτικά η θεωρία των σύγχρονων γεννητριών με τη μέθοδο μετασχηματισμού Park, από το σύστημα abc, του στάτη, στο σύστημα αξόνων dq0, με σκοπό την ενδελεχή ανάλυση της δυναμικής συμπεριφοράς τους. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο μετασχηματισμού, αντικαθίστανται οι μεταβλητές (ρεύματα, τάσεις και πεπλεγμένες ροές) που σχετίζονται με τα τυλίγματα του στάτη μιας σύγχρονης μηχανής, σε μεταβλητές φανταστικών τυλιγμάτων που περιστρέφονται μαζί με το δρομέα, εξαλείφοντας με αυτόν τον τρόπο όλες τις χρονομεταβλητές επαγωγές από τις εξισώσεις τάσης. Στη συνέχεια αναλύονται εκτενέστερα οι ιδιαιτερότητες της δυναμικής συμπεριφοράς των σύγχρονων γεννητριών και χρησιμοποιείται η μέθοδος συμβολικής προσομοίωσης LabView για την διερεύνηση της λειτουργίας της σύγχρονης μηχανής κάτω από διάφορες συνθήκες διαταραχών. Με βάση τη διεθνή βιβλιογραφία, είναι γνωστό ότι οι μεταβλητές όλων των στοιχείων ενός ευρύτερου συστήματος ηλεκτρικών μηχανών, μπορούν να αλλάξουν κάτω από ένα γενικό μετασχηματισμό, που χρησιμοποιείται για την περιγραφή του, με δυναμικές εξισώσεις του μοντέλου που περιγράφει τις ηλεκτρικές μηχανές και αναπτύσσονται σε ένα στρεφόμενο σύστημα αναφοράς. Έτσι, στην Μ.∆. αυτή, αφού εξαχθούν οι μετασχηματισμένες εξισώσεις που περιγράφουν το ισοδύναμο μοντέλο της σύγχρονης γεννήτριας στο νέο σύστημα αναφοράς, ακολουθεί η προσομοίωση αυτού στο LabView χρησιμοποιώντας εκτός από το βασικό πυρήνα του λογισμικού προσομοίωσης και δύο επιπρόσθετων αλλά απαραίτητων εξειδικευμένων βιβλιοθηκών (modules). Η πρώτη είναι το "Control Design & Simulation (CDS) Module", το οποίο αποτελεί ένα διαδραστικό βοήθημα για την υλοποίηση υποσυστημάτων σχετικών με έλεγχο και προσομοίωση και περιλαμβάνει -μεταξύ άλλων- έναν ενσωματωμένο και ακριβή επιλυτή διαφορικών εξισώσεων (Ordinary Differential Equation Solver - ODE Solver) για το χειρισμό ολοκληρωτικών και διαφορικών όρων. Αυτή είναι μια πολύ χρήσιμη δυνατότητα που παρέχει το LabView για την περίπτωση της προσομοίωσης με τη χρήση δυναμικού μοντέλου μιας σύγχρονης μηχανής, διότι το τελικό μοντέλο περιέχει ακριβώς τέτοιους όρους. Η δεύτερη είναι το "MathScript RT Module", του οποίου οι δυνατότητες ενσωματώθηκαν στο πλήρες αναπτυξιακό πακέτο (Full and Professional Development Systems). Είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε να παρέχει τη δυνατότητα προσθήκης εντολών σε μορφή κειμένου, σε εφαρμογές επεξεργασίας σημάτων, ανάλυσης, και μαθηματικών πράξεων μέσα στο γραφικό περιβάλλον του LabView. Τέλος, προκειμένου να διαπιστωθεί η εγκυρότητα της μοντελοποίησης, δίνονται αποτελέσματα από την προσομοίωση της λειτουργίας της σύγχρονης γεννήτριας κάτω από διάφορες συνθήκες διαταραχών και συγκεκριμένα των μεταβολών α) της τάσης διέγερσης, β) της ροπής εισόδου και γ) του φορτίου. Τέλος, παρουσιάζονται τα κυριότερα συμπεράσματα της Μ.∆. καθώς και προτάσεις για μελλοντική εργασία.
Βιβλιογραφία: σ. 92-96
This M.Sc. thesis presents analytically the theory of synchronous generators in a concise manner and the transformation method of R.H. Park, from the stator abc reference frame, to the rotor dq0 reference frame, for the analysis of the machine’s operation. In this transformation-very common in power systems mathematical transformations are often used to decouple variables, such as voltages, currents and flux leakages to facilitate the solutions of difficult equations with time-varying coefficients, or to refer all the variables to a common reference frame. Initially, Park’s transformation is presented briefly, which is a wellknown, three-phase to two-phase transformation, in synchronous machine analysis. Next, methods of dynamic simulation of synchronous generators are described and the method of LabView symbolic simulation is used for the exploration of the machine operation under different disturbance conditions. Initially, the general Park’s transformation is described, used to eliminate the time-varying inductances of a circuit. The variables of all elements of a general electric circuit, can change under a general transformation, which are used used to describe the dynamic model equations of an electric machine, and a rotating reference frame can then be developed. The transformation of the equations describing the dynamic synchronous machine model, in the new reference frame, is followed by the simulation of the synchronous machine using the symbolic simulation software namely LabView. Beyond the basic Full and Professional Development System two extra modules are also needed for the above simulation: the CDS Module and the MathScript RT module. The first, is the Control Design and Simulation (CDS) Module which provides an interactive Control Design Assistant and includes a built-in Ordinary Differential Equation (ODE) solver for handling integral and derivative terms. This is a very useful capability provided by the LabView environment for simulation using the dynamic model of a synchronous machine, since the final under examination model includes such terms. The second, MathScript RT module, is an add-on module for the LabView Full and Professional Development System. It is designed to natively add text-based signal processing, analysis, and math expressions into the graphical development environment of LabView. Finally, in order to validate the proposed modeling approach, simulation results are given which are derived from the synchronous machine operation under several disturbance conditions and the conclusions from the current thesis, as well as ideas for future work are presented.
117 σ.
Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης
