Tuulivoimakäytön laboratoriotestausjärjestelmä
Pokkinen, Olli (2011)
2011
Sähkötekniikan koulutusohjelma
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2011-06-08
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-2011061714719
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-2011061714719
Tiivistelmä
Uusiutuvien energianlähteiden ja etenkin tuulivoiman tutkimiseen on käytetty paljon resursseja lähivuosina. Tämän diplomityön tavoitteena oli rakentaa Tampereen teknillisen yliopiston Sähköenergiatekniikan laitokselle muun muassa muuttuvanopeuksisen tuulivoimakäytön tutkimiseen soveltuva laboratoriotestausjärjestelmä.
Laitteiston pohjana käytettiin laitokselle aiemmin tasasähkönjakelun tutkimiseen kehitettyä laitteistoa. Kyseinen laitteisto koostuu verkkosuuntaajasta ja kuormavaihtosuuntaajasta. Tuulivoimakäytön laboratoriotestausjärjestelmää varten olemassa olevaan laitteistoon täytyi siis lisätä vielä kestomagneettikonekäyttö ja säätöjärjestelmä koko laitteiston ohjausta varten. Lisäksi kestomagneettikoneeseen kytkettiin dc-konekäyttö simuloimaan tuuliturbiinin tai mekaanisen kuorman synnyttämää momenttia. Koko laitteiston ohjaamisesta huolehtii dSPACE-reaaliaikasimulaattori. Järjestelmän äly on kuitenkin pyritty pitämään mahdollisimman hajautettuna, ja varsinkin aikakriittiset virta- ja jännitesäädöt on toteutettu jo suuntaajissa.
Työn kirjallisessa osuudessa selvitetään perusteet tuulivoimakäytöistä, vektorimoduloidun kolmitasoisen suuntaajan toiminnasta ja säädöstä sekä kestomagneettikonekäytöstä ja sen säädöstä. Lisäksi työssä käydään läpi rakennetun laitteiston rakenne ja toiminta. Viimeiseksi esitellään simulointi- ja mittaustuloksia kahdesta eri testitilanteesta. Työssä päästiin tavoitteisiin, eli laitteisto saatiin toimintaan ilman suuria ongelmia, ja sen toiminta oli odotetun mukaista. /Kir11
Laitteiston pohjana käytettiin laitokselle aiemmin tasasähkönjakelun tutkimiseen kehitettyä laitteistoa. Kyseinen laitteisto koostuu verkkosuuntaajasta ja kuormavaihtosuuntaajasta. Tuulivoimakäytön laboratoriotestausjärjestelmää varten olemassa olevaan laitteistoon täytyi siis lisätä vielä kestomagneettikonekäyttö ja säätöjärjestelmä koko laitteiston ohjausta varten. Lisäksi kestomagneettikoneeseen kytkettiin dc-konekäyttö simuloimaan tuuliturbiinin tai mekaanisen kuorman synnyttämää momenttia. Koko laitteiston ohjaamisesta huolehtii dSPACE-reaaliaikasimulaattori. Järjestelmän äly on kuitenkin pyritty pitämään mahdollisimman hajautettuna, ja varsinkin aikakriittiset virta- ja jännitesäädöt on toteutettu jo suuntaajissa.
Työn kirjallisessa osuudessa selvitetään perusteet tuulivoimakäytöistä, vektorimoduloidun kolmitasoisen suuntaajan toiminnasta ja säädöstä sekä kestomagneettikonekäytöstä ja sen säädöstä. Lisäksi työssä käydään läpi rakennetun laitteiston rakenne ja toiminta. Viimeiseksi esitellään simulointi- ja mittaustuloksia kahdesta eri testitilanteesta. Työssä päästiin tavoitteisiin, eli laitteisto saatiin toimintaan ilman suuria ongelmia, ja sen toiminta oli odotetun mukaista. /Kir11