Grid Integration of 950kW Wind Turbine

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Περιεχόμενα ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΔΙΑΤΑΞΗΣ..........................................................................................2 ΕΡΩΤΗΜΑ 1......................................................................................................6 ΕΡΩΤΗΜΑ 2......................................................................................................6 ΕΡΩΤΗΜΑ 3......................................................................................................9 ΕΡΩΤΗΜΑ 4......................................................................................................12 ΕΡΩΤΗΜΑ 5......................................................................................................14 ΕΡΩΤΗΜΑ 6......................................................................................................16 ΕΡΩΤΗΜΑ 7......................................................................................................17 ΕΡΩΤΗΜΑ 8......................................................................................................20 ΕΡΩΤΗΜΑ 9......................................................................................................21 ΕΡΩΤΗΜΑ 10....................................................................................................23 ΕΡΩΤΗΜΑ 11....................................................................................................25 ΕΡΩΤΗΜΑ 12....................................................................................................32 ΕΡΩΤΗΜΑ 13....................................................................................................34 ΕΡΩΤΗΜΑ 14....................................................................................................37 DATASHEETS…..................................................................................................45

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

1

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Περιγραφή Λειτουργίας Αρχικά θα εξηγήσουμε τους λόγους για τους γίνεται ανόρθωση της τάσεως και εκ των υστερών αντιστροφή. Επιπροσθέτως ο τρόπος με τον οποίο μεταφέρεται γενικά η ισχύς ενός της Ανεμογεννήτριας και εν τέλει η διαδικασία έλεγχου της διατάξεως μέσω block.. Γνωρίζουμε ότι η ισχύς της Α/Γ δίνεται από τον παρακάτω τύπο:

Pwg 

1 2

 C p   r 2  d  v3

Όπου d = πυκνότητα του αέρα, v = ταχύτητα του αέρα, r = ακτίνα πτερυγίων,

C p = μια σταθερά που

εκφράζει την αποδοτικότητα της Α/Γ να μετατρέπει την αιολική ισχύ σε ηλεκτρική(και ισούται με Cp= Pm / Pa όπου Pm η μηχανική ισχύς της ανεμογεννήτριας και Pa η ιδεατή ισχύς χωρίς απώλειες ) Τα μόνα μεταβαλλόμενα μεγέθη είναι η ταχύτητα του ανέμου και η σταθερά Cp.Στο διάγραμμα που ακολουθεί παρατηρούμε την μεταβολή του Cp ενώ η μεταβολή του άνεμου δεν ελέγχεται.

Από το διάγραμμα παρατηρούμε την εξάρτηση της σταθεράς από την ταχύτητα της Α/Γ για δεδομένη τιμή της ταχύτητας όμως. Για να επιτύχουμε μεγίστη δυνατή απόδοση σε κάθε ταχύτητα του άνεμου ρυθμίζουμε την ταχύτητα περιστροφής έτσι ώστε να έχουμε μέγιστο Cp,άρα και μεγίστη δυνατή ηλεκτρική ισχύ. Μεταβαλλόμενη ταχύτητα έχει ως αποτέλεσμα μεταβολή της συχνότητας της τάσης που παράγει και εφόσον η συχνότητα του δικτύου είναι σταθερή καθίσταται δύσκολη η απευθείας σύνδεση της Α/Γ με το δίκτυο .Έτσι για να επιτευχτεί αυτό ανορθώνεται και αντιστρέφεται η παραγόμενη τάση. Η μεταβολή της ταχύτητας της Α/Γ προκαλεί μεταβολές ορισμένων μεγεθών της διάταξης όπως : α)ισχύς β)η συχνότητα γ)η ΗΕΔ της γεννήτριας. Η ισχύς που μεταφέρεται από την Α/Γ στο δίκτυο είναι:

PN  Vgdc Id Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

2

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Ελεγχουμε το Vgdc και το Id ετσι ώστε να εξασφαλισουμε η μεαταφερομενη ισχυς θα είναι σταθερη Όμως, το Vgdc καθορίζεται από την ΗΕΔ της γεννήτριας(αμελουμε το φαινομενο της μεταβασης) με αποτέλεσμα να μην είναι ελέγξιμο από εμάς, όπως φαίνεται και από τον παρακάτω τύπο:

V gdc 

3 2VLL G 

Το μόνο ελεγχομενο μέγεθος είναι το ρεύμα Id και δίνεται από τον τύπο

Id 

Vgdc  Vndc r

Παρατηρούμε ότι ο έλεγχος του Id μπορεί να επιτευχθεί μέσω της Vndc, με Vgdc και r είναι σταθερά. Παρολαυτα το Vndc ρυθμίζεται από τη γωνία έναυσης των thyristors του αντιστροφέα. Γι’αυτό και κάθε φορά υπολογίζουμε το Id το οποίο θέλουμε να επιτύχουμε με βάση τη μεταφερόμενη ισχύ στο δίκτυο. .Σύστημα

Αυτόματου Ελέγχου Διάταξης

1.Έλεγχος βήματος πτερυγίων: Είναι απαραίτητος διότι σε περίπτωση πολύ ισχυρών ανέμων η μηχανική ισχύς που αναπτύσσεται στην ανεμογεννήτρια μπορεί να υπερβαίνει την εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύ με κίνδυνο καταστροφής του συστήματος.

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

3

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

2.Έλεγχος μετατροπέων και γεννήτριας:Χρειάζεται αφενός μεν για την αποφυγή της αστοχίας της γεννήτριας (πραγματοποιείται μέσω του ελέγχου της Pn και της Vn ), αφετέρου δε για τη βέλτιστη εκμετάλλευση της μηχανικής ισχύος που παράγεται (πραγματοποιείται μέσω του ελέγχου της γωνίας έναυσης των θυρίστορ) .

Μια άλλη μορφή της διάταξης

Παράμετροι ομάδας εργασίας

Γενικοί υπολογισμοί κυκλώματος

VLLG  VN Τάση στη DC πλευρά του ανορθωτή:

Vgdc 

3 2



VLLG 

3 2



690  931.827V

Το Id υπολογίζεται ως εξής :

PN  Vgdc I d  I d 

PN Vgdc



950  103 931.827

 1019.502 A

Τάση στη DC πλευρά του αντιστροφέα:

Vgdc  I d r  Vndc  Vndc  Vgdc  I d r  809.487V Ανεμογεννήτρια: Τάση Βάσης:

Vb  VN  690V

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

4

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Ισχύς Βάσης:

Sb  S N 

Αντίσταση Βάσης:

PN  1117.647 KVA cos 

Zb(G ) 

Vb 2 Sb



6902 1117.647  103

 0.42598

Θεωρώντας αμελητέες απώλειες και με X s =0,61 pu ισχύει ότι:

 S  0.61Z b ( G )  0.25985  και LS 

S  0,82713 mH 2 f

ΗΕΔ Γεννήτριας: ' E  VLLG

' Vgdc  1.35VLLG 

3 1 3 '  S I d  E  VLLG  (Vgdc   S I d )  877.633 V  1.35 

Χαμηλή Τάση του Μετασχηματιστή: Τάση Βάσης:

Vb  690V

Ισχύς Βάσης:

Sb  Str  1250 VA

Αντίσταση Βάσης:

Z b (tr )

Vb 2 6902    0.3809  Sb 1250 103

Με αμελητέες ωμικές απώλειες ισχύει:

uk ( pu )  xT ( pu) uk ( pu )  6% Άρα

X tr  uk Zb (tr )  0,02285 

Ltr 

 tr 2 f

 0, 07273 mH

3φασικό πηνίο Choke:

X ch  5.5%  0.055

X ch  0.055 Z b ( tr )  0.02095 

Lch 

X ch   0.066686 mH 2 f

Ολική αυτεπαγωγή στη Χ.Τ του μετασχηματιστή: Και τα πηνία Lch και Ltr συνδεδεμένα σε σειρά δίνουν:

Ltot  Ltr  Lch  0,139416 mH

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

5

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Παράμετροι(βάση παραπάνω υπολογισμών) για ισοδύναμο ανορθωτή και αντιστροφέα E

Ls

Xs

Vgdc

Id

877.633V 0.82713mH 0.25985Ω 931.827V 1019.502A Vndc Xtr Ltr Lch Xch 809.487V 0.02285Ω 0.07273mH 0.06669mH 0.02095Ω

Ερώτημα 1 H γωνία έναυσης των thyristors έτσι ώστε στο δίκτυο να μεταφέρεται η ονομαστική ισχύς της ανεμογεννήτριας (μείον τις απώλειες στον dc ζυγό). Για τη γωνία έναυσης των thyristor ισχύει( Vd=Vndc) :

Vd 

3 2



VLL cos a 

3 Ltot



Id 

3 2

VLL cos a 

  3 Ltot  1  0.82295 cos a  ( Id  Vd ) * VLL 3 2  3 2 Και επομένως η γωνία έναυσης του πρώτου θυρίστορ είναι

3 Ltot



I d  Vd 

α= 145.381 

Επειδή το Psim αναγνωρίζει τη γωνία έναυσης που αντιστοιχεί στο χρόνο έναυσης από το μηδενισμό του ρεύματος και όχι από το σημείο μετάβασης (ισότητα τάσεων, σημείο τομής κυματομορφών), προσθέτουμε στη γωνία α τη γωνία των 30 μοιρών. Έτσι λοιπόν στα κυκλώματα 1 και 2 η γέφυρα των θυρίστορς έχει χρονιστεί από ένα gating block με σημεία λειτουργίας τις 175

 και 176 

.

Ερώτημα 2 Να υπολογισθεί η γωνία μετάβασης στον ανορθωτή και στον αντιστροφέα και να προσδιοριστούν αναλυτικές εκφράσεις για μία περίοδο για τα ρεύματα στην φάση L1 του δικτύου και του στάτη της γεννήτριας. Γωνία μετάβασης ανορθωτή:

cos ud  1 

2 s I d 2E

 0,57311 Άρα

ud  55.033

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

6

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Γωνία μετάβασης αντιστροφέα:

cos( a  uth )  cos a 

2 Ltot I d 2VN

 0,91447  a  uth  156.13 Άρα

uth  10.74957 

ΑΝΑΛΥΤΙΚΕΣ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΡΕΥΜΑ ΤΗΣ ΦΑΣΗΣ L1 ΤΟΥ ΣΤΑΤΗ ΤΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ Αρχή των χρόνων(ωt=0) θεωρούμε το σημείο φυσικής μετάβασης από τη φάση 3 στη φάση 1 , δηλαδή τη στιγμή φυσικής μετάβασης από τη δίοδο D5 στη δίοδο D1. Κατά τη διάρκεια της μετάβασης έχουμε :

Vcommon  Van  Vcn  VLa  VLc  2 Ls Vcommon 

diu dt

2VLL sin t

οπότε προκύπτει

diu 

E

2

 Ls 2

sin td (t )

Α)Διάστημα : (2κπ) έως (2κπ+u) με u=55.033 Σ’ αυτό το διάστημα έχουμε μετάβαση από τη δίοδο 5 της φάσης 3 στη δίοδο 1 της φάσης 1

=> iu  ia iu 

E

2

Xs 2

2 k   t



sin td (t ) 

2 k

ia  iu  2388.217 (1  cos  t ) Β)Διάστημα : (2κπ+u) έως (2κπ+120) με u= 55.033 Σ’ αυτό το διάστημα άγει μόνο η δίοδος 1 της φάσης 1 (ολοκληρώθηκε η μετάβαση).

ia  I d  1019.502 A Γ)Διάστημα (2κπ+120) έως (2κπ+120+u) με u= 55.033 Τώρα έχουμε μετάβαση από τη δίοδο 1 της φάσης 1 στη δίοδο 3 της φάσης 2. 

ia  I d  iu , όπου iu  2388.217 (1  cos(t  120 )) Άρα

ia  1019.502  2388.217 (1  cos(t  120 )) A

Δ)Διάστημα (2κπ+120+u) έως (2κπ+180) με u= 55.033 Δεν άγει καμιά δίοδος της φάσης 1 του στάτη,άρα :

ia  0 A Ε)Διάστημα (2κπ+180) έως (2κπ+180+u) με u= 55.033 Σ’ αυτό το διάστημα έχουμε μετάβαση από τη δίοδο 2 της φάσης 3 στη δίοδο 4 της φάσης 1. Άρα έχουμε : ia   iu . Ολοκληρώνοντας γι’ αυτά τα διαστήματα καταλήγουμε στην παρακάτω εξίσωση:

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

7

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

ia  2388.217 (cos( t  180)  1) A Στ)Διάστημα (2κπ+180+u) έως (2κπ+180+120) με u= 55.033 Τώρα άγει μόνο η δίοδος 4 της φάσης 1.Άρα έχουμε :

ia   I d   1019.502 A Ζ)Διάστημα (2κπ+180+120) έως (2κπ+180+120+u) με u= 55.033 Κατά τη διάρκεια αυτού του διαστήματος έχουμε μετάβαση από τη δίοδο 4 της φάσης 1 στη δίοδο 6 της φάσης 2. Άρα είναι ia   I d  (  iu )   I d  iu . Ολοκληρώνοντας και πάλι στα παραπάνω διαστήματα καταλήγουμε :

ia  1019.502  2388.217 (1  cos( t  300)) A Η)Διάστημα (2κπ+180+120+u) έως (2κπ+360) με u= 55.033 Και σ’ αυτό το διάστημα δεν άγει καμιά δίοδος της φάσης 1.

ia  0 A Επομένως συγκεντρωτικά το ρεύμα στη φάση L1 του στάτη της Α/Γ είναι:

 2388.217 (1  cos t ) A 1019.502 A  1019.502  2338.217 [1  cos(t  120)] A  0 A ia    2388.217[cos(t  180)  1] A  1019.502 A   2388.217 [1  cos(t  300)]  1019.502 A 0 A 

2k  t  2k  55.033 2k  55.033  t  2k  120 2k  120  t  2k  175, 033 2 k 2 k 2 k 2 k

 175.033  t  2k  180  180  t  2k  235, 033  235.033  t  2k  300  300  t  2k  355, 033

2k  355, 033  t  2(k  1)

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΜΟΡΦΗΣ ΤΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΤΗ ΦΑΣΗ L1 ΤΟΥ ΔΙΚΤΥΟΥ Θεωρούμε ως αρχή (ωt=0) το σημείο έναρξης της μετάβασης από την φάση 3 στην φάση 1 .Για λόγους απλοποίησης των υπολογισμών τα μεγέθη των ρευμάτων θα δίνονται ανηγμένα στη ΧΤ του ΜΣ.Όπως είναι γνωστό από τη θεωρία και επιβεβαιώνεται από τις κυματομορφές του Psim , η ύπαρξη των αυτεπαγωγών του πηνίου Choke και του ΜΣ οδηγεί στη μετάβαση του ρεύματος για ο χρονική διάρκεια που αντιστοιχεί σε γωνία u=10.74957 . Για απλοποίηση υπολογισμών θεωρούμε την μετάβαση γραμμική και προσεγγίζουμε την παραγόμενη κυματομορφή του ρεύματος με ένα τραπέζιο:

Α)Διάστημα : (2κπ) έως (2κπ+u) με u=10.74957ο Είναι μια ευθεία που ξεκινά από το (0 , 0) και καταλήγει στο ( u , Id) δηλαδή (10.74957 , 1019.502). Άρα είναι

ia  (1019, 502 / 10, 74957) t  94,841 tA

Β) Για το διάστημα ( 2κπ+ u , 2κπ+120) με u=10.74957ο

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

8

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

ia  I d  1019, 502 A Γ) Για το διάστημα ( 2κπ+120, 2κπ+120+ u) με u=10.74957ο Είναι μια ευθεία που ξεκινά από το (120 , Ιd) και καταλήγει στο (120 + u , 0) δηλαδή ξεκινά από το (120 , 1019.502) και καταλήγει στο (130.74957,0).

ia  94.841  t  12400.42 A Δ) Για το διάστημα ( 2κπ+120 + u , 2κπ+180) u=10.74957ο

ia  0 A Λόγω συμμετρίας στην 2η ημιπερίοδο σχηματίζεται ίδιο τραπέζιο αρνητικής πολικότητας.

Επομένως συγκεντρωτικά το ρεύμα στη φάση L1 του δικτύου είναι:

94.841 tA 1019.502 A  94.841t  12400.42 A  0 A ia   94.841t  17071.38 A 1019.502 A  94.841t  29471.8 A 0 A 

2k  t  2k  10.74957 2k  10.74957  t  2k  120 2k  120  t  2k  130.74957 2k  130.74957  t  2k  180 2k  180  t  2k  190.74957 2k  190.74957  t  2k  300 2k  300  t  2k  310.74957 2k  310.74957  t  2(k  1)

Ερώτημα 3 Να σχεδιασθούν οι κυματομορφές των ρευμάτων σε κάθε φάση του δικτύου και του στάτη της γεννήτριας για μία περίοδο χρησιμοποιώντας το Excel και τις μαθηματικές εκφράσεις που βρέθηκαν στο (2). Να συγκριθούν οι κυματομορφές με αυτές που προκύπτουν από το Psim.

ΚΥΜΑΤΟΜΟΡΦΕΣ ΡΕΥΜΑΤΩΝ ΑΠΟ PSIM & EXCEL Παρακάτω φαίνονται οι κυματομορφές των ρευμάτων σε κάθε φάση του δικτύου και του στάτη της γεννήτριας και τα αντίστοιχα κυκλώματα στο PSIM (που για την εύρεση τους θεωρήσαμε ότι ο DC κλάδος διαρρέεται από καθαρό DC ρεύμα Id λόγω της μεγάλης αυτεπαγωγής που μας επιτρέπει μια τέτοια θεώρηση). Οι κυματομορφές στο EXCEL έγιναν βάση υπολογισθέντων αναλυτικών εξισώσεων ρεύματος L1 (κατα προσέγγιση θεωρήθηκε ότι L2,L3 έχουν ίδια μέτρα με L1 και μόνο φασική μετατοπισή ±120°)

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

9

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Διάταξη ανορθωτή και ρεύματα Α/Γ

1500

L1

L2

L3

1000

ΡΕΥΜΑ Α/Γ(Α)

500

0

-500

-1000

-1500 0

60

120

180 γωνια(°)

240

300

360

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

10

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Διάταξη αντιστροφέα και ρεύματα δικτύου

1500

ΡΕΥΜΑ Δικτυου(Α)

1000 L1 L2 L3

500 0 -500 -1000 -1500 0

60

120

180

240

300

360

γωνία(°)

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

11

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Ερώτημα 4 Να υπολογισθεί μαθηματικά η ενεργός τιμή των ρευμάτων του στάτη και του δικτύου αμελώντας την μετάβαση. Να υπολογισθεί η ακριβής τιμή τους (χωρίς να αμελείται η μετάβαση) χρησιμοποιώντας το Psim.

Ενεργός τιμή ρευμάτων στάτη (αμελώντας τη μετάβαση) :

Is 

2 Id  3

2 1019.502  832.42 A 3

Ενεργός τιμή ρευμάτων στάτη χωρίς να αμελούμε τη μετάβαση από το πρόγραμμα Psim :

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

12

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Η ενεργός τιμή του ρεύματος του δικτύου (αμελούμε τη μετάβαση) είναι : :

Is 

2 Id  3

2 1019.502  832.42 A 3

Από το Psim (χωρίς να αμελείται η μετάβαση ) παίρνουμε τις εξής μετρήσεις για την ενεργό τιμή ρεύματος του δικτύου:

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

13

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Σχόλια: Βλέπουμε ό,τι υπάρχουν διαφορές στα θεωρητικά υπολογιζόμενα μεγέθη από τα μετρούμενα. Αυτό οφείλεται στο ότι στη θεωρητική ανάλυση αμελούμε τη μετάβαση. Η απόκλιση των μετρούμενων μεγεθών από τα θεωρητικά υπολογιζόμενα μεγέθη γίνεται ακόμη πιο έντονη στην πλευρά του στάτη της γεννήτριας διότι το φαινόμενο της μετάβασης εκεί είναι εντονότερο. Αυτό συμβαίνει γιατί όταν αμελείται η μετάβαση και έχουμε μικρή γωνία (στο δίκτυο uth = 12.515deg) είναι μικρότερο το σφάλμα, ενώ όταν αμελείται η μετάβαση και έχουμε μεγάλη γωνία (στο στάτη της γεννήτριας ud= 55.033 deg) το σφάλμα είναι μεγαλύτερο.

Ερώτημα 5 Να σχεδιασθεί συναρτήσει του χρόνου (για μία περίοδο) η κυματομορφή της τάσης στην dc πλευρά του ανορθωτή και του αντιστροφέα. Να δείξετε επάνω στην κυματομορφή από τι αποτελούνται τα διάφορα τμήματά της χρησιμοποιώντας σαν αναφορά τις ημιτονοειδείς φασικές και πολικές τάσεις στο εσωτερικό της γεννήτριας.

Κυματομορφή της τάσης στην dc πλευρά του ανορθωτή συναρτήσει του χρόνου.

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

14

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Κυματομορφή της τάσης στην dc πλευρά του ανορθωτή με αναφορά τις ημιτονοειδείς φασικές & πολικές τάσεις στο εσωτερικό της γεννήτριας.

Κυματομορφή της τάσης στην dc πλευρά του αντιστροφέα συναρτήσει του χρόνου.

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

15

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Κυματομορφή της τάσης στην dc πλευρά του αντιστροφέα με αναφορά τις ημιτονοειδείς φασικές & πολικές τάσεις στο εσωτερικό της γεννήτριας.

Ερώτημα 6 Να σχεδιασθεί συναρτήσει του χρόνου η κυματομορφή του ρεύματος της διόδου D1 και του Thyristor Τ1

Κυματομορφή ρεύματος της D1

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

16

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Κυματομορφή ρεύματος του T1 (th1)

Ερώτημα 7 Να σχεδιασθεί συναρτήσει του χρόνου (για μία περίοδο) η κυματομορφή της τάσης μίας διόδου και ενός thyristor και να δείξετε επάνω στις κυματομορφές από τι αποτελούνται τα διάφορα τμήματά τους χρησιμοποιώντας σαν αναφορά τις ημιτονοειδείς φασικές και πολικές τάσεις στο εσωτερικό της γεννήτριας ή του δικτύου αντίστοιχα.

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

17

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

18

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

19

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Ερώτημα 8 Να υπολογισθεί μαθηματικά η μέση και η ενεργός τιμή του ρεύματος σε μια δίοδο και σε ένα Thyristor αμελώντας την μετάβαση. Να υπολογισθούν ακριβώς με το Psim χωρίς να αμελείται η μετάβαση. Η θεωρητική ανάλυση της μέσης τιμής του ρεύματος της διόδου D1 είναι : T

1 1 I D   I D dt = T0 

2



3

I D d (t ) =

0

1 2  d = =339.834 Α d 2 3 3

Η θεωρητική ανάλυση της ενεργού τιμής του ρεύματος της διόδου D1 είναι :

I Drms

1  T

2



3

0

1 I d dt = T

2



2

3

I d 2 d (t ) =

0

1 2 2 I d Id = =588.61 Α 2 3 3

Η θεωρητική ανάλυση της μέσης τιμής του ρεύματος του θυρίστορ T1 είναι : T

1 1 IT   I d dt = T 0 T

2



3

I d d (t ) =

0

1 2  d = =339.834 Α d 2 3 3

Η θεωρητική ανάλυση της ενεργού τιμής του ρεύματος του θυρίστορ T1 είναι :

ITrms

1  T

2

 0

3

1 I d dt = T 2

2

 0

3

I d 2 d (t ) =

1 2 2 I d Id = =588.61 Α 2 3 3

Από το Psim παίρνουμε τις μετρήσεις :

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

20

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

DIODE Idav(A) Idrms(A) Θεωρ.

PSIM

339.834 357.493

588.61 560.294

THYRISTOR Ithav(A) Ithrms(A) 339.834 339.834

588.61 579.932

Η απόκλιση της μετρούμενης τιμής από την θεωρητικά υπολογιζόμενη τιμή της ενεργού τιμής του ρεύματος της διόδου είναι μεγαλύτερη από την απόκλιση της αντίστοιχης τιμής του θυρίστορ, διότι το φαινόμενο της μετάβασης που θεωρείται στην θεωρητική ανάλυση είναι πιο έντονο στην πλευρά του ανορθωτή.

Ερώτημα 9 Να υπολογισθούν οι αρμονικές των ρευμάτων του στάτη και του δικτύου αμελώντας την μετάβαση. Στην συνέχεια να υπολογισθούν με το Psim χωρίς να αμελείται η μετάβαση και να συγκριθούν με τους προσεγγιστικούς υπολογισμούς. Η ενεργός τιμή του ρεύματος της θεμελιώδους αρμονικής για κάθε γραμμή και στις δύο πλευρές υπολογίζεται :

I s1 

6 I  0,78I d =794,902 Α  d

Οι ενεργές τιμές των ανώτερων μη τριπλών αρμονικών είναι: I sh



I s1rms h

όπου

h  6n  1

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

21

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

794.902  158.9804 A 5 794.902  113.557 A I s7  7 794.902  72.264 A I s11  11 794.902 I s13   61.146 A 13 794.902 I s17   46.759 A 17 794.902 I s19   41.837 A 19 I s5 

Χωρίς να αμελήσουμε τη μετάβαση, υπολογίζουμε από το Psim τις ενεργές τιμές των ρευμάτων του στάτη και του δικτύου μέχρι την 19 αρμονική :

ΡΕΥΜΑ ΣΤΑΤΗ Αρμονικές Συχνότητα 1 50 5 250 7 350 11 550 13 650 17 850 19 950

L1 774.445 79.386 29.484 14.066 9.157 5.543 4.391

L2 774.445 79.385 29.485 14.066 9.157 5.543 4.392

L3 774.445 79.385 29.484 14.065 9.156 5.542 4.391

ΡΕΥΜΑ ΔΙΚΤΥΟΥ L1 793.855 153.425 106.000 60.607 47.763 30.032 23.803

L2 793.657 153.531 105.734 60.617 47.455 29.956 23.486

L3 793.848 153.430 105.997 60.615 47.758 30.046 23.791

Δεν εμφανίζονται τριπλές αρμονικές και άρτιες αρμονικές. Από τα αποτελέσματα που πήραμε από το πρόγραμμα φαίνεται πόσο σημαντική είναι η επίδραση της αντίδρασης της πηγής στην πλευρά του ανορθωτή και η επίδραση του πηνίου και της αντίδρασης του μετασχηματιστή στην πλευρά του δικτύου τα οποία με την μετάβαση που προκαλούν στα ρεύματα μειώνουν αισθητά τις αρμονικές τους. Υπολογίζεται παρακάτω η ολική αρμονική παραμόρφωση του ρεύματος στη γεννήτρια για κάθε φάση:

% THDi ,  

%THDi , 

I rms ,  2  I s1,  2 I s1, 

I rms ,2  I s1,2 I s1,

 100 

779.273 2  774.445 2  100  11.18% 774.445

100 

779.2112  774.4452 100  11.11% 774.445

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

22

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

%THDi,C 

Irms,C 2  I s1,C 2 I s1,C

779.3632  774.4452 100  100  11.29% 774.445

Αντίστοιχα η ολική αρμονική παραμόρφωση του ρεύματος στο δίκτυο για κάθε φάση είναι:

%THDi , 

%THDi , 

%THDi ,C 

I rms,  2  I s1, 2 I s1, I rms ,2  I s1,2 I s1,

I s ,C 2  I s1,C 2 I s1,C

100 

820.0822  793.8552 100  25.92% 793.855

100 

820.2032  793.6572 100  26.08% 793.657

100 

820.0872  793.8482 100  25.92% 793.848

Ερώτημα 10 Να σχεδιασθούν για μία περίοδο οι κυματομορφές των τάσεων στα σημεία 1 και 2 ως προς τον φανταστικό ουδέτερο κόμβο του δικτύου των 20 kV. Να βρεθεί η ολική αρμονική παραμόρφωση αυτών των δύο τάσεων.

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

23

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Κυματομορφές των τάσεων ( V1 , V2 ) στα σημεία 1 και 2 ως προς τον φανταστικό ουδέτερο κόμβο του δικτύου των 20 KV για μια περίοδο. Από την ανάλυση του Psim , οι ενεργές τιμές των τάσεων είναι :

V1rms = 389,487V και V2rms = 391.501V Κάνοντας ανάλυση Fourier στις κυματομορφές οι ενεργές τιμές των θεμελιωδών αρμονικών είναι:

V1s1max 540, 411 = = 382.128 A 2 2 V 550, 969 V2 s1  2 s1max = =389.5939 A 2 2 V1s1 

Επομένως, η ενεργός τιμή της παραμόρφωσης τους είναι :

Vdis1  V1rms 2  V1s12 =75.354V Vdis 2  V2 rms 2  V2 s12 =38.596V Και οι ολικές αρμονικές παραμορφώσεις τους είναι:

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

24

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

THDv1  100

Vdis1 = 19,719% V1s1

THDv 2  100

Vdis 2 = 9,907% V2 s1

Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι το τριφασικό πηνίo Choke συμβάλει σε μια μικρή βελτίωση της ποιότητας της τάσης, διότι αφαιρεί ένα μικρό μέρος της αρμονικής παραμόρφωσης.

Ερώτημα 11 Να σχεδιάσετε για μια περίοδο την φασική και πολική τάση στους ακροδέκτες της γεννήτριας. Στην συνέχεια να υπολογισθεί η φαινόμενη και η συνολική άεργη ισχύς στους ακροδέκτες της γεννήτριας και του δικτύου. Να υπολογίσετε το μέρος της άεργης ισχύος που αντιστοιχεί στην πρώτη αρμονική της τάσης και του ρεύματος.

Τάσεις στο εσωτερικό και στους ακροδέκτες της γεννήτριας

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

25

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

ΦΑΣΙΚΗ Κ ΠΟΛΙΚΗ ΤΑΣΗ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΑΥΤΕΠΑΓΩΓΗ ΤΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ

Στο παραπάνω διάγραμμα απεικονίζεται η φασική τάση στους ακροδέκτες της γεννήτριας μόνο για μια φάση. Παρατηρούμε ότι η τάση αυτή είναι παραμορφωμένη σε σχέση με την φασική τάση πριν την αυτεπαγωγη, λόγω της εσωτερικής αντίδρασης της γεννήτριας. Αυτή όπως έχουμε εξηγήσει και σε προηγούμενα ερωτήματα επηρεάζει την τάση κατά την μετάβαση από την αγωγή μιας διόδου στην αγωγή μιας άλλης διόδου. Έτσι η μετάβαση δεν συμβαίνει ακαριαία αλλά διαρκεί κάποιο χρονικό διάστημα στο οποίο η τάση αυτή είναι ίση με το ημιάθροισμα 2 φασικών τάσεων. Έτσι αποδεικνύεται εύκολα όπως θα φανεί παρακάτω ότι η πτώση τάσης πάνω στην αυτεπαγωγή είναι το ημιάθροισμα μιας πολικής τάσης. Ανάλυση φασικής τάσης(V2a) στους ακροδέκτες της γεννήτριας

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

26

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Ανάλυση πολικής τάσης(V2a-V2b) στους ακροδέκτες της γεννήτριας

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΟΛΙΚΗΣ ΑΕΡΓΟΥ ΙΣΧΥΣ ΣΤΟΥΣ ΑΚΡΟΔΕΚΤΕΣ ΤΗΣ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ Από το πρόγραμμα PSIM μπορούμε να υπολογίσουμε την ενεργό πολική τάση στους ακροδέκτες της γεννήτριας. Επειδή η κάθε πολική τάση έχει μια μικρή απόκλιση από τις υπόλοιπες πιο σωστό θα είναι να πάρουμε τον μέσο όρο των ενεργών τιμών των τριών πολικών τάσεων που δίνει το πρόγραμμα PSIM :

VLL ,G 

VLL ,GAB  VLL ,GBC  VLL ,GAC 3



767.528  767.866  768.105  767.833V 3 Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

27

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Με παρόμοιο τρόπο βρίσκουμε το ρεύμα γραμμής παίρνοντας τον μέσο όρο των ρευμάτων από το πρόγραμμα PSIM(από ερ.4 έχουμε τις rms τιμές ρευμάτων) :

IS,rms 

IS,rmsA  IS,rmsB  IS,rmsC 3



779.273  779.211  779.363  779.282V 3

Οπότε η τριφασική φαινόμενη ισχύς θα είναι σε μέτρο η εξής :

S3 ,G  3 *VLL ,G * IS,rms  3 *767.833*779.249  1036.387kVA Για να υπολογίσουμε την άεργο ισχύ στους ακροδέκτες της γεννήτριας θα χρησιμοποιήσουμε την παρακάτω σχέση :

Q3 ,G  S32 ,G  P32 ,G  1036.3432  9502  414.244kVAr όπου P3φ,G=950 kW από την εκφώνηση.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΥΝΟΛΙΚΗΣ ΑΕΡΓΟΥ ΙΣΧΥΟΣ ΣΤΟ ΔΙΚΤΥΟ Στην συνέχεια για να υπολογίσουμε τα ίδια ζητούμενα από την μεριά του δικτύου πρέπει να βρούμε την ισχύ απωλειών πάνω στην αντίσταση r της dc ζεύξης. Η ενεργός ισχύς που φτάνει στο δίκτυο είναι P  P3 ,G  P , όπου Pαπ οι απώλειες πάνω στην ωμική αντίσταση r, δηλαδή θα έχουμε ότι:

P  I d2  r  1019.502 2  0.12  124.726kW P  P3 ,G  P  950  124.726  825.274 kW Η φαινόμενη ισχύς στους ακροδέκτες του δικτύου για να υπολογιστεί πρέπει να βρούμε το ρεύμα γραμμής στην πλευρά του δικτύου. Επειδή και στο δίκτυο οι ενεργές τιμές των ρευμάτων των 3 φάσεων έχουν μια μικρή απόκλιση μπορούμε να πάρουμε τον μέσο όρο των 3 ρευμάτων :

IS,rms 

IS,rmsA  IS,rmsB  IS,rmsC 3



820.082  820.203  820.087  820.124V 3

Όσον αφορά την πολική τάση VLL,Δ=690 V για κάθε φάση όπως επαληθεύεται και από το πρόγραμμα PSIM. Άρα τελικά η φαινόμενη ισχύς στο δίκτυο θα είναι:

S   3  VLL ,  I S ,rms  3  690  820.124  980.142 kVA

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

28

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Για την άεργο ισχύ έχουμε :

Q  S 2  P2  980.142 2  825.274 2  528.773kVAr .

H πρώτη αρμονική μεταφέρει την ενεργό ισχύ , και μαζί με τις υπόλοιπες περιττές μη τριπλές αρμονικές μεταφέρουν την άεργο ισχύ.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΕΡΓΗΣ ΙΣΧΥΣ ΘΕΜΕΛΙΩΔΟΥΣ ΑΡΜΟΝΙΚΗΣ Ο υπολογισμός γίνεται με το PSIM. Xρησιμοποιούμαι δύο μεθόδους. Α)Με 3ph-VAR METER που, βάση περιγραφής του, όταν συνδέεται για μέτρηση σε γραμμές που έχουν τάσεις/ρεύματα με αρμονικές μετρά την άεργο ισχύ της θεμελιώδους αρμονικής Β)Με BLOCKS που για κάθε φάση αρχικά παίρνουμε θεμελιώδη αρμονική ρεύματος/τάσης με THD block και στη συνέχεια με FFT block τα μέτρα Ipeak,Vpeak και τις φάσεις (φI φV). Μετέπειτα με SUMMER και SIN block βρίσκουμε το ημίτονο της διαφορά φάσης θεμελιώδων αρμονικών ρεύματος,τάσης και με MULTIPLIER blocks βρίσκουμε το (Ipeak Χ Vpeak Χ sinΔφI,V). Στο τελικό SUMMER βάζουμε gain στα 0.5 για να μετρατρέψουμε τις peak τιμές(I,V) σε rms και να έχουμε την ζητούμενη 3Φ άεργη ισχύ της πρώτης αρμονικής. Σε αυτή τη μέθοδο η χρήση μετασχηματισμού Fourrier εισάγει σφάλμα (αντιστρόφως ανάλογο δειγματοληψίας των FFT blocks, εδώ ήταν στα 512) γι’αυτό θα χρησιμοποιηθεί η πρώτη μέθοδος στους υπολογισμούς.

 ΆΕΡΓΗ ΙΣΧΥΣ ΤΗΣ ΠΡΩΤΗΣ ΑΡΜΟΝΙΚΗΣ ΣΤΗΝ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ

Q1G  226.04kVAr Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

29

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Τάσεις και ρεύματα 1ης αρμονικής των τριών φάσεων στη γεννήτρια

Είχαμε υπολογίσει QG=414,134 kVAr και ο λόγος άεργου ισχύος της 1ης αρμονικής προς την συνολική για την γεννήτρια είναι:

Q1,G QG



226.04  0.546 414.134

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

30

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

 ΆΕΡΓΗ ΙΣΧΥΣ ΤΗΣ ΠΡΩΤΗΣ ΑΡΜΟΝΙΚΗΣ ΣΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Q1  474.14kVAr Τάσεις και ρεύματα 1ης αρμονικής των τριών φάσεων στο δίκτυο

Είχαμε υπολογίσει QΔ=528,733 kVAr και ο λόγος άεργου ισχύος της 1ης αρμονικής προς την συνολική για την γεννήτρια είναι:

Q1 474.14   0.897 Q 528.733 Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

31

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Ερώτημα 12 Με βάση τα χαρακτηριστικά των διόδων και των thyristors, να επιλεγούν τα κατάλληλα από τεχνικά φυλλάδια που θα βρείτε από εταιρείες κατασκευής ημιαγωγών στο διαδίκτυο. Από τα προηγούμενα ερωτήματα υπολογισμού του ρεύματος και της τάσης μιας διόδου και ενός thyristor από το psim και θεωρώντας πως τα ρεύματα και οι τάσεις των υπολοίπων διόδων και thyristors θα είναι παρόμοια έχουμε τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά λειτουργίας τους με βάση τα οποία θα γίνει η επιλογή. Παρακάτω φαίνονται και επιπλέον δεδομένα (I,V,max) για διόδους, θυριστορ της διάταξης μας (από PSIM)

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

32

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Πίνακας χαρακτηριστικών διόδων & θυριστορ κυκλώματος Idav(A) PSIM

357.493 560.294 Ithav(A)

PSIM

DIODE Idrms(A) Idmax(A)

Vdmax(V)

1019.5

1124.06

THYRISTOR Ithrms(A) Ithmax(A)

Vthmax(V)

339.834 579.932

1019.5

971.956

DIODE Idrms(A) Idmax(A)

Vdmax(V)

Πίνακας επιλεγμένων διόδων & θύριστορ κυκλώματος Idav(A) DS502ST12

710*

1

Ithav(A) DCR1002SF12 1430* 1

2

1115*

1

8000

THYRISTOR Ithrms(A) Ithmax(A) 2245*

2

32500

1200 Vthmax(V) 1200

2

(* για Θ=100°, * για Θ=80°) Σημειώνουμε πως αν και η μέγιστη ανάστροφη τάση διάσπασης είναι Vdmax(V)=1124,06V και

Vthmax(V)=971.956 επιλέγουμε διόδους & θυριστορ που να αντέχουν σε ανάστροφες τάσεις των 1200 V λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός πως είναι πιθανόν να εμφανιστούν υπερτάσεις κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τους . Τέλος να σημειώσουμε πως η θερμοκρασίας λειτουργίας των ο ο διόδων κ θυριστορ δεν πρέπει να ξεπερνάει τους 100 C, 80 C αντίστοιχα ενώ η ψύξη του πρέπει να είναι δίπλευρη για να μην έχουμε προβλήματα υπερθέρμανσης όταν αυτό διαρρέεται από τα ονομαστικά του ρεύματα , γιατί τότε αυτά θα πρέπει να μειωθούνε με αποτέλεσμα την απόδοση μειωμένης ισχύος. Στην περίπτωση του thyristor γίνεται και έλεγχος για το χρόνο σβέσης . Για τις συνθήκες του δικού μας προβλήματος είναι :

 t σβ   

(180    u)* ω

π  (180  145.381  10.74957) * 180  180  1.326msec 100

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

33

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Το thyristor DCR1002SF12 έχει χρόνο σβέσης 200μsec(ή 0.2msec) άρα η επιθυμητή σβέση θα επέλθει σε χρόνο πολύ μικρότερο από τα 1.326ms

Ερώτημα 13 Με βάση το (12), να υπολογισθούν οι απώλειες του ανορθωτή και του αντιστροφέα. Οι απώλειες να υπολογισθούν από τα ρεύματα και τις πτώσεις τάσεως στις διόδους και στα thyristors. Οι απώλειες του ανορθωτή και του αντιστροφέα αποτελούνται από τις απώλειες αγωγιμότητας και τις απώλειες της μετάβασης. Εμείς θα υπολογίσουμε μόνο τις απώλειες κατά την αγωγή των διόδων και των thyristor, αμελώντας επιμελώς τις απώλειες της μετάβασης. Από το Psim, παίρνουμε τις μέσες τιμές του ρεύματος της διόδου D1 και του θυρίστορ T1 , για να υπολογίσουμε τις απώλειες του ανορθωτή και του αντιστροφέα :

I d 1 = 357,493 A

I t1 = 339,834 A

 ΓΙΑ ΤΙΣ ΔΙΟΔΟΥΣ (DS502ST12) ΕΙΝΑΙ :

I d 1 = 357,493 A

P

loss

έχουμε Ploss ≈ 390 W = 6 Ploss = 2340W

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

34

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

V f  1.21  Ploss  V f  I av  1.21  357.493  432.56W Και

P

loss

= 6 Ploss =2595,36 W

 ΓΙΑ ΤΑ ΘΥΡΙΣΤΟΡ (DCR1002SF12) ΕΙΝΑΙ :

I t1 = 339,834 A  Ploss  360W

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

35

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Και

P

loss

= 6 Ploss =2160 W

VT  1.2  Ploss  VT  I av  1.2  339.834  407.8W Και

P

loss

= 6 Ploss =2446,8 W

Ερώτημα 14α Μια άλλη λύση για τον περιορισμό των αρμονικών ρεύματος στο σημείο 2 είναι η εγκατάσταση παθητικού φίλτρου όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Το παθητικό φίλτρο να σχεδιασθεί (δηλαδή να υπολογισθούν τα Lf και Cf ) έτσι ώστε να δίνει στα 50 Hz χωρητική άεργο ισχύ όση υπολογίσατε στο (11) και να έχει συχνότητα συντονισμούστην 4.2 αρμονική (fc=4.2x50 Hz). Να συγκρίνετε την αρμονική παραμόρφωση του ρεύματος του μετασχηματιστή στα 690 V με αυτήν που είχατε όταν στην θέση του φίλτρου υπήρχε το choke. Να κάνετε το ίδιο και με την τάση στο σημείο 2. Τι παρατηρείτε;

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

36

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Για να μειωθούν οι αρμονικές του ρεύματος που φθάνουν στο δίκτυο αντί του πηνίου Choke μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα παθητικό φίλτρο LC. Το φίλτρο αυτό είναι συντονισμένο σε μια συχνότητα συντονισμού fc που στο ερώτημα μας είναι στην 4.2 αρμονική. Στόχος του φίλτρου είναι η η να αποκόπτει τις αρμονικές από την 5 και πάνω. Δεν είναι όμως συντονισμένο στην 5 αρμονική ης διότι σε περίπτωση που φθάσουν σε αυτό συνιστώσες 5 αρμονικής θα γίνει συντονισμός που θα προκαλέσει υπερρεύματα και τελικά καταστροφή του φίλτρου. Επίσης το φίλτρο δεν συντονίζεται σε συχνότητες πάνω από τα 250 Hz διότι θέλουμε να έχει χωρητική συμπεριφορά. Το φίλτρο επειδή έχει χωρητική συμπεριφορά παράγει άεργο ισχύ με σκοπό να αντισταθμίσει την άεργο ισχύ των ανώτερων αρμονικών που καταναλώνει ο αντιστροφέας. Το δίκτυο κανονικά θα παρήγαγε άεργο ισχύ που θα καταναλώνονταν στον αντιστροφέα και στην εσωτερική αντίδραση του Μ/Σ. Τώρα όμως το δίκτυο δεν παράγει άεργο ισχύ ανώτερων αρμονικών. Έτσι μετά το φίλτρο ης έχουμε μόνο άεργο ισχύ 1 αρμονικής . Επίσης το ρεύμα μετά το φίλτρο λόγω της αποκοπής των ανώτερων αρμονικών έχει μειωθεί με αποτέλεσμα να έχουμε μειωμένες απώλειες πάνω στον Μ/Σ. Αυτός είναι και ο λόγος που το φίλτρο μπαίνει πριν τον Μ/Σ, διότι αν έμπαινε μετά τον Μ/Σ οι απώλειες πάνω στην αντίδραση του θα ήταν μεγαλύτερες. Πρέπει να σημειώσουμε ότι σε σειρά με την αυτεπαγωγή του φίλτρου έχει τοποθετηθεί μια αντίσταση R=50mΩ διότι παρατηρήσαμε ότι αν δεν βάλουμε την αντίσταση τα ρεύματα στις 3 φάσεις δεν έχουν την ίδια μορφή. Η τιμή της ης αντίστασης δεν είναι τυχαία αλλά έχει σκοπό να μειώσει την τιμή του πλάτους του ρεύματος της 5 αρμονικής. Έτσι δοκιμάζοντας διάφορες τιμές για την αντίσταση και εκτελώντας ανάλυση Fourier ης βλέπαμε την τιμή του ρεύματος της 5 αρμονικής. Παρατηρήσαμε ότι η μείωση του πλάτους για αντίσταση R=50mΩ ήταν πολύ μεγάλη γι’ αυτό επιλέξαμε αυτή την τιμή. Παρακάτω ακολουθεί η ανάλυση για τον υπολογισμό των στοιχείων του φίλτρου :

ης

Από το 11 ερώτημα έχουμε ότι στο δίκτυο η 3φασική άεργος ισχύς της 1 αρμονικής είναι

Q1 =528, 733 kVAr

Η άεργος ισχύς ανά φάση που θα παράγει το φίλτρο υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση :

S ί   V   I *  V 

V* Z*



V2 Z*



V 2  1 j L f  j  C f ,Y 

*

  



V 2  j  L f  j

1   C f ,Y

Παίρνοντας τα μέτρα των διανυσμάτων και επειδή το φίλτρο δεν καταναλώνει ενεργό ισχύ θα έχουμε :

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

37

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

 690     3

38

2

V 2 Q1   176244  176244   Q 1 1 3  L f  100 L f  100 C f ,Y C f ,Y  100 L f 

1  0,9  104  2  L f C f ,Y  90 C f ,Y  1 100 C f ,Y

Πρέπει να σημειώσουμε ότι η φασική τάση δεν είναι 690V αλλά την θεωρήσαμε προσεγγιστικά τόσο διότι δεν γνωρίζουμε την πραγματική τιμή. Στην συνέχεια χρησιμοποιώντας την συχνότητα συντονισμού παίρνουμε άλλη μια σχέση για τις αυτεπαγωγές και τις χωρητικότητες.

fc 

1  4, 2  50  210 Hz  L f  C f ,Y  5.7438 10 7 2 L f  C f ,Y

Από τις 2 σχέσεις υπολογίζουμε τις τιμές των Lf, Cf,Y και Cf,Δ :

C f ,   3.33628mF

C f , 

C f , 3

 1.112mF

L f  0.1722 mH

 ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Βάζοντας το παθητικό φίλτρο αλλάζει το κύκλωμα και επομένως αλλάζει η γωνία έναυσης των thyristor. Εν συνεχεία υπολογίζουμε την καινούρια γωνία έναυσης και δημιουργούμε το καινούριο κύκλωμα που φαίνεται παρακάτω.

Vd  Vndc 

3 Lt 3 2 VLL ,  cos a  I d  809.487  1.35  690  cos a  300  0.07273 103 1019.502  

cos a  0.8451  a  147.68o

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Από την προσομοίωση λαμβάνουμε τις παρακάτω κυματομορφές για το ρεύμα της κάθε φάσης:

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

39

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

I s  , rms  693.76 A και I s1,rms 

962.849  680.84 A 2

I s , rms  693.774 A και I s1B ,rms 

962.896  680.87 A 2

I sC , rms  693.966 A και I s1C ,rms 

963.149  681.05 A 2

Η ολική αρμονική παραμόρφωση του ρεύματος στο Μ/Σ με το παθητικό φίλτρο υπολογίζεται

% THDi ,  

% THDi , B 

% THDi ,C 

I s  , rms 2  I s1  , rms 2 I s 1  , rms I sB , rms 2  I s1 B , rms 2 I s1 B , rms I sC , rms 2  I s1C , rms 2 I s1C , rms

Lch* RLC

 100 

693.76 2  680.84 2  100  19.57% 680.84

 100 

693.774 2  680.87 2  100  19.56% 680.87

 100 

693.966 2  681.05 2  100  19.57% 681.05

L1

Current THD(%) L2

L3

25.92 19.57

26.08 19.56

26 19.57

(*οι υπολογισμοί έγιναν στο ερώτημα 9)

Παρατηρούμε ότι η ολική αρμονική παραμόρφωση του ρεύματος σε σχέση με την προηγούμενη περίπτωση είναι μικρότερη.

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

40

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

 ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΑΣΗΣ Για να βρούμε τη νέα αρμονική παραμόρφωση της τάσης προσομοιώνουμε το κύκλωμα και παίρνουμε τις παρακάτω κυματομορφές για την τάση της κάθε φάσης :

VA,rms  402.359V , VB,rms  402.564V , VC,rms  402.447V V1, rms 

565.104 565.358 565.14  399.59V , VB1,rms   399.77V , VC 1,rms   399.61V 2 2 2

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

41

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Η ολική αρμονική παραμόρφωση της τάσης για κάθε φάση με το παθητικό φίλτρο υπολογίζεται

%THDv ,   %THDv ,  %THDv ,C 

V ,rms 2  V1, rms 2 V1,rms VB ,rms 2  VB1,rms 2 VB1,rms VC , rms 2  VC1,rms 2 VC1,rms

Lch* RLC

100 

402.3592  399.592 100  11.79% 399.59

100 

402.5642  399.77 2 100  11.84% 399.77

100 

402.447 2  399.612 100  11.94% 399.61

L1

Voltage THD(%) L2

L3

9.907 11.79

9.907 11.84

9.907 11.94

(*οι υπολογισμοί έγιναν στο ερώτημα 10)

Από τα αποτελέσματα βλέπουμε ότι η αρμονική παραμόρφωση του ρεύματος είναι μικρότερη χρησιμοποιώντας το φίλτρο, ενώ η αρμονική παραμόρφωση της τάσης μεγαλύτερη. Πολύ μεγάλη σημασία έχει η τιμή της αντίστασης που θα χρησιμοποιηθεί στο παραπάνω φίλτρο RLC .

Ερώτημα 14β Στην συνέχεια θεωρούμε ότι μειώνεται η ταχύτητα του ανέμου. Η ανεμογεννήτρια για να διατηρήσει τον βαθμό απόδοσής της στο μέγιστο και στην νέα ταχύτητα ανέμου, στρέφεται με το 80% (θα δοθεί σε κάθε ομάδα) των στροφών την πρώτης περίπτωσης, ενώ διατηρεί το ρεύμα διέγερσης στην ίδια τιμή. Σε αυτές τις συνθήκες η ανεμογεννήτρια δίνει στο δίκτυο το 70% της ονομαστικής της ισχύος. Να αναφέρετε και να αιτιολογήσετε ποιες παραμέτρους θα αλλάζατε στα κυκλώματα προσομοίωσης για να επιλύσετε αυτήν την περίπτωση.

 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ

ΑΛΛΑΓΜΕΝΩΝ ΜΕΓΕΘΩΝ ΤΗΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ

Η νέα ισχύς εξόδου της ανεμογεννήτριας θα είναι :

P2  0.70  P1  0.70  950  665kW Επειδή μειώθηκαν οι στροφές της ανεμογεννήτριας ανάλογη μείωση θα έχει και η συχνότητα της τάσης και του ρεύματος. Οπότε η νέα συχνότητα θα είναι:

f 2  0.80  f1  0.80  50  40 Hz Ανάλογη μείωση με την συχνότητα θα έχει και η εσωτερική αντίδραση της γεννήτριας XS :

X s  2  f 2  Ls  0.2079 , όπου Ls η αυτεπαγωγή της εσωτερικής αντίδρασης. Γνωρίζουμε ότι η ΗΕΔ της γεννήτριας είναι ανάλογη της συχνότητας και της ροής . Μπορούμε λοιπόν να πάρουμε τον λόγο των 2 ΗΕΔ της γεννήτριας (πριν και μετά την αλλαγή της περιστροφικής ταχύτητας :

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

42

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

E1 k1 1  E 2 k 2  2 όπου k είναι μια σταθερά που εξαρτάται από τα κατασκευαστικά στοιχεία της μηχανής και Φ είναι η μαγνητική ροή που παράγει ο δρομέας της γεννήτριας. Επειδή όμως το ρεύμα διέγερσης της μηχανής παραμένει σταθερό, η παραγόμενη μαγνητική ροή δεν αλλάζει. Δηλαδή Φ1=Φ2 . Έτσι για την Ε2 ισχύει

E 2  E1 

2 2  40  877.633   702.11V 1 2  50

 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΝΕΑΣ ΓΩΝΙΑΣ ΕΝΑΥΣΗΣ ΤΩΝ THYRISTOR Πρώτα πρέπει να βρούμε την σχέση μεταξύ της τάσης στην έξοδο του ανορθωτή και του ρεύματος στον dc κλάδο:

V gdc 

3 L 3 2 E 2  2 s  I d  947.85  0.1985  I d (1)  

Επίσης πρέπει στον dc κλάδο να φτάνει όλη η ενεργός ισχύς της γεννήτριας. Δηλαδή έχουμε ότι :

P  V gdc  I d  665 kW (2) Λύνοντας την σχέση (2) ως προς Vgdc και αντικαθιστώντας στην (1) προκύπτει η παρακάτω δευτεροβάθμια εξίσωση :

778.231V  854.502 0.1985I d 2  947.85I d  665000  0  I d    Vgdc    3920.56 169.62V Στην συνέχεια θα βρούμε την συνεχή τάση στην πλευρά του αντιστροφέα για κάθε λύση :

675 .691V V ndc  V gdc  I d  r    300 .8472V Για τις 2 παραπάνω τάσεις θα προκύψουν και 2 γωνίες έναυσης των Thyristor . Για την αρνητική ο όμως τάση θα προκύψει γωνία έναυσης μικρότερη των 90 και επειδή στον αντιστροφέα η γωνία ο έναυσης είναι μεγαλύτερη των 90 αυτή η περίπτωση απορρίπτεται. Από την πρώτη τάση προκύπτει η γωνία έναυσης ως εξής:

3 L 3 2 VLL ,  cos a  1 tot I d     675.691  1.35  690  cos a  300  0.139416  10 3  854.502   Vd  Vndc 

 675.691  931.5  cos a  cos a  0.687  a  133.39 o

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

43

44

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΓΩΝΙΑΣ ΜΕΤΑΒΑΣΗΣ ΑΝΟΡΘΩΤΗ ΚΑΙ ΤΟΥ ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΕΑ Η γωνία μετάβασης για τον ανορθωτή είναι :

cos u d  1 

2 2 Ls I d 2 E2

 1

2 * 80 *  * 0.82713 * 10 3 * 854.502 2  702.11

 0.6422  u d  50.04

o

Η γωνία μετάβασης για τον αντιστροφέα είναι :

cos(  u R )  cosa 

2ω1 Ltot VLL,Δ 2

I d  0.687 

2 *100* * 0.139416*103 690* 2

854.502  0.687  0.076708

 cos(  u R )  0.76371   u R  139.79 u R  6.4o

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

DATASHEETS

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

45

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

46

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

47

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

48

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

49

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

50

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

51

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΜΕΓΑΛΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ

Εργασία Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι Ιούνης 2010 Ομάδα 44

52