Tuulivoimalan simulointi laboratorioympäristössä : simulaatiomallin jatkokehitys

Abstract

Tämä opinnäytetyö on tehty Tampereen ammattikorkeakoulun sähkölaboratorioon. Työn tarkoituksena oli jatkokehittää jo olemassa olevaa tuulivoimalan simulointijärjestelmää.

Työlle asetettiin kaksi tavoitetta; kyky simuloida eri kuormitustilanteita erillisestä tiedostosta luetulla mittausdatalla sekä saada olemassa oleva momentin takaisinkytkentä toimimaan. Tuulivoimalan mallintamiseen käytettiin taajuusmuuttajalla ohjattua servomoottoria ja kuormana taajuusmuuttajalla ohjattua oikosulkumoottoria.

Servomoottoria ohjaavalta taajuusmuuttajalta välitettiin momentinarvo jänniteviestinä logiikalle. Logiikalla laskettiin servomoottorille uusi nopeusohje mitatun momentin avulla. Nopeusohje syötettiin takaisin taajuusmuuttajalle jänniteviestinä.

Logiikkana käytettiin National Instrumentsin CompactRIO -järjestelmää. CompactRIO on korkeasuorituskykyinen sulautettu ohjain, joka on laajennettavissa National Instrumentsin ja kolmansienosapuolien lisäkorteilla. Tässä työssä käytettiin kahta analogista lisäkorttia, joista toinen oli sisääntulolle ja toinen ulostulolle.

This thesis is made for the electrical laboratory in Tampere University of Applied Sciences. The purpose of this thesis was to further develop the already existing wind turbine simulation system.

Two goals were set for the work; the ability to simulate different load situations with exported data from a different file and trying to get the already existing torque feedback to work. The wind turbine was simulated by a servomotor which was controlled by a frequency converter. The load was simulated by an induction motor which was controlled by a frequency converter.

The measured torque was transmitted from the frequency converter driving the servomotor as a voltage signal to logic. A new speed reference was calculated for the servomotor using a measured modulation. The speed reference was fed back to the frequency converter with a voltage signal.

The logic system that were used was National Instruments CompactRIO. CompactRIO is a high-performance embedded controller, that can be expanded with additional modules from National Instruments or third parties. Two additional analog modules were used, one for the input and the other for the output.