Estimacija brzine vrtnje i polo zaja magnetskog toka · PDF fileGenerator 5,5 Sustav zakreta...

Motivacija iciljevi rada

Upravljanjegeneratorom

ModeliranjeSG

Simulacijskirezultati

Nadogradnjaobservera

Eksperimentalnirezultati

Zakljucak

Estimacija brzine vrtnje i polozaja magnetskog tokasinkronog generatora vjetroagregata koristenjem

Kalmanova filtra

Tomislav Loncarek Vinko Lesic Mario Vasak

23. ozujka 2015

1 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Sadrzaj

1 Motivacija i ciljevi rada

2 Upravljanje generatorom

4 Modeliranje SG

5 Simulacijski rezultati

6 Nadogradnja observera

7 Eksperimentalni rezultati

8 Zakljucak

2 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Motivacija i ciljevi rada

• povecanje instalirane snage vjetroelektrana

• srednja raspolozivost vjetroelektrana oko98 %, zbog pouzdanosti i cestihintervencija odrzavanjav = tb

• problem umjeravanja mjernog clana brzinevrtnje i kuta zakreta

• mogucnost povecanja raspolozivosti itrzisnih kompetencija

Generator 8,9

Broj kvarova [%] Vrijeme popravka [%]

Cijeli vjetroagregat 2,7

Toranj 1,5

Sustav zakreta gondole 6,7

Hidraulika 13,3

Mehanicke kocnice 1,2

Multiplikator 9,8

Senzori 14,1

Pogonski sustav 1,1

Upravlja ki sustav 12,9

Elektri ni sustav 14,3

Generator 5,5

Sustav zakreta lopatica 13,4

Glav ina 0,3 Sustav zakreta lopatica 9,4

Cijeli vjetroagregat 1,7Glav ina 0,0

Toranj 1,2

Sustav zakreta gondole 13,3

Hidraulika 4,4

Mehanicke kocnice 1,2

Multiplikator 19,4

Senzori 5,4

Pogonski sustav 2,4

Upravlja ki sustav 18,3

Elektri ni sustav 14,3

3 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

• vjetroagregati su postavljeni na udaljenim lokacijama

• upravljanjem generatorom oslanja se na precizno odredenupoziciju magnetskog toka

• redoviti servisi na rotoru generatora zahtijevaju ponovnukalibraciju mjeraca brzine

• kalibracija je moguca samo pri malim brzinama vjetra, atestiranje kalibracije vrsi se na velikim brzinama vjetra -produljivanje vremena servisiranja i do dva tjedna

• motivacija za odbacivanje mjeraca pozicije rotorageneratora i uvodenje estimatora polozajamagnetskog toka

4 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

• Kalman filter observeri

• dobre upravljacke karakteristike sa (d, q) modelom• bolje performanse na vecim brzinama• prosirenje raspona uz (α, β) model

• Observeri s ubrizgavanjem signala

• prikladni za male brzine vrtnje• povratni sugnali su zasumljeni, filtriranje• dodatni PWM signal, gubici

• Ideja: ujediniti prednosti oba (d, q) i (α, β) modela ukombinirani Kalman filter obsever

5 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Sustav vjetroagregata

Struktura vjetroagregata s PMSG-om

Struktura vjetroagregata s WRSG-om

• novija tegnologija, skuplja

• visoka koristnost

• bez multiplikatora

• WRSG: Enercon, Koncar

• PMSG: Vestas, Goldwind,Gamesa, Siemens

6 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Upravljanje generatorom vjetroagregata

ud + ud

uq + uq

(a,b,c)

estimacija

varijabliTg

ωgid,q,id,q

u d,qΔ , kut

PWM PMSG

ωe(Ldid+ψpm)

ωe id

ωeLqiq

ωe iq

Shematski prikaz vektorskog upravljanja sinkronimgeneratorom s permanentnim magnetima

7 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Upravljanje generatorom vjetroagregata

ud + ud

uq + uqΔ

ud(d,q)

(a,b,c)

i fRdd

estimacija

varijabliTg

i fu d,qΔ , kut

PWM WRSG

if*, idq*, e, idq

�eLqiq

�e iq

�e(Ldid+Lmdif)

�e id if

Shematski prikaz vektorskog upravljanja sinkronimgeneratorom s uzbudnim namotima

8 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Nederivirajuci Kalmanov filtar

Stvarnouzorkovanje

y=f(x)

kovarijanca

očekivanje

stvarnoočekivanje

stvarnakovarijanca

Preslikavanje

linearizacijom

y=f(x)

Py=ATPxA

sigmatočke

γ=f(χ)

otežanoočekivanje

ikovarijanca

transforrmirane

sigmatočke

UTočekivanje

UTkovarijanca

Sigma vektori koji propagiraju kroz nelinearnu funkciju

χ0 = x

χi = x +(√

(L + λukf )Px)ii = 1, ..., L

χi = x −(√

(L + λukf )Px)i−L

i = L + 1, ..., 2L

9 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Nederivirajuci Kalmanov filtar

algoritam

Sigma vektori koji propagiraju kroz nelinearnu funkciju

χak−1 =

[xak−1 xak−1 + γ

√Pak−1

xak−1 − γ√

Pak−1

Osvjezavanje vremena

(jednadzbe predikcije)

χxk|k−1 = f

[χxk−1 uk−1 χ

vk−1

]x−k =

2L∑i=0

W(m)i χ

xi,k|k−1

P−k =2L∑i=0

[χxi,k|k−1 − x−k

·[χxi,k|k−1 − x−k

]TΥk|k−1 = h

[χxk|k−1 χ

nk−1

]y−k =

2L∑i=0

W(m)i Υi,k|k−1

Osvjezavanje mjerenja

(jednadzbe korekcije)

Py−k,y−k

=2L∑i=0

[Υi,k|k−1 − y−k

·[Υi,k|k−1 − y−k

]TPx−k,y−k

=2L∑i=0

[χi,k|k−1 − x−k

·[Υi,k|k−1 − y−k

]TKk = P

x−k,y−k

y−k,y−k

xk = x−k +Kk

(yk − y−k

)Pk = P−k −KkP

y−k,y−k

10 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Sinkroni generatori u vjetroagregatima

Presjek stroja s vanjskim magnetima

Ld Rs eLqiq

Prikaz stroja u (d,q)

koordinatnom sustavu

Model u (d, q) koordinatnom sustavu

Ld(ud − Rsid + ∆ud)

Lq(uq − Rsiq + ∆uq)

dt= p · ωg

2p[ψpmiq + (Lsd − Lq)idiq ]

(Tt − Tg

Naponi rasprezanja

∆ud = Lqωeiq∆uq = −Ldωeid − ψpmωe

11 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Model stroja u stacionarnom (α, β) koordinatnom sustavu

uα = Rsiα +d

dtψα

uβ = Rsiβ +d

dtψβ

ψα = (La + Lb cos(2ρ)) iα + Lb sin(2ρ)iβ + ψpm cos(ρ)ψβ = Lb sin(2ρ)iα + (La − Lb cos(2ρ)) iβ + ψpm sin(ρ)

12 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

stator

armaturni namot

uzbudni namot

prigušni

a) b)turbogenerator (a) i hidrogenerator (b)

idudiDifuf

iQ LqQ

LfD LdD

Prikaz stroja u (d,q)

koordinatnom

sustavu

Model u (d, q) koordinatnom sustavu

ud + ∆ud = Rsid + Llsdid

dt+Lmd

Lfuf −

LfRf if

uq + ∆uq = Rsiq + Lqdiq

uf = Rf if + +Llfdif

dt+Lmd

Ld(ud + ∆ud) −

LdRsid

Naponi rasprezanja

∆ud = Lqωeiq∆uq = −Ldωeid − Lmdωeif

13 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Naponske jednadzbe u stacionarnom (α, β) koordinatnom sustavu

uα = Rsiα +d

dtψα

uβ = Rsiβ +d

dtψβ

uf = Rsif +d

ψα = (La + Lb cos(2ρ)) iα + Lb sin(2ρ)iβ + Lsfd cos(ρ)ifψβ = Lb sin(2ρ)iα + (La − Lb cos(2ρ)) iβ + Lsfd sin(ρ)ifψf = Lsfd cos(ρ)iα + Lsfd sin(ρ)iβ + Lfdif

14 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Simulacijski rezultati

iabc(f)

estimacija

varijabli Tg*

iabc(f)

u d,qΔ , kut

SVPWM SGvektorsko

upravljanje

id,q,(f)*,we,id,q,(f)

Blokovska struktura upravljanja• ocekivana promjena brzine vrtnje izmedu

dva vremena uzorkovanja je jako mala paje opravdano uvesti jednadzbu:dωgdt

= 0 + vω ,vω - procesni sum

• za vecu medusobnu povezanost jednadzbimodela generatora uvode se modeli ustacionarnom (α, β) koordinatnom sustavu

15 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Simulacijski rezultatiPMSG

0 2 4 6 8 10 1210

Brzina vrtnje osovine

stvaran

estimiran

Brzina vrtnje generatora

0 2 4 6 8 10 12−0.2

−0.15

−0.1

−0.05

i a [A

mjerenestimiran

Struja statora ia

0 2 4 6 8 10 120

Kut zakreta osovine

stvaran

estimiran

Kut zakreta osovine

0 2 4 6 8 10 12−6

o [rad

Greska estimacije

Pogreska estimacije kuta zakreta

16 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Simulacijski rezultatiWRSG

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

stvaran

estimiran

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50−1000

−800

−600

−400

−200

i a [A

mjerenestimiran

Struja statora ia

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50−100

i f [A

Struja uzbude if

mjerenestimiran

Struja uzbude if

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500

Kut zakreta osovine

stvaran

estimiran

Kut zakreta rotora

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50−4

x 10−3

o [rad

Greska estimacije

Pogreska estimacije kuta zakreta

17 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

PMSG, Matlab/Simulink PLECS

Blokovska shema simulacije

• provjera algoritma estimacije i upravljanjeprije eksperimentalnog testa

• programsko okruzenje Plexim Plecs

18 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

PMSG, Matlab/Simulink PLECS

0 2 4 6 8 10 12−0.2

−0.15

−0.1

−0.05

i a [A

mjerenestimiran

Struja statora ia0 2 4 6 8 10 12

stvaran

estimiran

0 2 4 6 8 10 120

Kut zakreta osovine

stvaran

estimiran

Kut zakreta generatora0 2 4 6 8 10 12

−0.05

−0.04

−0.03

−0.02

−0.01

o [rad

Greska estimacije

Greska estimacije kuta zakreta

19 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Nadogradnja observeraKarakteristike observera s (d, q) modelom

• jednostavan

• samo osnovni valni oblik, bezharmonika

• dobre upavljacke karakteristike saPI regulatorima

• varijable su konstantne, lakougadanje observera

• potrebno poravnavanje statorskih irotorskih polova

• dobre karakteristike obsevra samopri velikim brzinama

Estimacija struja pri poravnatim i neporavnatim

polovima statora i rotora

20 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Nadogradnja observeraKarakteristike observera s (α, β) modelom

• dobre karakteristike observera,jednadzbe su usko vezane zafizikalnu sliku stroja

• netreba pocetnog poravnavanjapolova statora i rotora

• slozeni model

• lose upravljacke karakteristike

• sinusne varijable, otezanougadanje observera

Slabe karakteristike observera, izoblicenje struja

zbog nedgovarajuceg ugadanja observera

21 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Nadogradnja observera

• (α, β) model za estimaciju brzine i pozicije magnetskog toka

• (d, q) model za poboljsanje estimata pozicije magnetkog toka,izvlacenje osnovnog valnog oblika struja, Field-Oriented Control

• Dual-Kalman filter konfiguracija

22 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

• pocetna konfiguracija s (α, β) modelom

23 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

• konacna Dual-Kalman filtar konfiguracija s (α, β) i (d, q) modelom

24 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Simulacijski rezultati Dual-Kalman filtar

25 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Eksperimentalni rezultati Dual-Kalman filtar

26 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Eksperimentalni rezultati Dual-Kalman filtar

27 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Eksperimentalni postav

28 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

• brza konvergencija algoritma estimacije ka tocnimvrijednostima, cak i u uvjetima turbulentnog vjetra

• neznatno sporija konvergencija pri eksperimentalnimrezultatima

• estimirane velicine sadrze manje sumove nego mjerene pasu pogodniji ulazi u upravljacke algoritme

29 / 30

ModeliranjeSG

Zakljucak

Hvala na pozornosti!

30 / 30

Estimacija brzine vrtnje i polo zaja magnetskog toka · PDF fileGenerator 5,5 Sustav zakreta...

Documents

Alati Proxxon - Micromot - dom-tex.hr · PDF fileistosmjerni motor. Varijabilna brzina potpuno elektronski regulirana. Glav-no kućište je zrađeno od POLIAMIDA ojačanog sa staklenim

Trošenje turbinskih lopatica

Korisni saveti i uputstva VODIČ ZA RENOVIRANJEjoter.rs/wp-content/uploads/2015/pdf/YTONG_renoviranje...ALAT Za jednostavnu i brzu gradnju sa Ytong elementima. lopatica za nanos tankoslojnog

poklon paketi darovi 2017 - kulen-matijevic.hr · Tradicionalna proizvodnja, sastav: lopatica, vrat, sol, domaća paprika, češnjak i papar. Zrenje 3-4 mjeseca. sir TVRDI KRAVLJI

Содержание программы II.Содержательный раздел.teplostan.ucoz.com/glav/19/rabochaja_programma_vladimirovoj_t.i.pdf · домашних и диких

PočetnaGumena lopatica - ZMAJ 142 Gumena lopatica - ZMAJ 161 Gumena lopatica - ZMAJ 190 Limeni nosaöi lopatice i zakovice Limeni nosaö - ZMAJ 133/142 Limeni - ZMAJ 161/190 Zakovica

1, 2, 3 . . Kanañ a ri - Réseau Canopé · Ar wastell Sul Ar yarig Bizied 13 Boubou Daou gi bihan Demat deoc’h 12 Deus ganin Eginane Glav, glav Ha me ’blij din Jibedi, jibeda

Projektno delo pri predmetu informatika - dijaski.net · Pri seminarski nalogi sem se bolj osredotočil na bralno/ pisalne glave, pri katerih sem omenil premikanje glav po plošči

had.org.rs 10.pdf · URED NI ŠTVO SlavenBačić,MarioBara,StevanMačković, PetarVuković,TomislavŽigmanov GLAV NI URED NIK SlavenBačić IZ VR ŠNI

ZGODOVINSKI ČASOPIS HISTORICAL RtVI UDC UDK 949.712(05) ISSN 0350-5774 GLASILO ZVEZE ZGODOVINSKIH DRUŠTEV SLOVENIJE Uredniški odbor: dr. Bogo Grafenauer dr. Vasilij Melik (glav

ključnjača lopatica prsna kost - scen.uns.ac.rs · Croquis = skica •Kroki je brz i nedovršen crtež po živom modelu. Kičma ima oblik slova S. Uvek obratiti pažnju na ugao

BIOLOZI 2017 Sistematika i filogenija viših biljaka I · •Pribor za sakupljanje: nož i lopatica, makaze, papirne kesice za mahovine, privremena presa ili kese za odlaganje materijala,

Andrej Ivanuša LOPATICA, NOŽEK IN KLJUČEK - andros.si · Andrej Ivanuša LOPATICA, NOŽEK IN KLJUČEK Kovani in papirnati denar na Kitajskem Tri območja na svetu si lastijo prvenstvo

Sveučilište u Zagrebu - Veterinarski fakultetintranet.vef.hr/dolphins/radovi/pdf 2014/Sanja Horvat... · 2014-10-15 · osnovu čine lopatica, nadlaktična kost, palčana i lakatna

ključnjača lopatica prsna kost predavanje... · Croquis = skica •Kroki je brz i nedovršen crtež po živom modelu. • Oko 7 glava u telu • Šaka = dužine lica/ šaka sa zglobom

УТВЕРЖДАЮ - Glav otolar

AppNoteTLE6240 SABER REM Glav - Infineon

BROD, PROPULZIJA — BROD, KORMILARENJE...214 BROD, PROPULZIJA — BROD, KORMILARENJE lopatica a time i smjer poriva. Ako je ekscentricitet jednak nuli, prestaje stvaranje poriva (si

Ø8mm Europa - AkcijaParodontološke sonde Kirete Gracey ......Instrumenti za punjenje 1045/12B fleksibilna, srednje veličine Heidemann lopatica 1058A srednje veličine Špatula za

Čistač matične rešetke - kosnica.eukosnica.eu/wp-content/uploads/2014/01/Pčelarski-pribor-.pdf · 46. Lopatica za med 47. Originalni set za uzgoj matica-Jenter 48. Dijelovi za