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Verfasst am: 23.10.2015, 12:19
Titel: fremderregter Synchrongenerator
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Hallo,
dein Thread hilft mir schon sehr weiter. Meine Studienarbeit besteht darin eine fremderregten Synchronmaschine
für eine 7 MW Windturbine mit hydrostatischem Getriebe mit Simulink zu modellieren.
Die Permanent Erregte Synchronmaschine hast du ja schon modellieren können.
Was müsste ich jetzt ändern um daraus eine fremderregte Synchronmaschine zu bauen?
Vielen Dank!
Grüße, Matthias
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| Epfi |
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Verfasst am: 23.10.2015, 14:27
Titel:
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In grober Näherung ist das doch das gleiche ;-) Der Unterschied ist, dass Du bei der fremderregten Maschine den Erregerkreis noch mit modellieren musst. Der hat eine Induktivität und einen Widerstand und es gibt auch noch Gegeninduktivitäten, die berücksichtigt werden wollen.
Auf gar keinen Fall solltest Du auf die Idee kommen, das Modell der Synchronmaschine von Schröder abzumalen. Das ist unglaublich sensibel auf Parameteränderungen und kaum stabil zum laufen zu bringen. Benutzbar ist es in der Praxis kaum. Sobald Du anfängst, das Modell auch mit realen Spannungen (Stichwort Oberwellen) zu belasten, geht es kaputt.
Deutlich besser funktioniert das Modell, das auch in SimPowerSystems als fertiger Block implementiert ist. Das findest Du im Buch Electromechanical Systems, Electric Machines and Applied Mechatronics von Lyshevski.
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| Matze_Ka |
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Verfasst am: 24.10.2015, 09:27
Titel: fremderregter Synchrongenerator
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Danke für deine Antwort. Leider hält mein Prof. von Toolboxen nicht viel und möchte alles hart durch DGLs in Simulink beschrieben und modelliert haben.
Hast du dafür auch eine Buchempfehlung oder Tipps für mich?
Ziel meiner Studienarbeit ist das die WEA und der Synchrongenerator bei Netzunstabilitäten variabel mit Blindleistung entgegen wirken kann und somit zur Netzstabilität beiträgt. Die WEA mit Hydrostatischen Getriebe bekomme ich schon als Modell von meinem Prof. (diese sind bereits auch schon mit realistischen Daten hinterlegt und sehr nah an der realität)
Meine Aufgabe ist es den fremderregten Synchrongenerator und das Netz ohne Wechselrichter oder Stromrichter zu modellieren.
Bin jeden Tipp und Rat dankbar. 
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| Epfi |
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Verfasst am: 24.10.2015, 09:53
Titel: Re: fremderregter Synchrongenerator
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| Matze_Ka hat Folgendes geschrieben: |
| Danke für deine Antwort. Leider hält mein Prof. von Toolboxen nicht viel und möchte alles hart durch DGLs in Simulink beschrieben und modelliert haben. |
Dafür hat er auch eine Menge guter Gründe.
| Zitat: |
| Hast du dafür auch eine Buchempfehlung oder Tipps für mich? |
Siehe oben. Das Modell von Lyshevski ist ganz gut.
| Zitat: |
| Ziel meiner Studienarbeit ist das die WEA und der Synchrongenerator bei Netzunstabilitäten variabel mit Blindleistung entgegen wirken kann und somit zur Netzstabilität beiträgt. |
Klingt spannend, aber auch nicht ganz unanspruchsvoll.
| Zitat: |
| Meine Aufgabe ist es den fremderregten Synchrongenerator und das Netz ohne Wechselrichter oder Stromrichter zu modellieren. |
Dann los :)
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| Matze_Ka |
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Verfasst am: 25.10.2015, 08:57
Titel: Synchrongenerator
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Wohl wahr, einfach ist es nicht.. Aber als angehender Master ist man auch mal froh über Herausforderungen.
Ich hab jetzt mal eine Synchronmaschine (im Moment noch Permanent erregt) nach meinen Vorlesungsunterlagen (geregelte Antriebe) modelliert.
Allerdings bin ich mir nicht ganz sicher wie ich genau daraus jetzt eine fremderregte Synchronmaschine und aus dem Motor einen Generator mache. Im Prinzip werden aus den Eingängen Ausgänge und aus den Ausgängen Eingänge oder??
Könnt Ihr mir weiterhelfen? Ich wollte morgen meinem Prof einen Zwischenstand vorzeigen.
Vielen Dank.
Anbei mein Modell.
| Beschreibung: |
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| Epfi |
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Verfasst am: 25.10.2015, 17:37
Titel: Re: Synchrongenerator
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| Matze_Ka hat Folgendes geschrieben: |
| Allerdings bin ich mir nicht ganz sicher wie ich genau daraus jetzt eine fremderregte Synchronmaschine |
An der Stelle, wo Du jetzt den PM-Fluss drin stehen hast, musst Du den elektrisch erzeugten Fluss hinbekommen. Ist aber durchaus denkbar, dass Du das ganze Modell einfach wegwerfen musst und die Gleichungen der elektrisch erregten Maschine von Grundauf zusammenklicken musst.
| Zitat: |
| und aus dem Motor einen Generator mache. Im Prinzip werden aus den Eingängen Ausgänge und aus den Ausgängen Eingänge oder?? |
Nein. Du betreibst die Maschine ja netzparallel. Die Spannungen sind also vorgegeben. Die Eingangsgröße für Dein Maschinenmodell sind also immer Spannungen und das mechanische Drehmoment. Das einzige, was sich von Motor- zu Generatorbetrieb ändert, ist das Vorzeichen des drehmoment bildenden Stroms. Wenn er im motorischen Betrieb positiv ist, ist er im generatorischen Betrieb negativ. Aber das stellt sich automatisch ein, wenn Du das Vorzeichen des Drehmoments entsprechend einstellst. Das Modell für Motor und Generator ist identisch.
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| Matze_Ka |
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Verfasst am: 20.12.2015, 18:58
Titel: Synchrongenerator
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Hallo Zusammen!
Danke epfi, deine Tipps haben mir sehr weiter geholfen.
Mein Model für den Synchrongenerator ist soweit fertig. Leider sind die Simulationsergebnisse nicht ganz das was ich erwartet habe.
Zum einen habe ich nach der Transformationen vom 3 Phasen System in alpha und beta Komponente Gleichströme oder Spannungen erwartet, leider kamen sinusförmige Signale raus. Daraus resultierten dann auch ein pulsierendes Generatormomente und daraus eine pulsierende Drehzahl.
Also irgendwo ist noch der Wurm drin...
Spannungen gebe ich vor, da der Generator auch Netzparallel laufen soll. Zuerst dachte ich es könnte sein omega und theta sich nicht schnell genug aufbauen und hab diese dann separat als Konstante vorgegeben.
Alle Formeln der Park und Clark Transformation habe ich auch schon nachgeprüft...
Ich verbringe schon Wochen damit möglich Fehler aufzuspüren...
Ich gebe eine Moment der WEA vor und erwarte eigentlich das sich dadurch ein Generatormoment einstellt und somit eine Drehzahl die ich dann an die WEA zurück geben kann.
Wäre super wenn Ihr mir weiterhelfen könntet.
Frohe Feiertage!
| Beschreibung: |
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| Epfi |
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Verfasst am: 20.12.2015, 19:52
Titel:
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Kann gerade nicht in das Modell gucken, aber wenn das Ergebnis der alpha-beta-transformation zwei um 90 Grad verschobene sinuse sind, dann hast du alles richtig gemacht. Für das Modell willst du aber wahrscheinlich dq-größen haben, das sind dann auch gleichgrößen. Entweder kannst du die aus dem alpha-beta-system ausrechnen oder direkt aus dem dreiphasigen System.
Falls du doch schon in dq-größen transformierst: woher kommt dein Transformationswinkel?
Die Drehzahl der Maschine sollte stationär der netzfrequenz entsprechen, sonst läuft was nicht ganz rund...
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| Matze_Ka |
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Verfasst am: 20.12.2015, 20:54
Titel: Synchrongenerator
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Ja ich hätte gerne Quer und Längstrom Komponenten um daraus dann das Moment und die Drehzahl zu errechnen..
Leider puslieren die d q Komponenten auch und ich kann mir nicht erklären warum...
Wann knntest du den mal drüber schauen?
Liebe Grüße
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| Epfi |
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Verfasst am: 21.12.2015, 20:13
Titel:
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Hab gerade mal kurz drauf geguckt. Die Transformation sieht an sich gut aus. Dein Transformationswinkel läuft aber nur so ungefähr synchron zum Netz. Dein Netz läuft mit 2*pi*50 rad/s, Dein Winkel ist das Integral über 314.16 rad/s. Da das nicht das gleiche ist, kommt aus der Transformation Quatsch raus. Wenn man bei Netz und Transformation eine Frequenz von 2*pi*50 einträgt, klappt es (mit dem durchaus üblichen numerischen Murks, der dabei passiert).
Für eine SM transformierst Du aber ohnehin nicht mit dem Winkel des Netzes, sondern mit dem mechanischen Winkel der Maschine (unter Berücksichtigung der Polpaarzahl).
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| Matze_Ka |
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Verfasst am: 22.12.2015, 16:54
Titel: Synchrongenerator
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Danke Dir fürs drüber schauen.
Ja du hast recht, normalerweise nutzt man das Omega der SM. Von meine Maschinen Prof hab ich allerdings den Tipp bekommen das mein Model wohl nicht Synchron zum Netz läuft... und deshalbQuark raus kommt. Wenn man sich das Omega anschaut dann läuft das auch weg und stellt sich nicht ein... Deshalb hab ich mir das Omega separat Berechnen lassen.
Aber wenn ich das jetzt so einstelle wie du vorgeschlagen hast, wirds leider nicht besser. Wobei ich nicht wirklich weiß, wie es eigentlich aussehen sollte... ich erwarte nach den Transformation vom 3 phasen System in Alpha und Beta System Gleichstrom Komonenten und keine pulsierenden Sinus versetzte Ströme....
Dadurch ergibt sich auch ein pulsierendes Moment und eine Drehzahl die sich nicht einstellt. Doch die Drehzahl brauche ich um sie dem Getriebe das mir das Moment vorgibt rückzuführen...
Ich weiß nicht weiter und der Tipp von meinem Prof hat leider auch nicht weitergeholfen..
Grüß und frohe Weihnachtsfeiertag!
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| Epfi |
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Verfasst am: 23.12.2015, 15:55
Titel: Re: Synchrongenerator
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| Matze_Ka hat Folgendes geschrieben: |
Aber wenn ich das jetzt so einstelle wie du vorgeschlagen hast, wirds leider nicht besser. Wobei ich nicht wirklich weiß, wie es eigentlich aussehen sollte... ich erwarte nach den Transformation vom 3 phasen System in Alpha und Beta System Gleichstrom Komonenten und keine pulsierenden Sinus versetzte Ströme.... |
Das erwartest Du richtig. Wenn Netzwinkel und Transformationswinkel identisch sind, sollte eine der beiden Größen null sein und die andere gerade den Effektiv- oder Spitzenwert der Netzspannung anzeigen (kommt auf Deine Faktoren an).
Das, was Du am Ausgang der Transformation an Wechselanteil siehst, ist numerischer Murks, mit dem Du Dich möglicherweise noch ein paar Wochen rumschlagen musst. Achte mal auf die Achsenskalierung - das, was da an Wechselanteil ist, bewegt sich irgendwo im Bereich von 1e-9.
| Zitat: |
Dadurch ergibt sich auch ein pulsierendes Moment und eine Drehzahl die sich nicht einstellt. Doch die Drehzahl brauche ich um sie dem Getriebe das mir das Moment vorgibt rückzuführen... |
Du kannst die Maschine auch nicht einfach so hart auf das Netz schalten. Das kann klappen, wenn Du einen Dämpferkäfig hast und den richtig modellierst. Normale Synchronmaschinen vibrieren und brummen einfach nur, wenn man sie im Stillstand an das Netz schaltet.
Zwei Dinge, die Du dagegen tun kannst:
* Netzfrequenz langsam von null hochfahren
* mechanische Drehzahl mit Nenndrehzahl initialisieren, so dass die Maschine schon mit der richtigen Drehzahl rotiert, wenn Du sie aufs Netz schaltest.
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| Matze_Ka |
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Verfasst am: 23.12.2015, 20:51
Titel: Synchrongenerator
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Danke für deine Zeit!
Ich dachte wenn ich für Omega im Netz und in der SM 2*pi*50 einstelle sind die Winkel identisch... aber das hab ich jetzt auch gemacht... so ganz blick ich da noch nicht durch... gibts da noch andere Einstellschrauben die ich übersehen habe?
Also nach deinen Anpassungen mit 2*pi*50 kommen bei mir im Scope direkt nach der Spannungs Transformation Werte von -300 bis 300V raus....
Irgendwelche Ideen oder Lösungen wie ich diesen nummerischen Murks behebe? Gibts da vielleichtFilter die ich nutzen kann um das richige Signal weiter zu verweden??
Grüße
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Verfasst am: 05.01.2016, 09:54
Titel:
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So, jetzt habe ich nochmal drüber geschaut.
Zwei Sachen sind mir grundsätzlich noch aufgefallen:
* Dein Massenträgheitsmoment ist mit 1000kg*m^2 angegeben. Das ist eine realistische Annahme -- aber nur, wenn Du eine Maschine mit deutlich über 10MW Nennleistung modellierst.
* Du definierst nur eine Streuinduktivität, keine Hauptfeldinduktivität
Das mit dem großen Massenträgheitsmoment ist ein Problem, weil die Maschine mit dem ihr zur Verfügung stehenden Drehmoment ihre Drehzahl überhaupt nicht verändern kann. Das bissen elektrische Drehmoment, was da entsteht ändert an der Drehbewegung des Rotors quasi gar nichts - darum wirst Du die Maschine mit diesen Parametern auch nie synchronisiert bekommen. Zumindest nicht in vernünftiger Zeit und dann auch nur, wenn die Netzfrequenz konstant ist.
Deine Transformation spinnt vermutlich deswegen, weil Du Deine Spannungen falsch angeschlossen hast. u1=U, u2=V, u3=W. Bei Dir ist das alles verdreht. Wenn Du das korrigierst, sollte es laufen.
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| Matze_Ka |
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Verfasst am: 08.01.2016, 17:53
Titel: Synchrongenerator
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Danke Epfi. Das die Spannungen u v w vertauscht waren, war sehr aufschlussreich.. grober Fehler... Aber nun gut jetzt sieht es fast so aus als könnte man das Modell verwenden.
Ich versuche eine WEA mit 7MW zu modellieren. Hab dazu leider keine Massenträgheitsmomente im Netz gefunden. Hast du dahingehend einen Wert für mich um das Modell so realistisch wie Möglich zu gestalten?
Ich nutze L als magnetischen Fluss in meinem Generator Modell um die Längs und Querkomponenten auszurechnen.
Was genau meinst du mit Hauptfeldinduktivität`? Fehlt diese bei mir?
MIr wurde von meinen Profs empfholen eine möglichst hoches Massenträgheitsmoment zu wählen damit sich die Drehzahl nicht so schnell ändert.
Kannst du mir sagen wie ich es hin bekomme Getriebe mit Generator zu synchronisieren damit sich eine Drehzahl einstellt?
Oder brauche ich dazu einen Regler der die das Generator Moment anpasst`? Solange die Momente von Getriebe und Generator nicht gleich sind resultiert ja eine Beschleunigung. Erst wenn Generator, Getriebe und das Reibungsmoment in Summe Null ergibt stellt sich eine Drehzahl ein die sich dann auch hält. Natürlich nur wenn davor eine Beschleunigung stattfand.
Vielen vielen Dank das du dich meinen Problemen annimmst!
Grüße, Matthias
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