<p>Lastflödesberäkningar kan användas för att se om ett nät behöver byggas ut för att tillgodose en ökad belastning, hur mycket reaktiv effekt som behöver tillföras, eller för att se om ett givet nät klarar av bortfall av en ledning. Syftet med denna rapport är att presentera teorierna för lastflödesberäkningar. Dessutom ska en manual till simuleringsprogrammet Power World färdigställas.</p><p>Ledningens viktigaste förluster är genom: serieinduktans, shuntinduktans och resistans. Reaktiv effekt kan tillföras dels genom seriekondensatorer, för att motverka ledningens spänningsfall; och dels genom shuntkondensatorer för att kompensera för lastens behov av reaktiv effekt. En lindningskopplare ändrar transformatorns omsättning, vilket renderar i att spänningen i överföringsledet ändras. På varje ställe där ett elkraftnät förgrenar sig finns en skena.</p><p>För lastflödesberäkningar delar man upp skenorna i tre olika sorter: <em>swing bus</em>, lastskena och spänningskontrollerad skena. Vid beräkningarna beräknas först spänningen på en skena, och sedan beräknas spänningen på nästa skena beroende av den. I de flesta fall är Newton-Raphsons metod att föredra. Rapporten introducerar lastflödesberäkningar genom två genomgångna exempel. Särkopplat nät är en förenklad metod för lastflödesberäkningar. Beräkningsprogram använder de teorier för lastflöden som denna rapport presenterar, och kan ofta beräkna andra problem av elkraftteknisk karaktär.</p><p>Lastflödesberäkningar kan användas för att se om ett nät behöver byggas ut för att tillgodose en ökad belastning, hur mycket reaktiv effekt som behöver tillföras, eller för att se om ett givet nät klarar av bortfall av en ledning. Syftet med denna rapport är att presentera teorierna för lastflödesberäkningar. Dessutom ska en manual till simuleringsprogrammet Power World färdigställas.</p><p>Ledningens viktigaste förluster är genom: serieinduktans, shuntinduktans och resistans. Reaktiv effekt kan tillföras dels genom seriekondensatorer, för att motverka ledningens spänningsfall; och dels genom shuntkondensatorer för att kompensera för lastens behov av reaktiv effekt. En lindningskopplare ändrar transformatorns omsättning, vilket renderar i att spänningen i överföringsledet ändras. På varje ställe där ett elkraftnät förgrenar sig finns en skena.</p><p>För lastflödesberäkningar delar man upp skenorna i tre olika sorter: <em>swing bus</em>, lastskena och spänningskontrollerad skena. Vid beräkningarna beräknas först spänningen på en skena, och sedan beräknas spänningen på nästa skena beroende av den. I de flesta fall är Newton-Raphsons metod att föredra. Rapporten introducerar lastflödesberäkningar genom två genomgångna exempel. Särkopplat nät är en förenklad metod för lastflödesberäkningar. Beräkningsprogram använder de teorier för lastflöden som denna rapport presenterar, och kan ofta beräkna andra problem av elkraftteknisk karaktär.</p>

<p>Power electronic converters are widely used in industrial power conversion systems both for utility and drives applications. As the power level increases, the voltage level is increased accordingly to obtain satisfactory efficiency. During the last years, the voltage rating of fast switching high voltage semiconductors such as the Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) has increased. Still, there is a need for series connection of switching devices. In this area of applications, the Multilevel Converter has shown growing popularity.</p><p>The fundamental advantages of the Multilevel Converter topologies are low distorted output waveforms and limited voltage stress on the switching devices. The main disadvantages are higher complexity and more difficult control. </p><p>In this thesis, Multilevel Converters are analysed for large motor drive applications. The main focus has been on converter losses, output waveform quality and control.</p><p>Analytical expressions for both switching and conduction losses for 4- and 5-level Diode Clamped Converters have been developed. The investigation shows that the losses can be reduced by utilizing a multilevel topology for a 1 MW drive. This work is presented in [46]. The same reduction in losses is proven for a 2300V/ 3 MW drive.</p><p>Analytical expressions for the harmonic losses in 3-level converters have been developed for 2 different Carrier Based PWM schemes, presented in [56], [57] and [58]. Also Space Vector PWM are investigated and compared by simulations, in addition to 4- and 5-level Carrier Based PWM.</p><p>DC-bus balancing in both 3- and 5-level converters is discussed. Balancing in 3- level converters can be achieved by proper control. Balancing in 5-level converters can be achieved by proper arrangement of isolated DC-supplies.</p><p>One 40kW 3-level converter and one 5kW 5-level converter has been designed and built. Experimental verification of the analytical and simulated results is shown.</p>

Power electronic converters are widely used in industrial power conversion systems both for utility and drives applications. As the power level increases, the voltage level is increased accordingly to obtain satisfactory efficiency. During the last years, the voltage rating of fast switching high voltage semiconductors such as the Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) has increased. Still, there is a need for series connection of switching devices. In this area of applications, the Multilevel Converter has shown growing popularity. The fundamental advantages of the Multilevel Converter topologies are low distorted output waveforms and limited voltage stress on the switching devices. The main disadvantages are higher complexity and more difficult control. In this thesis, Multilevel Converters are analysed for large motor drive applications. The main focus has been on converter losses, output waveform quality and control. Analytical expressions for both switching and conduction losses for 4- and 5-level Diode Clamped Converters have been developed. The investigation shows that the losses can be reduced by utilizing a multilevel topology for a 1 MW drive. This work is presented in [46]. The same reduction in losses is proven for a 2300V/ 3 MW drive. Analytical expressions for the harmonic losses in 3-level converters have been developed for 2 different Carrier Based PWM schemes, presented in [56], [57] and [58]. Also Space Vector PWM are investigated and compared by simulations, in addition to 4- and 5-level Carrier Based PWM. DC-bus balancing in both 3- and 5-level converters is discussed. Balancing in 3- level converters can be achieved by proper control. Balancing in 5-level converters can be achieved by proper arrangement of isolated DC-supplies. One 40kW 3-level converter and one 5kW 5-level converter has been designed and built. Experimental verification of the analytical and simulated results is shown.

No description available.

Lastflödesberäkningar kan användas för att se om ett nät behöver byggas ut för att tillgodose en ökad belastning, hur mycket reaktiv effekt som behöver tillföras, eller för att se om ett givet nät klarar av bortfall av en ledning. Syftet med denna rapport är att presentera teorierna för lastflödesberäkningar. Dessutom ska en manual till simuleringsprogrammet Power World färdigställas. Ledningens viktigaste förluster är genom: serieinduktans, shuntinduktans och resistans. Reaktiv effekt kan tillföras dels genom seriekondensatorer, för att motverka ledningens spänningsfall; och dels genom shuntkondensatorer för att kompensera för lastens behov av reaktiv effekt. En lindningskopplare ändrar transformatorns omsättning, vilket renderar i att spänningen i överföringsledet ändras. På varje ställe där ett elkraftnät förgrenar sig finns en skena. För lastflödesberäkningar delar man upp skenorna i tre olika sorter: swing bus, lastskena och spänningskontrollerad skena. Vid beräkningarna beräknas först spänningen på en skena, och sedan beräknas spänningen på nästa skena beroende av den. I de flesta fall är Newton-Raphsons metod att föredra. Rapporten introducerar lastflödesberäkningar genom två genomgångna exempel. Särkopplat nät är en förenklad metod för lastflödesberäkningar. Beräkningsprogram använder de teorier för lastflöden som denna rapport presenterar, och kan ofta beräkna andra problem av elkraftteknisk karaktär. Lastflödesberäkningar kan användas för att se om ett nät behöver byggas ut för att tillgodose en ökad belastning, hur mycket reaktiv effekt som behöver tillföras, eller för att se om ett givet nät klarar av bortfall av en ledning. Syftet med denna rapport är att presentera teorierna för lastflödesberäkningar. Dessutom ska en manual till simuleringsprogrammet Power World färdigställas. Ledningens viktigaste förluster är genom: serieinduktans, shuntinduktans och resistans. Reaktiv effekt kan tillföras dels genom seriekondensatorer, för att motverka ledningens spänningsfall; och dels genom shuntkondensatorer för att kompensera för lastens behov av reaktiv effekt. En lindningskopplare ändrar transformatorns omsättning, vilket renderar i att spänningen i överföringsledet ändras. På varje ställe där ett elkraftnät förgrenar sig finns en skena. För lastflödesberäkningar delar man upp skenorna i tre olika sorter: swing bus, lastskena och spänningskontrollerad skena. Vid beräkningarna beräknas först spänningen på en skena, och sedan beräknas spänningen på nästa skena beroende av den. I de flesta fall är Newton-Raphsons metod att föredra. Rapporten introducerar lastflödesberäkningar genom två genomgångna exempel. Särkopplat nät är en förenklad metod för lastflödesberäkningar. Beräkningsprogram använder de teorier för lastflöden som denna rapport presenterar, och kan ofta beräkna andra problem av elkraftteknisk karaktär.

No description available.

Superconductors are known for carrying very high current density without any loss of energy. This characteristic helps to achieve very high power capacity with compact size of machine. In application of superconductors, the main obstacle has been the cooling of the conductors since it operates at very low temperatures below ambient. After the discovery of high temperature superconductor (HTS) in 1986, several prototype machines have been built using in DC field winding. The application of superconductor in AC armature winding has not been feasible due to excessive AC losses. These losses are caused due to penetration of time varying magnetic field. This thesis concerns the possibility of the application of superconductor in armature windings of permanent magnet synchronous generator. A 10 MW wind power generator with copper winding has been taken as reference machine and the machine has been redesigned with several pole-slot combinations using superconductor. Permanent magnet has been used as the source of field. Three alternatives have been designed with superconductor in armature winding and the machine with 176 poles, 192 slots has been selected as the best among them based upon the active weight of the generator, outer volume, utilization factor, power factor, full load losses, and total harmonic distortion and cogging torque. The selected machine has been found to be 62 ton in weight where as that of reference machine is 90 ton. Moreover, the outer volume of the superconducting machine is about 2.5 times lesser than that of the copper winding reference machine. The reduction in volume of generator will consequently reduce the volume of nacelle and the reduction in weight will reduce the transportation cost. The major reference of comparison has been the utilization factor of the machines which is 110 kN•m/m3 for the proposed superconducting machine whereas that for reference machine has been 44.6 kN•m/m3. The total loss in superconducting machine has not been calculated due to unavailability of actual AC losses in superconductors. Therefore, a tolerable limit of AC losses has been calculated using the losses incurred by the reference machine which is 0.82 mW/A•m at 20 K when a perpendicular AC field of 0.39 T is applied. Normalized AC losses lower than this value will make the superconducting machine to possess lower loss in comparison to reference machine. Some measures to improve the power factor of superconducting machine by increasing the thickness of magnet have also been studied. It has been found that an increase by 20 mm of additional layer of magnet makes the proposed superconducting machine to have better power factor than the reference machine. Hence, the SC machine consumes less reactive power from the grid and needs a smaller power electronic converter in the system. In this work, it has been put forth that permanent magnet synchronous generators with AC superconductors will make a system compact in size and weight provided AC superconductors with lower losses than aforementioned value are manufactured.

<p>The tendency of connecting the loads to the three phase AC system through power electronic interfaces is increasing with time. These interfaces greatly affect the performance of the power system when properly operated. The injection of reactive power by these interfaces provides the possibility to support the voltage, increase the stability margins and decrease the power losses in the power system. The power electronic loads when tightly regulated consume constant power from the grid and therefore exhibit negative resistance instability behavior. A fast control system with high stability margins is desirable for the converters. This thesis deals with the control of power electronic loads and the stability of the AC distribution system. One of the objectives of the work is to understand the basic control structure of the converters and establish the tuning rules for the PI regulators of the converter controllers. A basic power electronic converter is considered and vector control method is implemented. A mathematical model of the control system for the converter is described and transfer functions are analyzed in frequency domain for different values of grid voltage. The simulations in time domain are performed in PSCAD/EMTDC software. The simulation results validate the results from the frequency domain analysis. The simulation analysis also shows that the stability of the converter in generation mode is higher as compared to when it acts as a load. A larger model of AC distribution system with different shares of loads is investigated for the transient stability. It has been observed through simulations that the injection of reactive power during contingency greatly improve the stability limits of the system. However this increase in the stability margins comes at the cost of an increase in converter current rating. A comparison between the distributed injection by parallel converter and centralized injection through STATCOM confirms the advantages of the distributed injection.</p>

<p>Næringsbygg står for en betydelig andel av energibruken i Norge. Ut fra økonomiske, samfunnsmessige og miljømessige forhold er det i dag et betydelig fokus på å redusere denne energibruken. Denne hovedoppgaven omhandler energisparepotensialer i næringsbygg. Bygget til Adresseavisen ASA på Heimdal utenfor Trondheim er blitt brukt som referansebygg da målinger og undersøkelser ble gjort der. Skal man redusere energibruken bør man også ha opplysninger om hvor energien blir brukt, når den blir brukt, hvor mye og bakgrunnen for forbruket. Det har også vært ønskelig å kartlegge om det er forskjell i energibruken i kontorlandskaper kontra cellekontorer, og hva som eventuelt er bakgrunnen for denne forskjellen. Med utgangspunkt i at energibruken skal være behovsprøvd og at energibruken skal reflektere antall brukere som benytter arealene har det her blitt benyttet tre metoder for å innsamle informasjon om energibruken. 1. Logging av effektuttak på sikringer i underfordelingen 2. Tilstedeværelsesdetektering og lysbruk 3. Spørreskjema Logging av effektuttak ble foretatt på døgn- og ukebasis over ulike gruppesikringer i to forskjellige områder. Det ene området var inndelt i cellekontorer, mens det andre bestod hovedsakelig av åpne kontorlandskap. For registrering av tilstedeværelse og lysbruk i et område ble det laget utstyr som ble testet og utprøvd, for å se om dette kunne gi verdigfull informasjon omkring lysbruken i områder, og for å avdekke eventuelle forskjeller mellom områdene. Et spørreskjema delt ut i slutten av måleperioden til et utvalg ansatte for kartlegging deres holdninger og vaner i forhold til eget energibruk. Målingene som ble foretatt viser at det er en forskjell i hvordan energien ble brukt i de ulike områdene. Cellekontorene hadde et energiforløp som nådde sitt toppunkt midt på dagen, for deretter å reduseres til et lavere og mer stabilt uttak over ettermiddagen, kvelden og natten. I noen tilfeller var energibruken om kvelden og natten lik, før ny arbeidsdag startet og energiuttaket økte igjen. Fra målingene fikk man inntrykk av at belysningen i fellesarealer og korridorer sto på store deler av døgnet. Kontorlandskapene hadde et noe annet forløp. Dette var preget av jevnt høyt uttak over store deler av døgnet, kun avbrutt av korte perioder noen netter der effektuttaket sank vesentlig. Tilstedeværelsesdetekteringen på cellekontorer ga indikasjoner på en brukstid av rommet i underkant av det driftstiden på belysningen var. Differansen mellom disse varierte en del fra kontor til kontor, men det som gikk igjen var at lyset ble slukket da brukerne forlot områdene for dagen. Målingene viste at brukstiden for kontorlandskapene lå opp mot 15 timer i døgnet, mens den på cellekontorene aldri oversteg 7,5 timer i døgnet. Lystiden var også ulik i de to områdene. På cellekontorene lå lystiden stort sett mellom 7 og 8 timer, mens den for kontorlandskap varierte mer, med flere tilfeller der lyset sto på hele døgnet. Spørreskjemaet bekreftet mye av det målingene viste i forhold til brukstid og vaner. Det var indikasjoner på at brukerne av cellekontorer var flinkere til å slukke lys og utstyr på eget kontor og i områdene rundt, enn det brukerne av kontorlandskap var. Resultatene fra målingene og undersøkelsene viser at differansen mellom behovet og forbruket av energi mange steder er høyt, og følgelig er også sparepotensialene høye i deler av installasjonen.</p>

<p>Tradisjonelle induksjonsovner bruker vekselstrøm for å indusere strømmer og varme opp større aluminiumsdeler. Effektiviteten til ovnene ligger normalt mellom 55-60%, noe som gir et stort forbedringspotensial. Ved å erstatte kobberspolene med spoler av superledere og vekselstrømmen med likestrøm vil tapene i spolene bli neglisjerbare. Aluminiumsdelen som skal varmes opp må da roteres for å se et vekslende felt, noe som medfører en samlet virkingsgrad for systemet på ca 90 %. SINTEF har sammen med flere samarbeidspartnere konstruert en 200kW induksjonsovn basert på MgB2 superleder. Denne rapporten tar for seg sammensammensetning og testing av en superledende spole for bruk i den planlagte induksjonsovnen. I rapporten er alle nødvendige deler og metoder for å sette sammen spolen beskrevet og forklart. Spolen består av totalt 16 disker som ble skjøtet sammen i serie. Hver disk er 550m og er viklet i en dobbel pannekake konstruksjon med 2 ganger 75 vindinger i hver disk. Under testingen brukte spolen 120 timer på å nå en stabil temperatur som lå under den kritisk temperatur for MgB2 superlederen (37K), og det ble gjort tester ved å føre en strøm på maks 10A gjennom spolen. Under strømtestene ble spenningsoppbygningen over alle skjøtene samt over alle spolediskene målt. Strømtestene avslørte at alle skjøtene i spolen hadde en motstand på under 60nΩ. En av spolediskene skilte seg ut og hadde en motstand på 66,6uΩ ved 10A, noe som tyder på et spoledisken har en defekt. Motstanden var for høy til å kunne gjøre tester med den planlagte strømstyrken på 200A. Induktansen til spolen ble målt til 4,9H.</p>