För att öka driftsäkerheten i distributionsnäten pågår kablifiering av luftledningsnät i stora delar av landet. I takt med ökad andel kabel i nätet samtidigt som andelen luftledning minskar medförs betydande tekniska förändringar vad gäller nätets egenskaper. Herrljunga elektriska har sedan en tid tillbaka ett problem med en förhöjd nollpunktsspänning i deras mellanspänningsnät. Följande nollpunktsspänning ligger på en relativt konstant nivå oberoende av väder och aktuell belastning. Det är för Herrljunga Elektriska okänt när och varför denna nollpunktsspänning uppstod men det finns en teori om att problemet uppstod i samband med kablifiering av deras luftledningsnät. Denna rapport redogör kortfattat om för exjobbet relevant teori om elkraftsystemet. Därefter genom litteraturstudie, undersökningar och observationer tas olika hypoteser om felorsaker fram som skulle kunna vara orsaken till den förhöjda nollpunktsspänningen i elnätet. I rapporten beskrivs problematiken som uppstår i samband med kablifiering av luftledningsnät, t.ex. det ökade bidraget av kapacitiva jordslutningsströmmar samt åtgärder åt dessa problem. Syftet med denna rapport är att närmare studera och förklara förhållanden som orsakar en förhöjd nollpunktsspänning och om möjligt kunna identifiera och lokalisera den eller de grundorsaker som ger upphov till nollpunktspänningen så att dessa kan åtgärdas.

Kristinehamns Energi har under en längre tid haft problem med en förhöjd nollpunktsspänning i sitt distributionsnät. Nollpunktsspänningen varierar en hel del och verkar enligt uppgift vara väderberoende, något vi kan bekräfta då det mättes upp mycket låga nivåer efter en torrperiod i våras. Studien syftar till att ta upp möjliga orsaker till en förhöjd nollpunktsspänning. Teorin tas upp för hur strömmar fördelar sig vid jordfel och vid olika former av jordningar. De speciella förhållandena i det stort kablifierade nätet med dess höga kapacitans gås också igenom. Målsättningen är att hitta anledningen till Kristinehamns energis höga nollpunktsspänning och i så fall även att ge förslag på åtgärder för avhjälpande av felet. Vi vill också ge ökad förståelse för problemet samt beskriva hur ett distributionsnät i allmänhet är uppbyggt och därigenom hitta vägar framåt för det fortsatta arbetet. Den befintliga nollpunktsspänningen i nätet beror på en osymmetri mellan faserna och denna osymmetri är något som är naturligt förekommande i distributionsnätet. Detta eftersom det inte är realistiskt att de tre faserna belastas helt lika. Förhöjd nollpunktsspänning beror i de allra flesta fall på ett begynnande jordfel. Det konstateras genom ett antal mätningar, efter omkopplingar i nätet, att felet kan avgränsas till ett område runt stationen i Kroksvik och att nivån på nollpunktsspänningen är belastningsberoende. I Kroksvik kan de båda inkommande kablarna från Stensta uteslutas från fel liksom det utgående facket mot Båtbyggaren. För att komma vidare i utredningen bör de tre övriga linjerna från stationen Kroksvik undersökas. Där är kabeln mot Mathall mest intressant då den vid mätning visar sammanfallande kurvor mellan förbrukning och nollpunktsspänning. Det finns också möjlighet att göra omkopplingar i nätet för att utföra dessa undersökningar utan att störa driften.

Controlling the dynamic outputs of electrical machines has always been an essential topic in aerospace, automotive and other industries. Electrical machine control consists of several components, each of which can be controlled in various ways. Whereas the dynamic responses are mostly simulated using MATLAB/SIMULINK, Prof. Marko Hinkkanen from Aalto University has launched a project for the development of an open-source simulator called ’Motulator’, based on Python. In this thesis, we focus on developing modulation methods and related functions for the inverter in ’Motulator’ based on an existing model of a Permanent Magnet Electrical Machine (PMSM). First, the two-level and three-level inverters with the Space Vector Modulation (SVPWM) method are developed. The dynamic output performance improves significantly compared to Sinusoidal Pulse-Width Modulation (SPWM). In addition, operation under the over-modulation mode for both inverters is implemented to improve the DC-bus voltage utilisation further, allowing higher torques and speeds. The problem of neutral point voltage imbalance is solved for the three-level inverter, ensuring the difference voltage between upper and lower capacitors to fluctuate around 0. Finally, a harmonic analysis tool based on the non-uniform Fourier transform is established. / Styrning och reglering av elektriska maskiners dynamik har alltid varit ett viktigt ämne inom flyg- och bilindustrin men även för andra tillämpningar. Regleringen av elektriska maskiner består av flera delar som var och en kan styras på olika sätt. De dynamiska förhållandena simuleras vanligen i MATLAB/SIMULINK. För att inte vara beroende av kommersiell programvara har Professor Marko Hinkkanen från Aalto universitetet lanserat en simulator med öppen källkod, baserad på Python, kallad ’Motulator’. Examensarbetet fokuserar vi på att utveckla moduleringsmetoder och relaterade funktioner för växelriktaren i ’Motulator’, baserat på en befintlig modell av en permanentmagnetiserad synkronmaskin (PMSM). Först utvecklas två- och trenivåomriktare med ”Space Vector Modulation” (SVPWM). Drivsystemets dynamisk prestanda förbättras därvid avsevärt i jämförelse med Sinus-pulsbreddsstryning (Sinusoidal-PWM). Övermodulering har implementerats för båda växelriktarna i avseende att ytterligare förbättra DC-bussens spänningsutnyttjande, vilket möjliggör högre vridmoment och varvtal. Problemet med nollpunktsspänningens obalans är löst för trenivåomriktaren, vilket säkerställer att skillnadsspänningen mellan de övre och nedre kondensatorerna fluktuerar runt 0. Slutligen har ett verktyg utvecklats i syfte att analysera övertoner, baserat på en olikformig Fouriertransform.