This report highlights the market for synchronous machines and examines the current situation. Today, the world demands higher volumes of electrical power that is cleaner, more efficient and generated from fossil-free sources. This increases the importance of using efficient and modern that minimise energy losses. A synchronous machine is an electric motor or generator with high efficiency. There is a need for up-to-date knowledge about the current market situation for manufacturers to keep pace with the requirements and regulations, while also satisfying their customer needs. This study investigates the main trends, identifies different manufacturers in different market segments, as well as what type of added value these companies offer to their customers. Data collection combined with a series of interviews have been conducted to understand the current market situation and draw conclusions using models appropriate for the aim of the study. Our findings show that, in many cases, the machines themselves are very similar with only minor variations. The greatest differentiation lies in what additional value manufacturers offer beyond the product itself. This added value is where the markets great opportunities for development lies. This report will thus provide a new and effective way of analysing a market by considering what a company can offer beyond its products, while also incorporating the unique aspects of what their products actually provide. / Denna rapport belyser marknaden för synkronmaskiner och hur den nuvarande situationen ser ut. Idag kräver världen högre volymer av elektrisk kraft, renare kraft och effektivare kraft framställd från fossilfria källor. Detta leder till en ökad vikt av att använda effektiva och moderna motorer som minskar onödiga energiförluster. En synkronmaskin är en elektrisk motor eller generator med hög effektivitet. Det finns ett behov av ny kunskap om den aktuella situationen på marknaden för att tillverkare ska kunna hålla jämna steg med kraven, regleringarna och samtidigt tillfredsställa sina kunders behov. Den här studien undersöker de främsta trenderna, vilka tillverkare som är i vilka typer av marknader, samt vad för värdeerbjudanden företagen erbjuder sina kunder. En datainsamling i kombination med en serie intervjuer har genomförts för att förstå den nuvarande marknadssituationen samt för att dra slutsatser med hjälp av modeller anpassade för denna studie. Våra resultat visar att i många fall är maskinerna mycket lika varandra med endast små variationer. Den största skillnaden ligger i vad mer tillverkare kan erbjuda utöver själva produkten, d.v.s. i deras värdeerbjudanden. Marknadens största utvecklingsmöjligheter ligger inom vilket mervärde ett företag kan erbjuda sina kunder. Denna rapport kommer därmed bidra med ett nytt och effektivt sätt att läsa av en marknad, som både tar hänsyn till vad företaget kan erbjuda utöver sina produkter samt de unika aspekterna gällande vilka mervärden deras produkter faktiskt genererar.

This thesis focuses on modelling of the permanent magnet synchronous reluctancemotor (PMSynRM), which has drawn considerable attention by researchers thanks toits high efficiency and wide range of speed operation. Comparisons with measurementsfrom a four-pole PMSynRM with four barriers and 24 stator slots have been carriedout. In this thesis work, Matlab and Comsol Multiphysics are used to implement theparameterized PMSynRM model.Models of the PMSynRM in two-dimensions (2D) and three-dimensions (3D) havebeen implemented. The electromotive force (back emf) at no load condition for a fullpitchand short-pitch winding as well as the air-gap flux density distribution have beencalculated. A parametric study has been performed where the air-gap length, insulationratio of both d and q-axes, as well as flux barrier number have been varied and theeffect on the machine performance has been observed. The losses including eddycurrentlosses in permanent magnet, stator lamination loss, and rotor lamination losshave been calculated. The back emf and rated torque as well as developed torque witha pure q-axis current have been compared with corresponding experimental data.A 3D model of an axially shortened rotor has also been implemented in where apulsating current has been applied to estimate eddy-current losses in the permanentmagnets. The predicted losses from the 2D model and 3D model have been comparedfor pulsating currents with varying frequency and magnitude. / Denna avhandling fokuserar på modellering av permanentmagneten synkronreluktansmotor (PMSynRM), som har fäst stor uppmärksamhet av forskare tack varedess höga effektivitet och brett spektrum av hastigheter. Jämförelser med mätningarfrån en fyrpolig PMSynRM med fyra hinder och 24 statorspåren har utförts. I dettaexamensarbete, Matlab och Comsol Multi används för att implementera parameterPMSynRM modell. Modeller av PMSynRM i två dimensioner (2D) och tre dimensioner(3D) har genomförts. Den elektromotoriska kraften (mot-emk) utanbelastningstillstånd för en full-pitch och kort stigning lind samt luftgapetfördelningsflödestäthet har beräknats. En parametrisk studie har gjorts där luftspaltlängden,isolering förhållande av både d- och q-axlar, såväl somflödesbarriärnummer har varierats och effekten på maskinens prestanda harobserverats. Förlusterna inklusive virvelströmsförluster i permanentmagnet,statorskiktet förlust, och rotorlamine förlust har beräknats. Mot-emk och nominelltvridmoment samt utvecklat vridmoment med en ren q-axelström har jämförts medmotsvarande experimentella data. En 3D-modell av en axiellt förkortad rötor har ocksågenomförts i där en pulserande ström har tillämpats för att uppskattavirvelströmsförluster i permanentmagneterna. De förutsagda förluster från 2Dmodellenoch 3D-modell har jämförts för pulserande strömmar med varierandefrekvens och storlek.

The modern power system is aiming to progress away from conventional synchronous machine  based power generation towards converter dominated system that leads to extensively high penetration of renewable energy such as wind and PV. This transition of modern power system toward converter based renewable energy comes with new challenges as the conventional synchronous generation is being replaced by converter based power system (CBPS). The converter is commonly interfaced to the power system with Phase Locked Loop (PLL) technique to synchronize the converter with the grid voltage angle and inject the current at the right angle. Therefore, this approach is called grid- ­following converter; this type of configuration of converters may lead to some power system instabilities (e.g., voltage instability, frequency instability, synchronous and sub­synchronous instabilities). In order to overcome the limitation of the grid-­following converters, another converter control concept become present in the literature as a grid-­forming converter where the synchronizing method to the grid eliminates the need for PLL .In this thesis, a grid- ­forming controlled power converter is implemented with an energy storage system to emulate the inertia of the synchronous generator through the VSM control concept. An electromagnetic transient (EMT) simulation has been modeled in the PSCAD simulation environment. The model is the well­known four-­machine two-­area power system. The model has been tested by incrementally replacing the synchronous machines with wind farms connected through power converters; this weakens the grid and may lead to frequency instability during a disturbing event. An Energy Storage System (ESS) has been implemented and added to the system to mitigate the loss of the kinetic energy of the rotating masses of the synchronous generators. The ESS is integrated with a grid-­forming converter that is controlled to mimic the dynamic behavior of a synchronous generator. Thus, the ESS is synchronized to the system based on the swing equation of the synchronous generator. The results show significant improvements in the frequency stability of the system under study. / Det moderna energisystemet har som mål att bortgå från den konventionella synkronmaskinbaserade energiförsörjning mot ett konverteringsdominerat system som leder till  en mycket hög penetration av förnybar energi, som tillexempel vind och solenergi. Den här övergången av modernt energisystem mot konverteringsbaserad förnybar energi medför nya utmaningar i och med att konventionell synkrongenerering byts ut mot konverterarbaserat energisystem (Converter Based Power System, CBPS) . Konverteraren är ofta integrerad i energisystemet via Phase Locked Loop ­teknik (PLL) för att synkronisera konverteraren med kraftnätets spänningsvinkel och injicera strömmen i rätt vinkel. Det här tillvägagångssättet kallas därför för nätföljande konvertering; denna typ av konfiguration av konverterare kan leda till instabilitet i energisystemet (t.ex. instabil elektrisk spänning, frekvensinstabilitet, synkron och sub- ­synkron instabilitet). För att hantera begränsningarna som nätföljande konverterare träder ett koncept om ytterligare en konverteringskontroll fram i litteratur, i form av en nätformande konverterare där synkroniseringsmetoden i nätet eliminerar behovet av PLL.I denna avhandling implementeras en nätformande konverterare med ett energiförvaringssystem för att emulera trögheten i synkrongeneratorn genom VSM-­styrkonceptet. En elektromagnetisk transientsimulering (EMT) har modellerats i simuleringsmiljön PSCAD. Modellen är det välkända energisystemet med fyra maskiner och två områden. Modellen har testats genom att stegvis byta ut synkronmaskinerna med vindkraftverk anslutna genom energikonverterare; detta gör nätet svagare och kan leda till frekvensinstabilitet vid en störande händelse. Ett energiförvaringssystem (Energy Storage System, ESS) har implementerats och kopplats till systemet för att mildra förlusten av kinetisk energi i de roterande massorna hos synkrongeneratorerna. Energiförvaringssystemet ESS är integrerat med en nätformande konverterare som styrs för att härma det dynamiska uppförandet av en synkrongenerator. Således är ESS synkroniserat med systemet baserat påsynkrongeneratorns svängekvation. Resultaten visar betydelsefulla förbättringar av frekvensstabiliteten i systemet under studien.