This thesis aims to design and build a power electronics system for the rectification and control of magnetization currents in synchronous generators with rotating exciters.The rotating exciter provides three-phase AC while the generator rotor needs DC with a high degree of control. The system needs to be able to rectify the three-phase AC to a stable DC without unwanted harmonic content, neither on the DC or the AC side. For control purposes it is also important that the current in the rotor can be changed very swiftly, preferably by several amperes during a single revolution ofthe machine.The system of choice is a synchronous rectifier bridge consisting of six MOSFET switches operated using the Space vector pulse width modulation (SVPWM) algorithm. This method gives a stable and controllable DC voltage while it keeps the harmonic content of the input currents at a minimum. However the DC voltage will always be higher than the peak line-to-line voltage from the exciter. To be able to lower the voltage below this value a Buck-converter is placed after the rectifier bridge.To gain a higher degree of control of the current density in the rotor windings the windings have been subdivided into three parts. To provide individual control of the current in the three rotor parts each part have been outfitted with a Push and Pull H-bridge.The proposed system has been both simulated using MATLAB Simulink and built and tested in the laboratory with satisfactory results. / I detta examensarbete presenteras ett kraftelektroniksystem för förbättrad kontroll av magnetiseringsstömmar i vattenkraftsgeneratorer som är utrustade med roterande matare.Generatorer används för att konvertera energi från rörelseenergi till elektrisk energi. Detta görs genom att man utsätter spolar för varierande magnetfält; då induceras spänning i spolarna. I vattenkraftsgeneratorer används oftast stora elektromagneter placerade i en rotor för att skapa dessa magnetfält. För att magnetisera elektromagneterna behövs ström som på något sätt måste överföras mellan den statiska och den roterande sidan i generatorn. Traditionellt görs detta med hjälp av släpringar och kolborstar som genom mekanisk kontakt överför elektriciteten. En roterande matare kan beskrivas som en liten generator som har sina elektriska utgångar på den roterande sidan istället för på den statiska sidan. Genom att placera en roterande matare på samma axel som den stora generatorn kan man istället alstra den elektricitet som behövs för att magnetisera generatorn direkt på den roterande sidan. Däregenom undviks många problem som är associerade med lösningen med släpringar.Den roterande mataren ger dock växelström medan magnetiseringsströmmen måste vara likström. Det är här kraftelektroniken kommer in i bilden. Det finns flera sätt att åstadkomma likriktning av ström. I det här projektet har ett fullständigt aktivt system byggts. Systemet är uppbyggt av transistorer av MOSFET typ och kan kontrolleras trådlöst med hjälp av Bluetoothteknik. Systemet ger full kontroll över strömmar och spänningar både på växelströmssidan och på likströmssidan och ska användas till en testgenerator på avdelningen för ellära vid Uppsala Universitet. Där ska den utökade kontroll som systemet ger förutsättningar till användas för att undersöka hur den här typen av system kan optimera de magnetiska krafterna inuti generatorn. En sådan optimering kan minska vibrationerna i generatorn och därigenom minska slitaget på lager och andra delar i maskinen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-257433 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Johansson, Tomas |
| Publisher | Uppsala universitet, Elektricitetslära |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | UPTEC F, 1401-5757 ; 15038 |
Page generated in 0.0018 seconds