Väitös sähkö- ja energiatekniikan alalta, DI Eemeli Mölsä

DI Eemeli Mölsä väittelee 4.2.2022 klo 12 Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa, sähkötekniikan ja automaation laitoksella. Väitöskirjan nimi on "Dynamic Modeling and Standstill Identification for Induction Motor Drives".

Vastaväittäjä: Dr. Marcello Pucci, Institute for Marine Engineering, Palermo, Italia
Kustos: Prof. Marko Hinkkanen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, sähkötekniikan ja automaation laitos

Väitöstilaisuus järjestetään etäyhteydellä Zoomissa, jonne voi liittyä vapaasti: https://aalto.zoom.us/j/64569697159
Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopas

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen: https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/
Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53

Väitöstiedote:

Oikosulkumoottorikäytön parametrit voidaan identifioida tarkasti ja luotettavasti akselia pyörittämättä

Kolmivaiheinen oikosulkumoottori on yleisin käytössä oleva sähkökonetyyppi ja sen etuja ovat yksinkertaisuus ja luotettavuus. Oikosulkumoottorin pyörimisnopeuden säätö onnistuu tehokkaasti vain taajuusmuuttajalla ja taajuusmuuttajaohjattu oikosulkumoottorikäyttö sopii perinteisten teollisuuskäyttöjen lisäksi myös esimerkiksi sähköajoneuvoihin.

Energiankulutusta voidaan vähentää sähkökäyttöjen osalta käyttämällä tarkkaa ja tehokasta säätöä, joka auttaa parantamaan paitsi itse sähkökäytön, myös koko sovelluksen energiatehokkuutta. Kehittyneet säätömenetelmät perustuvat useimmiten moottorin dynaamiseen malliin, joka on identifioitava käyttöönoton yhteydessä. Jotta uuden sähkökäytön käyttöönotto olisi tehokasta, identifioinnin tulisi tapahtua automaattisesti ja luotettavasti, pyörittämättä moottorin akselia. Haasteita aiheuttaa kuitenkin magneettinen kyllästysilmiö, roottorisauvojen virranahto sekä riittävän pienten jännitteiden tuottaminen taajuusmuuttajalla. Tämän vuoksi identifiointia varten tarvitaan moottorimalli, joka sisältää nämä ilmiöt.

Työssä on kehitetty laajennettu dynaaminen moottorimalli, joka perustuu perinteiseen avaruusvektorimalliin, mutta sisältää kyllästysmallit sekä päävuolle että roottorin urasillalle sekä mallin roottorisauvan virranahdolle. Malli voidaan parametrisoida luotettavasti laboratoriomittauksin ja sitä voidaan hyödyntää paitsi identifioinnissa, myös esimerkiksi tarkkuutta vaativissa aikatason simuloinneissa ja säätöalgoritmien kehityksessä.

Työssä on kehitetty identifiointimenetelmä, joka toimii akselia pyörittämättä ja voidaan toteuttaa normaalilla taajuusmuuttajalla eikä tehoelektroniikan aiheuttamia epälineaarisuuksia tarvitse kompensoida. Ehdotettu identifiointimenetelmä perustuu työssä kehitettyyn moottorimalliin. Menetelmässä mitataan ensin päävuon kyllästyskäyrä käyttäen herätteinä DC-pulsseja. Pulssien valinnalla kompensoidaan tuntemattomat epälineaarisuudet. Tämän jälkeen voidaan identifioida roottorisauvan impedanssi ja hajavuon ristikyllästys käyttäen DC-biasoitua siniherätettä eri taajuuksilla. Identifiointitulokset voidaan muuttaa työssä kehitetyn laajennetun moottorimallin parametreiksi, joiden perusteella saadaan helposti tarkat arvot myös perinteisen moottorimallin parametreille. Kehitetty menetelmä sopii hyvin helpottamaan taajuusmuuttajakäyttöjen käyttöönottoa kaikenkokoisilla moottoreilla.

Väittelijän yhteystiedot: