Taajuusmuuttajan jännitevälipiirin stabiilius

Diplomityössä tutkittiin jännitevälipiirin epästabiiliutta suuren hitausmomentin käytöissä, kun taajuusmuuttajan verkon puolelle oli sijoitettu passiivinen verkkosuodin. Välipiirin tehtävänä on vähentää tasajännitteen aaltoisuutta. Jos välipiirin jännite ei ole stabiili, aiheuttaa se värettä moottorivirtaan. Työn aiheen antaja on suomalainen taajuusmuuttajavalmistaja Vacon Oyj. Työn lähtökohtana oli asiakastapaus, jossa taajuusmuuttajan välipiirin jännitteessä oli esiintynyt epästabiiliutta tutkitun kaltaisessa systeemissä. Välipiirin jännitteen epästabiiliutta esiintyi vain tietyillä ajotaajuuksilla, kun systeemiä kuormitettiin noin 50 %:lla nimellisestä kuormasta. Työssä etsittiin syitä epästabiiliudelle ja mahdollisia ratkaisuja ilmiöiden lieventämiseen. Ongelmatapausta mallinnettiin laboratoriomittauksin alkuperäistä systeemiä vastaavalla mittausjärjestelyllä. Tutkimuksessa todettiin epästabiiliuden aiheutuvan monen eri tekijän yhteisvaikutuksesta. Passiivinen verkkosuodin, taajuusmuuttajan välipiiri, moottorisäätö ja suuri hitausmassa yhdessä muodostavat ketjun, jonka vaikutuksesta epästabiiliutta esiintyy välipiirin jännitteessä. Ongelman lieventämiseksi etsittiin ratkaisu moottorisäädön ohjausalgoritmeista ja niiden parametrisäädöistä.

Kevytvesireaktorin luonnonkierto ja stabiilius

Tässä työssä perehdytään luonnonkiertoon ja sen hyödyntämiseen ydinvoimalaitoksissa. Toisena aihekokonaisuutena työssä ovat ydinvoimalaitosten epästabiilit tilat, jotka ovat tyypillisiä etenkin luonnonkierron ja kaksifaasivirtauksen yhteydessä. Lopussa esitetään ydinvoimalaitoksen termohydrauliikan ja kaksifaasivirtauksen mallinnusta systeemikoo-deilla. Esimerkkinä on tehty laskenta luonnonkiertoreaktorin, ESBWR-reaktorin massavirran jakaumasta TRACE-systeemikoodilla.

Tasavirtamoottoreilla toteutetun kameranvakautusjärjestelmän identifiointi

Identifiointia voidaan käyttää erilaisten järjestelmien parametrointiin, ja tässä työssä kyseisellä operaatiolla mallinnettiin järjestelmäkameran vakauttamiseksi rakennettua kolmiakselista järjestelmää. Työn tavoitteena oli saada järjestelmästä matemaattinen malli niin, että sen avulla voitaisiin simuloida järjestelmän toimintaa säätävän PID-säätimen arvoja, minkä pohjalta koko järjestelmä pystyttäisiin virittämään paremmin. Tutkielmassa saatu malli muodostettiin matlab-ohjelmalla järjestelmän mittausdatan perusteella. Mittauksissa mitattiin manuaalisesti viritetyn järjestelmän tuloja sekä lähtöä, ja niiden perusteella muodostettiin ARX-mallit jokaiselle järjestelmän kolmelle akselille. Kirjainyhdistelmä ARX, viittaa nyt MISO-järjestelmään, sekä regressioon mallin tulon ja lähdön välillä. MISO- järjestelmällä on yksi lähtö ja useita tuloja, joita työssä tehdyssä mallissa oli kolme kappaletta. Mallien tarkkuudeksi saatiin 60-75%. Identifioinnista saadulle mallille muodostettiin simulointimalli, jonka avulla järjestelmä simuloitiin nopeammaksi. Simuloidut PID-arvot viritettiin järjestelmälle myös käytännössä, jonka jälkeen identifiointi toistettiin kahden identifioidun siirtofunktion vertailua varten. Järjestelmille tehtyjen askelvastekokeiden vertailun mukaan, eri identifioidusta saadut järjestelmät, jotka sisälsivät kuitenkin saman säätimen, erosivat toisistaan huomattavasti, vaikka teoriassa niiden pitäisi olla samat. Erot selittyivät mallin identifioinnin riittämättömällä tarkkuudella. Lopuksi virityksen onnistumista testattiin järjestelmällä käytännössä, tekemällä sille askelvastekokeet vanhoilla sekä simuloinnista saaduilla uusilla säätimen arvoilla. Testien mukaan järjestelmän kahden akselin asettumisaikaa saatiin muutettua 5,0 ja 0,8 sekuntia nopeammaksi, mutta kolmannesta akselista tuli epästabiili. Epästabiilius ei ole toivottua, mutta sen havaitseminen osoittaa, että stabiiliksi simuloitu järjestelmä voi todellisuudessa saada epästabiilin lopputuloksen, mikäli simulointimalli sisältää virhettä.