Experimental Comparison of Losses in a Grid-connected and M2C-fed 11kW Induction Motor
This thesis analyzes the power losses in induction machines and how the losses depend on the harmonic content of the applied voltages. Two cases are compared, one case where a machine is fed with a sinusoidial voltage and one case with a modular multilevel converter (M2C). The sine is representing a...
Main Author: | |
---|---|
Format: | Others |
Language: | English |
Published: |
KTH, Elektrisk energiomvandling
2015
|
Subjects: | |
Online Access: | http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-160705 |
id |
ndltd-UPSALLA1-oai-DiVA.org-kth-160705 |
---|---|
record_format |
oai_dc |
spelling |
ndltd-UPSALLA1-oai-DiVA.org-kth-1607052015-02-27T05:02:13ZExperimental Comparison of Losses in a Grid-connected and M2C-fed 11kW Induction MotorengExperimentell jämförelse av förluster i en nät- och M2C matad 11kw asynkronmotorMÖRÉE, GUSTAVKTH, Elektrisk energiomvandling2015power losseselectric machinesAC-machinesinduction machinesharmonic contentiron lossesmodular multilevel converter (M2C)effektförlusterelektriska maskinerAC-maskinerasynkronmaskinerövertonsinnehålljärnförlustermodulär multinivå omvandlare (M2C)This thesis analyzes the power losses in induction machines and how the losses depend on the harmonic content of the applied voltages. Two cases are compared, one case where a machine is fed with a sinusoidial voltage and one case with a modular multilevel converter (M2C). The sine is representing an ideal grid while the M2C represents a case with harmonic content. The usage of converters for electrical drive systems is increasing due to advantages when the rotor speed could be variable by changing the frequency of the voltage. This is usually increasing the efficiency of the overall system, but is also adding harmonics fed to the machine and switching losses in the converter. Low switching losses in the inverter usually create higher harmonic content that instead increases the losses of the machine. The M2C is then proposed as a converter topology that can keep the harmonic content low while keeping the switching losses relatively low. This study focuses on the iron losses, the part of the total losses that is most hard to predict or measure. Today’s methods used to calculate the iron losses are often rough approximations that do not take the impact of the harmonic content of voltage into consideration, even though the iron losses are dependent on the harmonics. Experimental results in the study show that the losses of a M2C-fed case do not differ much from a sine-fed case. The difference could be explained by low increase of iron losses caused by the small harmonic content from the M2C. The increase of iron losses was linked to the harmonic content of the voltage. Detta examensarbete analyserar effektförluster i induktionsmaskiner och hur förlusterna beror på övertonsinnehållet i den matande spänningen. Två fall kommer att jämföras, ett fall där en maskin är matad från en sinus spänning och ett fall med en modulär multinivå omvandlare (M2C). Sinusen representerar ett idealt nät medan M2C representerar ett fall med övertonsinnehåll. Användning av omvandlare för elekriska drivsystem ökar på grund av fördelarna när rotorhastighet kan varieras genom att ändra frekvensen från den matande växelriktaren. Detta ökar vanligtvis verkningsgraden på det sammanlagda systemet, men detta bidrar även med övertonsinnehåll matat till maskinen och switchförluster i omvandlaren. Låga switchförluster i omvandlaren medför oftast ett högt övertonsinnehåll som istället ökar förlusterna i maskinen. M2C är därför föreslaget som en teknik som håller övertonsinnehållet lågt medan switchförlusterna är relativt låga. Denna studie fokuserar på järnförluster, den del av de totala förlusterna som är som svårast att förutse eller mäta. De metoder som finns för att beräkna järnförlusterna är vanligtvis grova skattningar som inte tar hänsyn till inverkan från spänningens övertoninnehåll, även om järnförluster beror på övertonerna i stor utsträckning. Experimentella resultat i studien visar att förlusterna i ett M2C-matat fall inte avviker i stor utsträkning jämte ett sinusmatat fall. Skillnanen kan förklaras utifrån den lilla ökningen av järnförluster från det låga övertonsinnehållet från M2C:n. Järnförlusterna ses vara kopplade till övertonsinnehållet i spänningen. Student thesisinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesistexthttp://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-160705EES Examensarbete / Master Thesis ; XR-EE-E2C 2014:005application/pdfinfo:eu-repo/semantics/openAccess |
collection |
NDLTD |
language |
English |
format |
Others
|
sources |
NDLTD |
topic |
power losses electric machines AC-machines induction machines harmonic content iron losses modular multilevel converter (M2C) effektförluster elektriska maskiner AC-maskiner asynkronmaskiner övertonsinnehåll järnförluster modulär multinivå omvandlare (M2C) |
spellingShingle |
power losses electric machines AC-machines induction machines harmonic content iron losses modular multilevel converter (M2C) effektförluster elektriska maskiner AC-maskiner asynkronmaskiner övertonsinnehåll järnförluster modulär multinivå omvandlare (M2C) MÖRÉE, GUSTAV Experimental Comparison of Losses in a Grid-connected and M2C-fed 11kW Induction Motor |
description |
This thesis analyzes the power losses in induction machines and how the losses depend on the harmonic content of the applied voltages. Two cases are compared, one case where a machine is fed with a sinusoidial voltage and one case with a modular multilevel converter (M2C). The sine is representing an ideal grid while the M2C represents a case with harmonic content. The usage of converters for electrical drive systems is increasing due to advantages when the rotor speed could be variable by changing the frequency of the voltage. This is usually increasing the efficiency of the overall system, but is also adding harmonics fed to the machine and switching losses in the converter. Low switching losses in the inverter usually create higher harmonic content that instead increases the losses of the machine. The M2C is then proposed as a converter topology that can keep the harmonic content low while keeping the switching losses relatively low. This study focuses on the iron losses, the part of the total losses that is most hard to predict or measure. Today’s methods used to calculate the iron losses are often rough approximations that do not take the impact of the harmonic content of voltage into consideration, even though the iron losses are dependent on the harmonics. Experimental results in the study show that the losses of a M2C-fed case do not differ much from a sine-fed case. The difference could be explained by low increase of iron losses caused by the small harmonic content from the M2C. The increase of iron losses was linked to the harmonic content of the voltage. === Detta examensarbete analyserar effektförluster i induktionsmaskiner och hur förlusterna beror på övertonsinnehållet i den matande spänningen. Två fall kommer att jämföras, ett fall där en maskin är matad från en sinus spänning och ett fall med en modulär multinivå omvandlare (M2C). Sinusen representerar ett idealt nät medan M2C representerar ett fall med övertonsinnehåll. Användning av omvandlare för elekriska drivsystem ökar på grund av fördelarna när rotorhastighet kan varieras genom att ändra frekvensen från den matande växelriktaren. Detta ökar vanligtvis verkningsgraden på det sammanlagda systemet, men detta bidrar även med övertonsinnehåll matat till maskinen och switchförluster i omvandlaren. Låga switchförluster i omvandlaren medför oftast ett högt övertonsinnehåll som istället ökar förlusterna i maskinen. M2C är därför föreslaget som en teknik som håller övertonsinnehållet lågt medan switchförlusterna är relativt låga. Denna studie fokuserar på järnförluster, den del av de totala förlusterna som är som svårast att förutse eller mäta. De metoder som finns för att beräkna järnförlusterna är vanligtvis grova skattningar som inte tar hänsyn till inverkan från spänningens övertoninnehåll, även om järnförluster beror på övertonerna i stor utsträckning. Experimentella resultat i studien visar att förlusterna i ett M2C-matat fall inte avviker i stor utsträkning jämte ett sinusmatat fall. Skillnanen kan förklaras utifrån den lilla ökningen av järnförluster från det låga övertonsinnehållet från M2C:n. Järnförlusterna ses vara kopplade till övertonsinnehållet i spänningen. |
author |
MÖRÉE, GUSTAV |
author_facet |
MÖRÉE, GUSTAV |
author_sort |
MÖRÉE, GUSTAV |
title |
Experimental Comparison of Losses in a Grid-connected and M2C-fed 11kW Induction Motor |
title_short |
Experimental Comparison of Losses in a Grid-connected and M2C-fed 11kW Induction Motor |
title_full |
Experimental Comparison of Losses in a Grid-connected and M2C-fed 11kW Induction Motor |
title_fullStr |
Experimental Comparison of Losses in a Grid-connected and M2C-fed 11kW Induction Motor |
title_full_unstemmed |
Experimental Comparison of Losses in a Grid-connected and M2C-fed 11kW Induction Motor |
title_sort |
experimental comparison of losses in a grid-connected and m2c-fed 11kw induction motor |
publisher |
KTH, Elektrisk energiomvandling |
publishDate |
2015 |
url |
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-160705 |
work_keys_str_mv |
AT moreegustav experimentalcomparisonoflossesinagridconnectedandm2cfed11kwinductionmotor AT moreegustav experimentelljamforelseavforlusteriennatochm2cmatad11kwasynkronmotor |
_version_ |
1716731467110809600 |