Tuulivoimalan simulointi laboratorioympäristössä
Oksanen, Hannu (2016)
Oksanen, Hannu
Tampereen ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016062113261
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016062113261
Tiivistelmä
Tämä opinnäytetyö on tehty Tampereen ammattikorkeakoulun sähkölaboratorioon. Työn tarkoituksena oli tehdä muuttuvanopeuksista tuulivoimalaa simuloiva järjestelmä. Työssä käytetyt laitteet olivat koulun sähkölaboratorioon kuuluvia, ja työ on tehty niiden mukaisesti.
Työn tärkeimpänä osana oli muuttuvanopeuksisen tuulivoimalan roottorin pyörimisnopeuden muuttuminen kuormitustilanteen muuttuessa. Kun kuormitus kasvoi, pyörimisnopeus hidastui. Tuulivoimalan roottorin mallintamiseen käytettiin taajuusmuuttajaohjattua servomoottoria. Servomoottorille vietiin nopeusohje aiemmassa työssä servomoottorin käyttöpaneeliin lisättyihin ulkoisen nopeusohjeen liitäntöihin. Mittaussignaali saatiin servomoottorin käyttöpaneelin momentinmittauksen liitännöistä.
Servomoottorin ohjaus on toteutettu National Instrumentsin myDAQ -laitteella. NI myDAQ on pienikokoinen, erityisesti opiskelijoiden käyttöön suunnattu signaalien käsittelytyökalu. Sillä saadaan vietyä ±10 voltin ohjausjännite sekä tuotua ±10 voltin mittausjännite. Servomoottorin ohjauksessa käytetty ohjelmisto on tehty LabVIEW-ohjelmistolla. Se on graafinen ohjelmointiympäristö, joka tekee ohjelman lisäksi käyttöliittymää, jolla ohjelmaa käytetään. Käyttöliittymään syötetään halutut simulointiarvot esimerkiksi tuulennopeudelle ja roottorin säteelle.
Työn tärkeimpänä osana oli muuttuvanopeuksisen tuulivoimalan roottorin pyörimisnopeuden muuttuminen kuormitustilanteen muuttuessa. Kun kuormitus kasvoi, pyörimisnopeus hidastui. Tuulivoimalan roottorin mallintamiseen käytettiin taajuusmuuttajaohjattua servomoottoria. Servomoottorille vietiin nopeusohje aiemmassa työssä servomoottorin käyttöpaneeliin lisättyihin ulkoisen nopeusohjeen liitäntöihin. Mittaussignaali saatiin servomoottorin käyttöpaneelin momentinmittauksen liitännöistä.
Servomoottorin ohjaus on toteutettu National Instrumentsin myDAQ -laitteella. NI myDAQ on pienikokoinen, erityisesti opiskelijoiden käyttöön suunnattu signaalien käsittelytyökalu. Sillä saadaan vietyä ±10 voltin ohjausjännite sekä tuotua ±10 voltin mittausjännite. Servomoottorin ohjauksessa käytetty ohjelmisto on tehty LabVIEW-ohjelmistolla. Se on graafinen ohjelmointiympäristö, joka tekee ohjelman lisäksi käyttöliittymää, jolla ohjelmaa käytetään. Käyttöliittymään syötetään halutut simulointiarvot esimerkiksi tuulennopeudelle ja roottorin säteelle.