Interfész algoritmusok vizsgálata Power-Hardware-in-the-Loop szimulációs környezetben
A villamosenergia-rendszer és az ahhoz kapcsolódó eszközök fejlesztése során kiemelt szereppel rendelkezik a modellezés. A fizikai, valós hálózaton történő tesztelés több tényező miatt sem valósulhat meg a termékfejlesztés bármely szakaszában, továbbá a nem rendeltetésszerű üzemállapotokat is vizsgálni kell. Ennek megfelelően szükség van egy rugalmas tesztkörnyezet kialakítására. A számítástechnika fejlődésével lehetőség nyílt arra, hogy a villamosenergia-rendszer kívánt részét lemodellezhessük és valós idejű számítások segítségével vizsgálhassuk üzemállapotait. A valós időben futó szimulációból D/A, A/D konverterekkel lehetőség van jeleket ki- és visszacsatolni. Az analóg kimenetekre csatlakoztatott eszköz a kapott jelekre adott válasza visszacsatolásra kerül az analóg bemeneteken keresztül, így a szimulációban valósághűen jelenik meg a berendezés működése. Ezen zárt hurkú visszacsatolással megvalósított szimulációt Hardware-in-the-Loop szimulációnak nevezzük.
A PHIL (Power-Hardware-in-the-Loop) szimulációval a valós idejű szimulációból kicsatolt jeleket egy teljesítményerősítő segítségével csatlakoztatjuk a tesztelendő berendezéshez. Ezzel a módszerrel a tényleges teljesítményt felvevő (vagy előállító) berendezéseinket tudjuk tetszőleges körülmények közt vizsgálni. A valós és virtuális rész fizikai kapcsolatát biztosító A/D, D/A konverterek, teljesítményerősítő és a méréseket megvalósító szenzorok késleltetést és hibákat okoznak, amelyek a szimuláció instabilitásához vezethetnek. A két rész (virtuális és valós oldal) közti összekapcsolást a szimulációban az interfész algoritmus biztosítja, amelynek jó megválasztása kulcsfontosságú a stabilitás biztosításához.
A dolgozat első felében az interfész algoritmusok kerülnek bemutatásra. Ismertetésre kerül az algoritmusok felépítésének alapvető gondolatai és alkalmazhatósági korlátjai, nagy hangsúlyt fektetve a stabilitási kritériumokra. Ezt követően a leggyakrabban használt interfész algoritmus, az ITM (Ideal Transformer Model) és a széles stabilitási határokkal rendelkező TLM (Transmission Line Model) módszerek alaposabb vizsgálatára kerül sor. Az alapvető megvalósításon felül az ITM módszer stabilitási tartományának növelésére használt kiegészítő módszerek megvalósítása is bemutatásra kerül (aluláteresztő szűrővel, fizikiai induktivitással és dq-transzformációval kiegészített változatok). Az elvi modellek alapján implementált módszerek laboratóriumi hardware-in-the-loop környezetben is tesztelésre kerültek. A laborszimulációk eredményei összehasonlításra kerülnek az elvi modellek eredményeivel. A két interfész algoritmus alkalmazhatósága több szempontból is összehasonlításra kerül, ezzel egy átfogó képet adva az interfész algoritmusok megválasztásának kritikus szerepéről.
szerző
-
Rózsa Máté
Villamosmérnöki szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Csatár János
adjunktus, Villamos Energetika Tanszék
