Analysis of resonance overvoltages in medium voltage level with six-step induction motor drive

Abstract

Bu tezde, orta gerilim seviyesinde, 6-kademeli 120-derece asenkron motor sürücü içeren güç sistemlerine odaklanılmıştır. Bu sistemler, ölü zaman denetimleri daha kolay sağlanabildiği için, bütün işlemlerin yüksek güvenlik standartları ile sürdürülmesini gerektiren jeotermal enerji santralleri ve denizaltı petrol kuyuları gibi tesislerdeki, PWM tabanlı sistemler yerine tercih edilebilmektedir. Bununla birlikte, içerdikleri anahtarlama elemanlarının ürettiği harmonikler ve bunların beraberinde getirdiği rezonans ve aşırı gerilim sorunları nedeniyle, elemanların yanması ile sonuçlanabilecek tehlikelere neden olabilirler. Bu tehlikenin büyüklüğü, kablo ve motor gibi elemanların etkileriyle daha da artabilir. Bu alanlarda, elemanların bakımı bulundukları derinlik veya mesafe nedeniyle zor olabileceğinden, rezonans frekansını belirlenmesi ve tahrip edici etkileri görülmeden önce herhangi bir harmonik frekansla çakışmasının önlenmesi önemlidir. Bu tezde rezonans frekansını belirlemek için analitik yöntemler ve bilgisayar simülasyonları kullanılmıştır. Ayrıca, rezonans koşullarını etkileyebilecek faktörler incelenmiş ve rezonansın etkilerini azaltmak için önerilerde bulunulmuştur.

In this thesis, it has been focused on power systems with a six-step 120-degree induction motor drive in medium voltage level. These systems may be preferred instead of PWM based systems in facilities such as geothermal power plants and submarine oil wells where all operations must be maintained with high safety standards, since dead-time control of them is easier. However, due to the harmonics generated by the switching elements they contain and the resonance and overvoltage problems they bring, they can cause hazards that may result in the burnout of the elements. The magnitude of this hazard can further enhance with the effects of the element such as long cables and motors. In these fields, it is important to determine the resonance frequency and prevent it to coincide with any harmonic frequency before the destructive effects are seen, since the maintenance of the elements may be difficult due to the depth or distance at which the element is located. In this thesis, analytical methods and computer simulations are used to determine the resonance frequency. Also, factors that may affect resonance conditions were examined and recommendations were made to reduce the effects of resonance.