Dynamické modely elektrických strojů

Bc. Martin KADLEC

Master's thesis

Dynamical models of electric machines

Abstract:

V této diplomové práci je řešena problematika matematického modelování elektrických strojů. Jejím cílem bylo vytvořit nástroj s využitím vysokoúrovňového programovacího jazyka Python, který bude obsahovat dynamické modely elektrických strojů a na jejich základě bude schopen tyto stroje simulovat. V první části práce je provedeno odvození modelu asynchronního stroje ve stojícím souřadném systému , . Je zde podrobně vysvětleno, jakým způsobem provést odvození matematického modelu a z něj vycházejícího náhradního schématu asynchronního stroje. Z tohoto základního modelu je poté odvozen stavový model tohoto stroje, který je často používán pro počítačové simulace. Tento stavový model byl také implementován do nástroje v jazyce Python, který je výstupem této diplomové práce. Jako základ nástroje pro simulaci elektrických strojů byl použit existující balíček DynSyPy. Úpravami původního balíčku a implementací modelu asynchronního stroje se zabývá další část práce. V závěru práce je provedeno testování vyvinutého balíčku pomocí dvou testovacích příkladů, které byly pro ověření realizovány také pomocí nástroje Matlab Simulink. Těmito testovacími příklady bylo prokázáno, že model asynchronního stroje a další třídy pro realizaci např. skalárního řízení tohoto stroje jsou funkční.

Abstract:

The purpose of this thesis is to solve the problem of mathematical modelling of electrical machines. Its' aim is to create a tool using the high-level programming language Python, which will contain dynamic models of electrical machines and on their basis will be able to simulate these machines. In the first part of the work, a model of an induction machine in the standing coordinate system , is derived. It is explained in detail how to perform the derivation of the mathematical model and the resulting surrogate scheme of the induction machine. From this basic model, a state model of this machine is then derived, which is often used for computer simulations. This state model has also been implemented into a tool in Python language, which is the output of this thesis. The existing DynSyPy package was used as the basis of the electrical machine simulation tool. The modifications of the original package and the implementation of the induction machine model are dealt with in the next part of the thesis. The thesis concludes with the testing of the developed package using two test cases, which were implemented using Matlab Simulink for verification as well. Through these test examples, it was shown that the induction machine model and other classes for implementing e.g. scalar control of this machine are functional.

Keywords

elektrický stroj, asynchronní stroj, model elektrického stroje, dynamický model, Python

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 5. 2023

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Doc. Ing. David Pánek, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Electrical Engineering

Master programme / field:
Electronics and Information Technology / Power Electronics Technology