Ontwerp en realisatie van een breedbandgestuurde stroominjectietransformator

Abstract

De onderzoeksgroep Electa aan de KU Leuven ontwerpt een nieuw middenspanningstestlabo, voor Energyville te Waterschei. Hierin kan de invloed van netfenomenen bestudeerd worden op smartgridcomponenten. Om deze netfenomenen te creëren moet er bij een breed frequentiebereik (25Hz-5kHz) een hoge driefasige spanning (tot 36kVrms) en stroom (tot 1000A) beschikbaar zijn. Een onafhankelijke spannings- en stroominjectie beperkt het vermogen. Dit verhoogt de veiligheid in het onderzoeksgeoriënteerde labo. Deze thesisopdracht bestudeert het magnetisch ontwerp van transformatoren. Daarnaast is het ontwerp voor een stroominjectietransformator, die bij het opgegeven frequentiebereik de nodige stroom levert en geïsoleerd is voor ten minste 36kV, uitgewerkt. Bijkomend is de aansturing van het geheel bekeken.

A.d.h.v. metingen en simulaties is het hoogfrequente gedrag van proeftransformatoren bekeken. Uit de resultaten zijn keuzes voortgevloeid omtrent het kernmateriaal, de wikkelingen en de modulaire opbouw van de stroominjectietransformator. Het gedrag van het eerste ontwerp is opgemeten.

Het standaard equivalente schema voldoet niet in dit frequentiebereik. De benodigde stroom, doorheen de belasting, wordt bereikt door transformatormodules in serie of parallel te schakelen. De amorfe C-kernen kernen, geschikt voor hogere frequenties, vertonen geen goede eigenschappen omwille van een luchtspleet. De luchtspleet moet samen met de lekfluxen geminimaliseerd worden. De aansturing zal gebeuren door een programmeerbare vermogenversterker