Transient modelling of induction motors in a petrochemical plant using Matlab
Date
2008-03
Authors
Claassens, Andries Johannes
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: The behaviour of induction motors at a petrochemical plant under transient conditions was
investigated with the view to improve plant immunity to voltage fluctuations. The benefits of
using a phase-variable induction motor model rather than the simpler d-q models usually
employed are investigated.
A simplified model of the plant electrical distribution system was derived. Phase variable and
d-q induction motor models were implemented as well as a synchronous generator model.
Practical considerations precluded the use of commercial software for the simulation of
transient conditions and a basic simulation program was developed using Matlab to evaluate
the behaviour of the dynamic machine models and distribution system.
It was established that the configuration of the installed re-acceleration system can be
optimised to reduce the possibility of plant outages as a result of voltage fluctuations. It was
found that the use of more detailed induction machine models provide valuable insight into
system behaviour and is justified if accurate motor parameters are available or can be
estimated. The simplified plant model yielded useful results and enabled the identification of
incorrect system data. The investigation showed that Matlab is suitable for the rapid
development of a basic transient simulation program that can be used to study the behaviour
of different interconnected dynamic machine models.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die gedrag van induksiemotors in 'n petrochemiese aanleg onder oorgangstoestande is ondersoek ten einde die immuniteit van die aanleg vir spanningsfluktuasies te verbeter. Die voordele van die gebruik van 'n fase-veranderlike induksiemotor model eerder as die eenvoudiger d-q modelle wat normaalweg gebruik word is ondersoek. 'n Vereenvoudigde model van die aanleg se elektriese distribusiestelsel is afgelei. Faseveranderlike en d-q induksiemotor modelle is geimplementeer sowel as 'n sinkroongenerator model. Praktiese oorwegings het die gebruik van kommersiële programmatuur vir die simulasie van oorgangstoestande verhoed en 'n basiese program is in Matlab ontwikkel om die gedrag dinamiese masjienmodelle en die distribusiestelsel te evalueer. Daar is vasgestel dat die konfigurasie van die geinstalleerde herversnellerstelsel geoptimeer kan word om die moontlikheid van aanleg onderbrekings as gevolg van spanningsfluktuasies te verminder. Daar is gevind dat die gebruik van meer gedetaileerde induksiemasjien modelle waardevolle insig in die gedrag van die stelsel lewer en geregverdig is indien akkurate motorparameters beskikbaar is of afgeskat kan word. Die vereenvoudigde model van die aanleg het bruikbare resultate gelewer en die het die identifikasie van foutiewe stelseldata moontlik gemaak. Die ondersoek het getoon dat Matlab geskik is vir die snelle ontwikkeling van 'n basiese oorgangsimulasie program wat gebruik kan word om die gedrag van verskillende gekoppelde dinamiese masjienemodelle te bestudeer.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die gedrag van induksiemotors in 'n petrochemiese aanleg onder oorgangstoestande is ondersoek ten einde die immuniteit van die aanleg vir spanningsfluktuasies te verbeter. Die voordele van die gebruik van 'n fase-veranderlike induksiemotor model eerder as die eenvoudiger d-q modelle wat normaalweg gebruik word is ondersoek. 'n Vereenvoudigde model van die aanleg se elektriese distribusiestelsel is afgelei. Faseveranderlike en d-q induksiemotor modelle is geimplementeer sowel as 'n sinkroongenerator model. Praktiese oorwegings het die gebruik van kommersiële programmatuur vir die simulasie van oorgangstoestande verhoed en 'n basiese program is in Matlab ontwikkel om die gedrag dinamiese masjienmodelle en die distribusiestelsel te evalueer. Daar is vasgestel dat die konfigurasie van die geinstalleerde herversnellerstelsel geoptimeer kan word om die moontlikheid van aanleg onderbrekings as gevolg van spanningsfluktuasies te verminder. Daar is gevind dat die gebruik van meer gedetaileerde induksiemasjien modelle waardevolle insig in die gedrag van die stelsel lewer en geregverdig is indien akkurate motorparameters beskikbaar is of afgeskat kan word. Die vereenvoudigde model van die aanleg het bruikbare resultate gelewer en die het die identifikasie van foutiewe stelseldata moontlik gemaak. Die ondersoek het getoon dat Matlab geskik is vir die snelle ontwikkeling van 'n basiese oorgangsimulasie program wat gebruik kan word om die gedrag van verskillende gekoppelde dinamiese masjienemodelle te bestudeer.
Description
Thesis (MScIng)--University of Stellenbosch, 2008.
Keywords
Electric motors, Induction, Electric power distribution, Electric power systems, Theses -- Electrical engineering, Dissertations -- Electrical engineering