Search

U ovome diplomskome radu bilo je potrebno pronaći različite literature koje se bave temom regulacije napona pomoću mreže vjetroparka. Svaka od njih je ukratko opisana i međusobno su uspoređene. Nakon toga, opisani su vjetroragregati i procesi pretvorbe energije u njima. Spomenuti su svi tipovi vjetroagregata, ali je naglasak stavljen na vjetroagregate kod kojih je regulacija napona moguća – Tip 3 i Tip 4. Prikazani su i opisani modeli ta dva vjetroagregata i njihove pogonske karte. U sljedećem poglavlju dan je pregled dva postojeća vjetroparka – jednog pučinskog koji se nalazi u Nizozemskoj i jednoga kopnenog koji se nalazi u Hrvatskoj. Prikazane su njihove konfiguracije i kratak opis trafostanica i kabela koji se koriste u tim vjetroparkovima. Osim postojećih, prikazan je jedan samostalno konfigurirani vjetropark sa detaljnim opisom vjetroagregata, trafostanica i kabela korištenih pri konfiguraciji. Završetkom teorijskog dijela, provela se testnog modela vjetroparka u PowerWorld Simulatoru 22. Na temelju teorijskog dijela i dokaza simulacijom izveo se zaključak o mogućnosti regulacije napona pomoću vjetroparka. In this thesis, it was necessary to find various literature dealing with the topic of voltage regulation using a wind farm network. Each of them is briefly described and compared with each other. After that, wind turbines and energy conversion processes in them are described. All types of wind turbines are mentioned, but the emphasis is placed on wind turbines where voltage control is possible - Type 3 and Type 4. Models of these two wind turbines and their power capability curves are presented and described. The next chapter provides an overview of the two existing wind farms - one offshore located in the Netherlands and one onshore in Croatia. Their configurations and a brief description of the substations and cables used in these wind farms are shown. In addition to the existing ones, one self-configured wind farm is established with a detailed description of the wind turbines, substations, and cables used in the configuration. At the end of the theoretical part, a test model of the wind farm was conducted in PowerWorld Simulator 22. Based on the theoretical part and the simulation evidence, a conclusion was made about the possibility of voltage control using a wind farm.

.

U ovome je radu objašnjena potreba za upravljanjem elektroenergetskim sustavom (EES), te je dan kratak pregled vrsta upravljanja u EES-u. Prvi dio rada daje pregled vrsta regulacija u EES-u, te su navedene prednosti i nedostaci pojedinih razina regulacije s naglasakom na regulaciju napon. Kako bi se projektirao regulator napona izveden je linearni matematički model sinkronog generatora i njegovog uzbudnika, što je prikazano u drugom dijelu rada. Pri tome su detaljno opisane sljedeće komponente sustava: sinkroni generator, uzbudnik i regulator napona. Analizirana je dinamika generatora povezanog na EES-a kako bi se odredila vrsta regulacijske staze regulatora napona generatora, te su projektirani i PI regulator. U trećem dijelu rada izrađen je simulacijski model sustava te je provjerena kakvoća regulacije korištenih regulatora napona. Simulacija je provedena u programskom paketu Matlab/Simulink. The need for voltage and reactive power control of the electric power system is explained in this paper. The first section describes the type of regulation in the electric power system and gives overview of advantages and disadvantages of different levels of control, with emphasis placed on voltage control. In order to design the voltage regulator, a linear mathematical model of synchronous generator and its exciter is given, which is presented in the second section, where the following system components are described in detail:a synchronous generator, an exciter and voltage control. The dynamics of the generator connected to the power system were analyzed to determine the type of control path of the generator voltage control, and the and the PI controller were designed. In the third section, a simulation model of the system was developed and the quality of the used voltage controller was checked. The simulation was performed in Matlab/Simulink software.

Zadatak ovog rada bio je prikazom P-V krivulja i Q-V krivulja odrediti stabilnost sustava, odnosno granice stabilnosti sustava. Kroz analiziranje regulacije napona, pobliže je opisan princip kompenzacije jalove snage u mreži. Definirana je stabilnost sustava, te je prikazana podjela stabilnosti ovisno o promatranoj veličini. Naponska je stabilnost kao tema ovog rada bila temeljito obrađena. Kroz teoretske primjere je prikazano definiranje naponske stabilnosti, odnosno nestabilnosti sustava. Nakon toga su na praktičnom primjeru 39 sabirničke mreže određivane granice stabilnosti sustava. Za analizu je korišten program DIgSILENT PowerFactory. Prvobitno je određena granica naponske stabilnosti u sustavu bez ikakve kompenzacije jalove snage. Nakon toga se kondenzatorskom baterijom na sabirnici s kritičnim naponom jalova snaga kompenzirala. Pri tome je promatran utjecaj kompenzacije na P-V i Q-V krivulje. Može se zaključiti da kompenzacijom jalove snage sustav postaje stabilniji. The goal of this thesis was to determine system stability i.e. the limit of voltage stability by showing its P-V and Q-V curves. Trough the analysis of voltage control, compensation of reactive power is closely described. System stability is defined, and its classification is given depending on the variable that is being monitored. Voltage stability was thoroughly analyzed because its the main topic of this thesis. Trough some theoretical examples voltage stability definition was given i.e. voltage instability. DIgSILENT PowerFactory program was used for the analysis. Originally voltage stability limit was determined without any kind of reactive power compensation in the system. After that a capacitor bank was connected to the bus that showed the critical voltage. The influence of capacitor banks on the P-V and Q-V curves was monitored. It can be concluded that the system becomes more stable by compensating the reactive power.

U diplomskom radu opisane su tehnologije skladištenja energije koje danas imaju široku primjenu u elektroenergetskom sustavu. Sustavi za skladištenje energije se dijele na mehaničke, elektrokemijske, kemijske, elektrostatske i toplinske. Prikazana je podjela tehnologija skladištenja energije i njihove najvažnije karakteristike (kapacitet skladištenja, maksimalna snaga, učinkovitost, specifična snaga i energija). Tehnologije skladištenja energije omogućavaju efikasnije iskorištavanje obnovljivih izvora energije. Nakon upoznavanja sa teorijskim osnovama tehnologija skladištenja energije, prikazana je njihova praktična primjena u elektroenergetskom sustavu. Opisana je detaljnije primjena tehnologija skladištenja energije u prijenosnoj i distribucijskoj mreži, te je prikazan model baterijskog sustava za skladištenje energije The thesis describes the energy storage technologies that are widely used today in the power system. Energy storage systems are classified into mechanical, electrochemical, chemical, electrostatic and thermal. It is shown the classification of energy storage technologies and their principal characteristics (storage capacity, maximum power, efficiency, specific power and energy). Energy storage technologies enable more efficient exploitation of renewable energy sources. After becoming familiar with the theoretical basis of energy storage technologies, their practical application in the power system is shown. The application of energy storage technologies in the transmission and distribution grid is described in detail and Battery Energy Storing System is shown.

U ovom radu je dan kratak pregled postupaka upravljanja višestrukim pretvaračima na zajedničkoj DC sabirnici s ciljem istodobne regulacije napona i kompenzacije opterećenja. Naglasak je stavljen na prednosti primjene hibridnog sustava za pohranu energije zasnovanog na baterijama i ultrakondenzatorima za pričuvno napajanje istosmjerne mikromreže. Potom je projektiran sustav regulacije izlaznog napona DC međukruga pretvarača uz podešenje regulacijskih krugova struje baterije i ultrakondenzatora primjenom kriterija optimuma dvostrukog odnosa. Nadređeni sustav upravljanja uključuje proporcionalno kondicioniranje reference napona (eng. droop control) radi jednostavnog omogućenja neovisnog rada više pretvarača na istoj sabirnici, te nadređeni regulator napona koji korigira stacionarnu pogrešku inherentnu konceptu „droop“ upravljanja. Sustav regulacije napona također uključuje unaprijednu kompenzaciju tereta temeljenu na kraćenju dinamike regulacijskog kruga struje. Dobiveni sustavi regulacije napona zasnovani na konceptu „droop“ upravljanja ispitani su simulacijama na računalu u režimima pojedinačnog i zajedničkog rada dvaju pretvarača, i uspoređeni sa rezultatima simulacije dobivenim primjenom koncepta centraliziranog koordiniranog upravljanja pretvaračima. In this paper, a brief overview of control approaches to multiple power converters connected to a common DC bus aimed at simultaneous voltage control and load compensation will be given. The emphasis is put on advantages of applying hybrid energy storage system based on batteries and ultracapacitors for DC microgrid auxiliary power supply. Subsequently, a power converter DC link output voltage control system has been designed along with inner current control loops of batteries and ultracapacitors that are set by the damping optimum criterion application. The superimposed control system level includes proportional voltage reference conditioning realized in the form of so-called droop control, in order to enable straightforward implementation of multiple power converters operating at the same bus, as well as the uppermost-level voltage controller which corrects the steady-state control error inherent to the droop control concept. The voltage control system also includes a feed-forward load compensator based on zero-pole cancelling approach. The voltage control systems thus obtained, based on droop control, have been verified through computer simulations for individual power converter and joint operation of the two power converters at the common DC bus, as well as compared to simulation results obtained by applying the concept of centralized coordinated power converter control.

Zbog pozitivnih doprinosa povećava se udio distribuirane proizvodnje iz obnovljivih izvora u ukupnoj proizvodnji elektroenergetskih sustava. Zbog toga se razvijaju i koriste mnogobrojne metode za regulaciju napona i povećanje razine integracije. Na primjeru dijela elektroenergetske mreže grada Osijeka, analizira se učinkovitost nekoliko metoda za povećanje razine integracije i utjecaj fotonaponskih sustava i nove trafostanice na naponske prilike u mreži. Due to positive contributions, distributed generation is increasing it's share in the grid total power production. That is why numerous methods for voltage control and hosting capacity improvement are developed and used. Effectiveness of several hosting capacity improvement methods, and influence of photovoltaic systems and new transformer substation on power grid voltage profile is analized, on the example of Osijek power grid.

U ovom radu razmatrana je problematika priključivanja vjetroagregata sa sinkronim generatorom na mrežu preko frekvencijskog pretvarača. Frekvencijski pretvarač sastoji se od ispravljača na strani generatora, istosmjernog međukruga s kondenzatorom te izmjenjivača na strani mreže. Simulacijski model frekvencijskog pretvarača, kao i model mreže kreirani su u simulacijskom alatu Plecs. U sklopu rada, u simulacijskom alatu Matlab, kreiran je simulacijski model sinkronog generatora s permanentnim magnetima te je implementirano upravljanje momentom generatora, koje je nadređeno upravljanju orijentacijom rotorskog toka. Upravljanje orijentacijom rotorskog toka zaduženo je za upravljanje ispravljačem. Također, implementirano je upravljanje naponom istosmjernog međukruga, koje je nadređeno sustavu upravljanja d komponentom mrežne struje. Regulacijom d, tj. q komponente mrežne struje postiže se upravljačka veličina korištena za upravljanje izmjenjivačem. Upravljanje orijentacijom rotorskog toka, kao i upravljanje d, tj. q komponentom mrežne struje, temelji se na upravljanju u rotirajućem dq koordinatnom sustavu. Cilj upravljanja je davanje odgovarajuće radne i jalove snage u mrežu uz poštivanje pravila elektroenergetskog sustava. Prikazani su rezultati simulacije pojedinih dijelova sustava, ali i cjelokupnog sustava vjetroagregata. This thesis studies the connection of wind turbines with synchronous generator to the grid through the frequency converter. Frequency converter comprises of generator side converter, DC link with capacitor, and the grid side converter. Both simulation model of frequency converter and the model of grid are implemented in simulation toolbox Plecs. A simulation model of the permanent magnet synchronous generator, as well as the torque control are implemented in the simulation program Matlab. The torque control is superior to field oriented control, which is responsible for controlling generator side converter. DC link voltage control, which is superior to the d-axis grid current control, is also realized. By controlling d-axis and q-axis grid currents the control signal for grid side converter is obtained. Field oriented control, as well as d-axis and q-axis grid current control, is based on control in a rotational dq coordinate system. The main objective of the control system is to supply appropriate active and reactive power into the grid while complying with the grid rules. Simulation results of particular wind turbine components, as well as responses of the entire wind turbine system, are reported.

Klasična regulacijska struktura uzbude sinkronog generatora uključuje regulator struje uzbude, regulator napona, regulator jalove snage i stabilizator oscilacija radne snage. Upotrijebljeni regulatori imaju proporcionalno ili proporcionalno integralno djelovanje. Stabilizator oscilacija radne snage obično je realiziran metodom fazne kompenzacije. Primijenjena je neizrazita logika u sustavu uzbude sinkronog generatora. Umjesto proporcionalno integralnog regulatora napona i stabilizatora realiziranog po metodi fazne kompenzacije, u sustav uzbude uključen je neizraziti regulator napona s neizrazitim stabilizatorom oscilacija snage. Pravila i funkcije pripadnosti neizrazitog regulatora i neizrazitog stabilizatora definirane su u polarnom koordinatnom sustavu. Kao ulazni signal i za neizraziti stabilizator i za stabilizator realiziran metodom fazne kompenzacije odabrana je električna radna snaga sinkronog generatora. Sustav uzbude generatora se sastoji od generatora spojenog na mrežu preko dva paralelna prijenosna voda i transformatora, energetskog kruga uzbude i digitalnog sustava s pripadnim sklopovima povratne veze. Za svaki dio sustava napravljen je matematički model. Pojedini dijelovi su spojeni u jedinstveni model sustava uzbude. Načinjen je simulacijski model sustava regulacije uzbude generatora u programskom paketu Matlab/Simulink. Neizraziti regulator napona i neizraziti stabilizator oscilacija snage implementirani su u sustav s digitalnim procesorima za obradu signala. Ispitivanje je obavljeno u laboratorijskim uvjetima rada sa sinkronim generatorom snage 83 kVA koji je preko dva paralelna voda i transformatora spojen na mrežu. Parametri neizrazitog regulatora napona i neizrazitog stabilizatora oscilacija snage podešeni su numeričkim pokazateljima kvalitete odziva napona i radne snage generatora te simulacijom. Uspoređeno je djelovanje neizrazitog regulatora napona s neizrazitim stabilizatorom oscilacija snage i djelovanje klasičnog rješenja (proporcionalno integralnog) regulatora napona uz stabilizator oscilacija snage realiziran po metodi fazne kompenzacije. Usporedba je obavljena u dinamičkim uvjetima kod udarne promjene postavne veličine napona, isklopa jednog voda te tropolnog kratkog spoja na jednom od vodova. Ocijenjene su regulacijske karakteristike neizrazitog regulatora napona i neizrazitog stabilizatora oscilacija snage koje pokazuju poboljšanje u odnosu na proporcionalno integralni regulator sa stabilizatorom realiziranim po metodi fazne kompenzacije. Classical excitation control structure includes excitation current controller, voltage controller, reactive power controller and power system stabilizer. These controllers have proportional or proportional and integral behaviour. The power system stabilizer based on phase compensation method is classical solution. In this work a fuzzy logic excitation control of synchronous generator is presented. Instead of PI voltage controller and power system stabilizer (based on the phase compensation method) the simple fuzzy logic controller for voltage control and generator stabilization is used. The rules and membership functions of fuzzy logic controller in polar coordinate system are defined. Active power of synchronous generator is used as input signal of classical and fuzzy logic stabilizer. Synchronous generator excitation system includes synchronous generator connected to the AC grid via two parallel transmission lines and transformer, excitation fed IGBT converter and digital control system. The mathematical model of synchronous generator excitation system is given. Based on this mathematical model an appropriated simulation model in software package Matlab/Simulink was developed. Fuzzy voltage stabilizing controller is implemented in digital control system based on four digital signal processors. The experimental verification is made on the laboratory setup at the Faculty of electrical engineering and computing, Department of electric machines, drives and automation. The laboratory setup consist of synchronous generator (83 kVA) connected to the AC grid via two parallel transmission lines and transformer, DC prime mover and digital control system. Fuzzy logic controller parameters based on numerical criteria quality of voltage and active power response are tuned. Control characteristics of fuzzy voltage stabilizing controller is compared with PI voltage controller and classical stabilizer. The comparison is made for three characteristic operation conditions: voltage reference step change, transmission line switching off and three phase to phase fault on the one transmission line. Measured dynamic and static system performances match the calculated and simulated ones. The control characteristics of fuzzy voltage stabilizing controller are evaluated and show an improvement against PI voltage controller and classical stabilizer.

Sinkroni generator se u kapacitivnom području rada približava granici stabilnosti i postaje osjetljiv na poremećaje u elektroenergetskom sustavu. Kut opterećenja pokazuje koliko je generator blizu granici stabilnosti, a povećavanjem struje uzbude generatora moguće je smanjiti kut opterećenja i povećati stabilnost generatora. U klasični algoritam regulacije uzbude generatora, u kojem je regulator napona nadređen regulatoru struje uzbude, uveden je dodatni regulator kuta opterećenja koji se uključuje kada se generator približi granici stabilnosti. Tada se isključuje regulator napona generatora i uključuje regulator kuta opterećenja. Prelazak između ta dva regulatora je gladak. Razvijena je i ispitana metoda estimacije kuta opterećenja generatora. Mjerene veličine potrebne za estimaciju kuta opterećenja su dva napona i dvije struje generatora. Eksperimentalni rezultati pokazuju dobro slaganje estimiranog i mjerenog kuta kako u statičkim tako i dinamičkim uvjetima osim kada generator ispada iz sinkronizma. Potvrđena je primjenjivost estimiranog kuta opterećenja u regulacijskim algoritmima proširenja područja stabilnog rada generatora regulacijom uzbude. Realiziran je četveroprocesorski digitalni sustav baziran na procesorima za obradu signala. Unutar digitalnog sustava implementiran je estimator kuta opterećenja, sinkronizator generatora na elektroenergetsku mrežu i regulacijski algoritmi (regulator radne i jalove snage generatora, napona generatora, struje uzbude generatora, brzine vrtnje turbine i regulator kuta opterećenja). Napravljeni su programski alati koji se izvode na osobnom računalu potrebni za razvoj i ispitivanje algoritama regulacije. Sustav regulacije uzbude generatora je složeni nelinearni višeparametarski sustav. Sustav se sastoji od generatora spojenog na elektroenergetski sustav, čopera i digitalnog sustava sa mjernim članovima. Za svaki dio sustava napravljen je matematički model. Pojedini dijelovi su spojeni u jedinstveni model sustava uzbude. U sustavu regulacije uzbude generatora, regulator jalove snage i napona generatora imaju PI karakteristiku, regulator estimiranog kuta opterećenja ima PID karakteristiku, a regulator struje uzbude P karakteristiku. Načinjen je simulacijski model sustava regulacije uzbude generatora u programskom paketu “MATLAB-SIMULINK“. Rezultati dobiveni simulacijom za slučaj skokovite promjene reference (struje uzbude, napona, jalove snage) kao i za slučaj promjene radnog opterećenja generatora pokazuju dobro slaganje s rezultatima dobivenim eksperimentom. Simulacijski model se koristi za optimiranje parametara regulatora i za ispitivanje djelovanja algoritama u uvjetima koji se teško mogu eksperimentalno ispitati (pokus kratkog spoja, pokusi na generatorima velike snage). Eksperimentom i simulacijom provedena ispitivanja pokazuju pozitivno djelovanje regulatora kuta opterećenja i primjenjivost estimiranog kuta opterećenja u algoritmima proširenja područja stabilnog rada generatora regulacijom uzbude. A synchronous generator in capacitive region of operation is near stability limit and becomes sensitive to extreme situations in electrical network. Load angle of generator shows how generator is far from stability limit. Load angle can be decreased by increasing excitation current. Classical algorithms of excitation control contains voltage controller which is superior to excitation current controller. This thesis describes a new algorithm of excitation control in which load angle controller is included. Load angle controller is turned on when generator is near stability limit. Then the voltage controller is off. Transition from voltage to load angle controller is smooth. Load angle estimation method is developed. Generator variables for estimation are two generator voltage and two generator currents. Experimental results show little error in estimation of load angle in static as well in dynamic terms. Big error of load angle estimation occurs when generator falls from synchronicity with electrical network. Load angle estimation method is fully tested and it can be applied in proposed algorithms of expanding stable operation region of synchronous generator by excitation control. Four processor digital system is developed. Digital system contains all algorithms for load angle estimation, self synchronization unit and all needed controllers (reactive and active power controller, voltage controller, excitation current controller, generator speed controller and load angle controller). Software tools for PC are developed for making algorithms in graphical environment and for testing of algorithms. Generator excitation system is complex nonlinear and multivariable system. System contains generator connected to electrical network, DC converter and digital system with measuring devices. All that parts are connected in common mathematical model of excitation control. Reactive power controller and generator voltage controller has PI characteristics, excitation current controller has P characteristics and load angle controller has PID characteristics. Mathematical model of excitation control is simulated using “MATLAB-SIMULINK“ simulation software package. Results from simulation of reference step change (excitation current reference, generator voltage and reactive power reference) and results from stepwise change of generator load shows good alignment of simulation results to experimental results. Simulation model is used for optimization of controller parameters and testing of algorithms in terms which are not possible to get experimentally (short circuit experiment, tests on high power generators). Experimental and simulation results shows positive performance of load angle controller and full applicability of load angle estimation in algorithms of expanding stable operation region of synchronous generator by excitation control.

U ovom je radu predstavljen problem FACTS regulacije napona i kompenzacije jalove snage u distribucijskoj mreži s priključenom vjetroelektranom. Vjetroelektrana je u izvedbi sa stalnom brzinom i konstantnom frekvencijom uz korištenje asinkronog generatora pogonjenog nereguliranom vjetroturbinom. Problem je razmatran s obzirom na kratkotrajni (10sekundi), srednjotrajni (10 minuta) i dugotrajni (48 sati) vremenski period odziva varijabli sustava na različite promjene brzine vjetra. S obzirom na promjenjivu brzinu vjetra, vjetroelektrana injektira promjenjivi iznos djelatne i jalove snage u distribucijsku mrežu te time izlaže obližnje potrošače značajnim promjenama iznosa napona. U konvencionalnom pristupu rješavanja problema korištene su poprečne kondenzatorske baterije smještene u čvorištu asinkronog generatora. U FACTS pristupu korišten je ''objedinjeni regulator tokova snaga'' (eng. Unified Power Flow Controller, UPFC) koji je smješten u točki priključenja vjetroelektrane na distribucijsku mrežu. Korištenje FACTS naprave predstavlja pokušaj rješavanja tehničkih pitanja vezanih uz regulaciju napona u čvorištu priključenja vjetroelektrane te uz minimiziranje razmjene jalove snage vjetroelektrane s distribucijskom mrežom., In this paper, the problem of FACTS regulation of voltage and reactive power compensation is presented in a distribution network with a wind power plant connected. The wind power plant has constant speed and constant frequency using an asynchronous generator operated by a non-regulated wind turbine. The problem is analyzed based on short-term (10sek), mid-term (10min), and long-term (48hours) time periods of system variables' reaction to different wind speed changes. Regarding different wind speed wind power plant injects different values of active and reactive power into the distribution network whereby near consumers are subject to significant voltage changes. In a conventional approach to the problem shunt compensation batteries situated in the node of the asynchronous generator were used. In the FACTS approach Unified Power Flow Controller – UPFC is used, which is situated in the node where the wind power plant is connected to the distribution grid. UsingFACTScompensation presents an attempt to resolve technical questions of voltage regulation in the node of wind power plant connection and minimization of reactive power interchange between wind power plant and distribution network.

U ovom radu prikazana je mogućnost objedinjavanja sustava regulacije napona i brzine vrtnje (snage) hidroagregata u jedinstven digitalni regulacijski sustav. Prikazani su matematički i simulacijski model hidroagregata s Peltonovom turbinom i sustavom regulacije. Parametri simulacijskog modela su radi usporedbe prilagođeni agregatu HE Vinodol. Regulatori u simulacijskom modelu su podešeni tako da daju optimalne odzive regulacijskog kruga pri zaletu i uzbuđivanju agregata te u radu u elektroenergetskom sustavu. Prikazani su odzivi simulacijskog modela za dva najznačajnija režima rada agregata: prazni hod i rad u elektronergetskom sustavu. Prikazani simulacijski model je pogodan za daljnje istraživanje i unapređivanje strukture te podešavanje parametara regulacijskih sustava. Simulacijski model može se lako prilagoditi stvarnim uvjetima u elektrani. Digitalni sustav regulacije napona generatora "DIRES 21" ugrađen u agregat br. 3 HE Vinodol nadograđen je sustavom turbinske regulacije koji je zamijenio stare analognoelektroničke regulatore. Parametri novog turbinskog regulatora podešeni su u pogonu tako da daju optimalne odzive sustava u praznom hodu i radu u elektroenergetskom sustavu. Sustav regulacije hidroagregata opremljen je i automatskim sinkronizatorom. Odzivi simulacijskog modela su uspoređeni s odzivima stvarnog pogona. Objedinjeni digitalni sustav regulacije hidroagregata je pokazao u radu niz prednosti koje idu u prilog ovakvoj izvedbi regulacijskog sustava za manje hidroagregate. This thesis presents implementation of turbine governor and synchronous generator voltage control system within the same digital control system. Hydro generating unit mathematical and simulation models are presented. Simulation model is adapted to Vinodol HPP for comparison purposes. Model control system parameters are adjusted for achieving optimal control characteristics during generating unit start and excitation and during operation in electrical power system. Responses of simulation model are presented for those two operating modes. Presented simulation model is suitable for further control structure research and development and for control system parameters adjustment. Model can be easily adjusted to real hydro power plant conditions. Digital voltage control system "DIRES 21" on generating unit no. 3 of Vinodol HPP is upgraded with turbine governing system. System has replaced an old turbine governing system. Turbine governor parameters are adjusted for achieving optimal control characteristics for no load condition and during operation in electrical power system. Digital control system contains an automatic synchronization device. Simulation model responses are compared to actual generating unit responses. All in one digital control system of hydro generating unit has shown many advantages during its test operation that are in favour of this kind of system for small hydro power plants.

U radu su prikazane mogućnosti i definirani su zahtjevi na sklopovlje i programsku podršku digitalnog sustava regulacije napona sinkronog generatora. Opisani su razvoj matematičkog i laboratorijskog modela, te rezultati mjerenja na digitalnom sustavu. Upravljanje naponom beskontaktnog nezavisno uzbuđenog sinkronog generatora obavlja se strujom uzbude uzbudnika preko tranzistorskog pretvarača primjenom çirinsko-impulsne modulacije. Za realizaciju digitalnog sustava korišten je mikroprocesor serije Motorola 68000. Mjerni podsustav A/D pretvorbom obrađuje tri fazna napona, tri fazne struje generatora i struju uzbude uzbudnika. Uz regulacijski algoritam u sustavu su realizirane i dodatne funkcije potrebne za rad sinkronog generatora: frekvencijska kompenzacija, kompenzacija aktivne i reaktivne snage, održavanje radne točke generatora unutar dozvoljenog područja pogonske karte. Djelovanje digitalnog regulatora napona sinkronog generatora je ispitano za karakteristične režime početne uzbude, opterećenja i rasterećenja generatora u autonomnom radu, te sinkronizacije, promjene aktivne i reaktivne snage i ispada s mreže pri radu na mreži. Razvijeni matematički modeli komponenata sustava objedinjeni su u jedinstven simulacijski model sustava korištenjem aplikacije "MatLab Simulink". Rezultati dobiveni simulacijom djelovanja sustava u ispitivanim režimima rada kvalitativno se dobro podudaraju s rezultatima dobivenim eksperimentalno na laboratorijskom modelu. This work presents capabilities and defines requests on hardware and software for digital voltage control of synchronous generator. Development of mathematical and laboratory model are described as well as results of measurements on digital system. Voltage control of brushless separately excited synchronous generator is achieved by exciter excitation current through pulse-width modulation (PWM) driven transistor converter. Microprocessor series Motorola 68000 is used for building digital system hardware. Measurement unit, through A/D conversion, acquire three phase voltages, three phase currents and exciter excitation current. Apart from control algorithm, in this system several extra functions are implemented: frequency, active and reactive power compensation, keeping steady state within allowed area of generator's capability diagram. Operation of digital voltage control system of synchronous generator is measured for characteristic operation states in isolated work and in work on power network. For isolated work first excitation, generator load and unload were tested, and in work on the power network synchronization, active and reactive power steps, and network switch off were tested. Mathematical models of system components are gathered in common simulation model of the whole system using "MatLab Simulink" simulation software package. Simulation results of the system in measured operation states match experimental results in high degree.