EJ3280 Effektelektronik för transmissionstillämpningar 7,5 hp

Power Electronics for Transmission Systems

Kursen är främst avsedd för doktorander vars forskningsämne är inom eller med anknytning till: kraftelektronik, elektriska drivsystem, elektriska energisystem, elektro-teknisk konstruktion eller energiteknik. Kursen ger en grundlig introduktion i kraftelektronik för applikationer i transmissionssystem. Kursen syftar också till att ge en förståelse för den grundläggande fysiken bakom elektrisk kraftöverföring, dess komponenter och delsystem, omvandlartopologier, modulationsmetoder och grundläggande reglerfrågor. Kursen skall också ge praktisk erfarenhet av att använda analysverktyg som kretssimuleringar med dator och realtidssimuleringar.

  • Utbildningsnivå

    Forskarnivå
  • Huvudområde

  • Betygsskala

    P, F

Det finns inget planerat kurstillfälle.

Lärandemål

Efter avslutad kurs ska studenten kunna:
•    Beskriva hur kraftelektronik kan användas för bättre utnyttjande av elnätet, stabilisering och förlustminskning
o    Beskriva typiska varaktigheten för olika processer som förekomer i elkraftnät.
o    Beskriva storleksordningar hos elektriska storheter som förekommer i elkraftnät.
o    Beskriva egenskaper kablar och luftledningar i termer av deras naturliga last (SIL), lastförmåga och dessas påverkan på kraftsystemet.
•    Förklara de huvudsakliga kapacitetsbegränsningarna hos transformatorer, induktorer och kondensatorer
•    Beräkna ungefärlig storlek och förluster hos passiva komponenter och transformatorer med hjälp av fysikaliska skalningsregler
•    Beskriva de viktigaste egenskaperna hos tyristorer, IGBT, IGCT, kraftdioder och kiselkarbidkomponenter
•    Beskriva de viktigaste egenskaperna för brytare, frånskiljare, strömtransformatorer, spänningstransformatorer och ventilavledare
•    Förklara hur tillförlitligheten i en omvandlare kan ökas genom redundans
•    Förklara varför kapacitiv shuntkompensering oftast måste styras
•    Förklara funktionen hos styrd serie-och shuntkompensering
•    Beskriva kretsschemat för spänningsstyva två- och tre-nivåomvandlare samt modulära multinivåomvandlare med halvbryggor resp. fullbryggor.
•    Förklara i enkla termer funktionen hos tvånivåomvandlare och multinivåomvandlare med fullbryggor och halvbryggor
•    Beräkna dimensionering hos en statisk effektkompensator från en given specifikation avseende reaktiv effektproduktion / -förbrukning. Detta inkluderar induktor, tyristorer, kondensatorer, och styrvinklarna driftpunkter.
•    Beräkna modulationsindex och fasvinkel för en spänningsstyv HVDC-omvandlare för ett givet värde på producerad reaktiv effekt, överförd aktiv effekt, dc-sidig spänning och fasinduktans
•    Använda analysverktyg som Simulink och realtidssimulering för enkla studier av kraftelektronik i transmissionssystem
•    Beskriva strukturen hos ett typiskt styrsystem för en nätansluten spänningsstyv omvandlare
•    Beskriva de viktigaste egenskaperna för fasvridande transformatorer
•    Beskriva de viktigaste egenskaperna hos TSSC och TCSC

Kursens huvudsakliga innehåll

•    Power system basics – active and reactive power
•    Electric power transmission using overhead lines and cables
•    Properties of power semiconductors and passive components
•    Circuit topologies for FACTS and HVDC converters
•    Control methods for various control task such as voltage control and power-flow control
•    Pulse width modulation methods and harmonics
•    Analysis tools for power electronics in transmission system applications
•    Series and shunt compensation of AC systems
•    HVDC Transmission and active power transmission
•    Railway feeding applications
•    Redundancy and fault tolerance

Kursupplägg

Föreläsningar, laborationsprojekt, skriftlig tentamen

Behörighet

Doktorander vid KTH och doktorander från andra universitet

Litteratur

Kompendium och utdelat material

Utrustningskrav

Utrustning för laborationer tillhandahålls av avdelningen för elkraftteknik.

Examination

  • EXA1 - Examination, 7,5, betygsskala: P, F

Projektarbetet är en uppgift där innehållet i kursen används. Resultatet av projektarbetet utvärderas i en laboration. Den skriftliga tentamen är en vanlig undersökning med betygen godkänd eller underkänd.

Krav för slutbetyg

  • Godkänt laborationsprojekt där designen utvärderas.
  • Godkänd skriftlig tentamen.

Ges av

EECS/Elkraftteknik

Examinator

Staffan Norrga <norrga@kth.se>

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med VT2018.
Examinationsinformation gäller från och med VT2019.