Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorRølvåg, Terje
dc.contributor.advisorKeim Olsen, Pål
dc.contributor.authorNordvik, Hilde
dc.date.accessioned2019-10-18T14:10:04Z
dc.date.available2019-10-18T14:10:04Z
dc.date.issued2019
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11250/2623250
dc.description.abstractDenne masteroppgaven er utført som en del av konsept- og teknologiutviklingen i første fase av ModHVDC-prosjektet. Prosjektet tar sikte på å utvikle en modulær HVDC-generator som samsvarer med det fremtidige strømnettet og støtter dagens batterilagring av vekselstrømskilder. Arbeidet er et bidrag til det mekaniske designet av den segmenterte generatoren. Koblede analyser ble utført ved hjelp av ANSYS sine simuleringsplattformer. Termiske og elektromagnetiske analyser ble koblet gjennom ANSYS Workbench, med bruk av plattformene Maxwell og Mechanical. En forenklet termisk krets ble utviklet for å validere de termiske resultatene. Deretter ble arbeidet med å utvikle en digital tvilling satt i gang. Muligheter og bruksområder med ANSYS sitt tverrfaglige konsept for digitale tvillinger, Twin Builder, ble studert og testet. Analyseresultatene ble brukt til å lage en FMU med generatorhastighet som input og og temperatur som output. Dette er gjort i lignende arbeid med GE Haliade vindturbinen og PTC sin elektriske motor. Til slutt ble de termiske solverne i NX Nastran, SOL 153/159, studert og testet for bruk i lignende prosjekter. De to lasttilfellene i de termiske analysene resulterte i maksimale temperaturer på 123°C og 99°C. Disse resultatene er svært avhengig av den påførte konveksjonskoeffisienten som er definert som relativ lav i disse analysene. Ved å øke konveksjonskoeffisienten på statorens ytre flater, ble temperaturen redusert betydelig. Den termiske kretsen resulterte i en maksimal temperatur på 74°C. Flere forenklinger ble gjort i denne kretsen, og FEA-resultatene anses derfor for å være i en rimelig størrelsesorden. Et rammeverk for en digital tvilling er foreslått. Temperatur og vibrasjon ble funnet til å være de mest kritiske feilmodene, og må derfor være i fokus i videreutviklingen av den digitale tvillingen. FMU-filen ble vellykket implementert i Twin Builder for overvåkning av de viktigste parameterne. ANSYS Twin Builder mangler fortsatt viktige funksjoner for å utvikle digitale tvillinger, og konkluderes derfor for å være prematurt på dette stadiet. Tidligere arbeid er antatt å være utført på beta-versjoner som ikke er tilgjengelig enda. ModHVDC-prosjektet er fortsatt på et tidlig stadium, og skal fortsettes på i påfølgende masteroppgaver.
dc.description.abstractThis master thesis is executed as a part of the first phase of the ModHVDC project, which is development of concept and technology. The ModHVDC project aims to develop a modular HVDC generator which matches the future power grids and supports current battery storage of AC producing energy sources. This work is a contribution to the mechanical design of the segmented generator. Coupled analyses were executed by utilising ANSYS multi-physics simulation platforms. Thermal and electromagnetic analyses were coupled through ANSYS Workbench, with the use of the platforms Maxwell and Mechanical. In order to benchmark the results, a simplified thermal circuit of the generator was developed. Thereafter, work on digital twin monitoring of the ModHVDC generator was initiated. The possibilities and applications of the multidisciplinary ANSYS digital twin concept, Twin Builder, was studied and tested. Simulation results were used to create a FMU relating generator speed and temperature, similar to the previous work done with GE Haliade wind turbine and PTC electric motor. At last, the thermal solvers in NX Nastran, SOL 153/159, were studied and tested for use in similar projects. The two load cases in the thermal analyses resulted in maximum temperatures of 123°C and 99°C. This result is highly dependent on the applied convection coefficient which was defined in the lower range in these analyses. By increasing the convection coefficient on the outer faces of the stator, the temperature decreased significantly. The thermal benchmark resulted in a maximum temperature of 74°C. Several simplifications were made creating the circuit and the FEA results are thus considered to be within a reasonable range. A top-down framework for digital twin monitoring is suggested. Temperature and vibration were found as the most critical failure modes and must therefore be the focus in further development of the digital twin. The FMU file were successfully implemented in Twin Builder schematics tracing the key parameters. ANSYS Twin Builder still lacks some key features to create digital twins and is concluded to be premature at this stage. Previous work is assumed to be performed on beta versions still not available. The ModHVDC project is still in an early face and will be continued in following master theses.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleDigital Twin Modelling of High Voltage DC Generator
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

Thumbnail
Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel