Article

Steady State Analysis of Capacitor Self-Excited Induction Generators

Department of Electrical Engineering Indian Institute of Technology
IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems 04/1984; DOI: 10.1109/TPAS.1984.318748
Source: IEEE Xplore

ABSTRACT The paper presents a method for the steady state analysis of self-excited induction generators using balanced terminal capacitors. Operational and steady state equivalent circuits of the induction machine are employed to predict the steady state performance under different load conditions. The analytical procedure and the related computer program is described in the paper. Simulated results are presented and compared with corresponding results obtained experimentally.

0 Bookmarks
 · 
55 Views
  • Source
    [Show abstract] [Hide abstract]
    ABSTRACT: Technologies for voltage control of self-excited induction generators can also be applied for maximum power ex-traction in specific applications without strict restrictions on the generated frequency and voltage. The main problem in designing such systems is the lack of appropriate theoretical analysis. The paper considers an approach for maximizing the power extracted from self-excited induction generators. It derives formulas for the steady-state generated power and self-excitation boundaries. Since an analytic search for a maximum of the power as a function of capacitance and load admittance is impossible, a numerical approach including 3-D computational and 2-D experimental results is used to show the existence of a global maximum of the power for a specific velocity in the capacitance -load admittance plane and within the self-excitation boundary. Therefore, the method allows one to take into account all possible operating points for this velocity. The implementation of maximum searching algorithms is discussed. Кey words: induction generator, self-excitation, maximum extracted power, steady-state power characteristics. Способи керування напругою асинхронних генераторів із самозбудженням можуть бути використані для максимізації потужності окремих застосувань, що не мають жорстких вимог щодо генерованої частоти та на-пруги. Основною проблемою розробки таких систем є відсутність відповідних теоретичних основ. У роботі розглядається підхід щодо максимізації генерованої потужності асинхронних генераторів із самозбудженням. Отримуються вирази для статичної потужності генератора й границь самозбудження. Оскільки аналітичне дос-лідження залежності потужності від ємності конденсаторів та провідності навантаження на екстремум виявля-ється неможливим, то застосовується числовий метод, який включає побудову тривимірних розрахункових і двовимірних експериментальних характеристик, що доводять існування точки глобального максимуму потуж-ності в межах границі самозбудження для відповідної швидкості, побудованої в площині ємність–провідність навантаження. Таким чином, даний метод дозволяє врахувати всі можливі робочі точки генератора для даної швидкості. Дискутується питання реалізації алгоритмів пошуку точки максимуму потужності. Ключові слова: асинхронний генератор, самозбудження, максимальна вихідна потужність, статичні харак-теристики потужності. PROBLEM STATEMENT. Self-excited induction generators (SEIG) have found applications in stand-alone power generation for remote areas without grid supply lines. The main problem of SEIGs is voltage and frequency deviations with changes of the load. There-fore, different voltage control technologies are devel-oped to satisfy the needs of consumers [1, 2]. Mainly, they are based on dump load or capacitance regulation [3–9], or injection of capacitive currents through static synchronous compensators, or voltage or current source inverters [10–14]. The proposed systems mainly con-cern the problem of voltage stabilization and focus on
    ICPEES 2014; 01/2014
  • Source
    [Show abstract] [Hide abstract]
    ABSTRACT: The paper presents a detailed analysis of self-excited induction generators with resistive-inductive loads. A nonlinear dynamic model is derived that enables a unified analysis of both the steady-state and transient characteristics of the machine. Steady-state operating modes are first determined, and self-excitation boundaries are derived. Computations are straightforward and do not require iterations. The dynamic model is also used to compute the eigenvalues of the linearized system around an operating mode. Experimental data show good agreement with computational results using the dynamic model. It is found that the addition of inductance generally, but not necessarily, enlarges the set of conditions where self-excitation is possible, and increases the stability of the operating modes.
    SPEEDAM 2014; 07/2014
  • Source
    [Show abstract] [Hide abstract]
    ABSTRACT: Technologies for voltage control of self-excited induction generators can also be applied for maximum power ex-traction in specific applications without strict restrictions on the generated frequency and voltage. The main problem in designing such systems is the lack of appropriate theoretical analysis. The paper considers an approach for maximizing the power extracted from self-excited induction generators. It derives formulas for the steady-state generated power and self-excitation boundaries. Since an analytic search for a maximum of the power as a function of capacitance and load admittance is impossible, a numerical approach including 3-D computational and 2-D experimental results is used to show the existence of a global maximum of the power for a specific velocity in the capacitance -load admittance plane and within the self-excitation boundary. Therefore, the method allows one to take into account all possible operating points for this velocity. The implementation of maximum searching algorithms is discussed. Кey words: induction generator, self-excitation, maximum extracted power, steady-state power characteristics. Способи керування напругою асинхронних генераторів із самозбудженням можуть бути використані для максимізації потужності окремих застосувань, що не мають жорстких вимог щодо генерованої частоти та на-пруги. Основною проблемою розробки таких систем є відсутність відповідних теоретичних основ. У роботі розглядається підхід щодо максимізації генерованої потужності асинхронних генераторів із самозбудженням. Отримуються вирази для статичної потужності генератора й границь самозбудження. Оскільки аналітичне дос-лідження залежності потужності від ємності конденсаторів та провідності навантаження на екстремум виявля-ється неможливим, то застосовується числовий метод, який включає побудову тривимірних розрахункових і двовимірних експериментальних характеристик, що доводять існування точки глобального максимуму потуж-ності в межах границі самозбудження для відповідної швидкості, побудованої в площині ємність–провідність навантаження. Таким чином, даний метод дозволяє врахувати всі можливі робочі точки генератора для даної швидкості. Дискутується питання реалізації алгоритмів пошуку точки максимуму потужності. Ключові слова: асинхронний генератор, самозбудження, максимальна вихідна потужність, статичні харак-теристики потужності. PROBLEM STATEMENT. Self-excited induction generators (SEIG) have found applications in stand-alone power generation for remote areas without grid supply lines. The main problem of SEIGs is voltage and frequency deviations with changes of the load. There-fore, different voltage control technologies are devel-oped to satisfy the needs of consumers [1, 2]. Mainly, they are based on dump load or capacitance regulation [3–9], or injection of capacitive currents through static synchronous compensators, or voltage or current source inverters [10–14]. The proposed systems mainly con-cern the problem of voltage stabilization and focus on
    01/2014;