Έλεγχος Εναρμόνισης Συνδρομικού Μηχανήματος Με Χρήση Τομητή
Περιεχόμενα
Λειτουργία Συνδρομικού Μηχανήματος με Χρήση Κοπτήρα
Μελλοντική Ανάπτυξη Συνδρομικού Μηχανήματος με Χρήση Κοπτήρα
Συμπέρασμα για το Συνδρομικό Μηχάνημα με Χρήση Κοπτήρα
Κύριες Μαθήσεις:
Ορισμός Ελέγχου Εξάρσεως: Ο έλεγχος εξάρσεως ορίζεται ως διαχείριση της συνεχούς τάσης (DC) στο πεδίο εξάρσεως ενός συνδρομικού μηχανήματος για τον έλεγχο της λειτουργίας του.
Λειτουργικό Πρίγκιπιο: Το λειτουργικό πρίγκιπιο ενός συνδρομικού μηχανήματος με χρήση κοπτήρα περιλαμβάνει την αύξηση της τάσης και τον έλεγχό της μέσω σημάτων PWM για την επίτευξη της επιθυμητής εξάρσεως.
Πλεονεκτήματα του Κοπτήρα: Η χρήση κοπτήρα για τον έλεγχο εξάρσεως παρέχει υψηλή απόδοση, μικρά διαστάτη, ομαλό έλεγχο και γρήγορη απόκριση.
Συστατικά Στοιχεία του Κυκλώματος Κοπτήρα: Κύρια συστατικά στοιχεία περιλαμβάνουν MOSFET, σήμα πλάτους παλμού, ορθογωνικό, καταναλωτή, ενδυνάμωση, και προστατευτικά συστήματα όπως MOV και φίδιο.
Μελλοντικές Βελτιώσεις: Μελλοντικές αναπτυξιακές προοπτικές μπορούν να περιλαμβάνουν κλειστό κύκλο ελέγχου για μεταβαλλόμενες φορτίες και ακριβή συστατικά στοιχεία για τη βελτίωση της απόδοσης και τη μείωση των επιπτώσεων της θερμοκρασίας.
Το συνδρομικό μηχάνημα είναι ένα πολυεπίπεδο ηλεκτρικό μηχάνημα που χρησιμοποιείται σε διάφορους τομείς, όπως η παραγωγή ενέργειας, η διατήρηση σταθερής ταχύτητας και η διόρθωση του συντελεστή ενέργειας. Η διόρθωση του συντελεστή ενέργειας γίνεται μέσω της διαχείρισης της συνεχούς τάσης (DC) του πεδίου εξάρσεως. Αυτή η διατριβή εστιάζει στο πώς μπορούμε να ελέγξουμε αποτελεσματικά την εξάρση του πεδίου ενός συνδρομικού μηχανήματος.
Οι παραδοσιακές μεθόδοι εξάρσεως DC αντιμετωπίζουν προβλήματα ψύξης και συντήρησης λόγω των δακτυλίων σύρεσης, πένες και κομμουτάτορες, ειδικά όταν αυξάνονται οι ρυθμίσεις του δυναμογεννήτη. Τα σύγχρονα συστήματα εξάρσεως στοχεύουν στη μείωση αυτών των προβλημάτων με τη μείωση του αριθμού των συνεργασιών σύρεσης και πένες.
Αυτή η τάση οδήγησε στην ανάπτυξη στατικής εξάρσεως με τη χρήση κοπτήρα. Τα σύγχρονα συστήματα χρησιμοποιούν ηλεκτρονικά συστατικά συστήματα όπως διόδους, θυρίστορες και τρανζίστορες. Στην ηλεκτρονική ενέργεια, επεξεργάζεται μεγάλο όγκος ηλεκτρικής ενέργειας, με τους μετατροπείς AC/DC να είναι τα πιο συνηθισμένα συστήματα.
Η ποσότητα της ενέργειας συνήθως κυμαίνεται από δεκάδες έως εκατοντάδες βατ. Στη βιομηχανία, ένα κοινό εφαρμογές είναι οι μεταβαλλόμενες ταχύτητες για τον έλεγχο της ταχύτητας ημισυγχρονού μηχανήματος. Τα συστήματα μετατροπής ενέργειας ταξινομούνται με βάση τον τύπο της εισερχόμενης και εξερχόμενης ενέργειας.
AC σε DC (ορθογωνικό)
DC σε AC (αντιστροφέας)
DC σε AC (DC σε DC μετατροπέας)
AC σε AC (AC σε AC μετατροπέας)
Ασχολείται με και στατικό και περιστρεφόμενο εξοπλισμό για την παραγωγή, μεταφορά και χρήση μεγάλων ποσοτήτων ηλεκτρικής ενέργειας. Ο μετατροπέας DC-DC είναι ηλεκτρονικό κύκλωμα που μετατρέπει μια πηγή συνεχούς τάσης από ένα επίπεδο τάσης σε άλλο.
Τα πλεονεκτήματα των μετατροπέων ηλεκτρονικής ενέργειας είναι όπως εξήγησε παρακάτω-
Υψηλή απόδοση λόγω χαμηλών απωλειών στα συστατικά συστήματα ηλεκτρονικής ενέργειας.
Υψηλή αξιοπιστία του συστήματος μετατροπέα ηλεκτρονικής ενέργειας.
Μεγάλη ζωή και λιγότερη συντήρηση λόγω της απουσίας κινούμενων μερών.
Ευελιξία στη λειτουργία.
Γρήγορη δυναμική απόκριση σε σύγκριση με το μηχανικό σύστημα μετατροπής.
Υπάρχουν επίσης μερικά σημαντικά μειονεκτήματα των μετατροπέων ηλεκτρονικής ενέργειας όπως τα εξής-
Τα κυκλώματα στα συστήματα ηλεκτρονικής ενέργειας έχουν την τάση να παράγουν αρμονικά στο σύστημα εφοδιασμού καθώς και στο κύκλωμα φορτίου.
Οι μετατροπείς AC σε DC και DC σε AC λειτουργούν με χαμηλό εισερχόμενο συντελεστή ενέργειας σε συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας.
Η αναγέννηση ενέργειας είναι δύσκολη στα συστήματα μετατροπέων ηλεκτρονικής ενέργειας.
Σε αυτό το έργο, η μέση τάση στο πεδίο ενός συνδρομικού μηχανήματος ελέγχεται με χρήση ενός boost chopper. Ο boost chopper είναι ένας DC σε DC μετατροπέας που παρέχει υψηλότερη ελεγχόμενη εξερχόμενη τάση από μια σταθερή εισερχόμενη τάση DC.
Ο MOSFET είναι ένα ηλεκτρονικό συστατικό συστήματος που είναι ένα πλήρως ελεγχόμενο κίνητρο (ένα κίνητρο το οποίο μπορεί να ελεγχθεί και το on και το off). MOSFET χρησιμοποιείται ως στροφέας σε αυτό το κύκλωμα Boost chopper. Το πύλη του MOSFET ελέγχεται από ένα σήμα πλάτους παλμού (PWM), το οποίο παράγεται με τη χρήση ενός μικροελεγκτή. Η τάση εφοδιασμού του chopper προέρχεται από έναν ορθογωνικό μετατροπέα diode bridge rectifier, μετατρέποντας μονοφασική AC/DC.
Αυτό το σύστημα ελέγχου εξάρσεως είναι εξαιρετικά αποδοτικό και μικρό σε διαστάσεις, λόγω της χρήσης ηλεκτρονικών συστημάτων. Σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, όπως ο έλεγχος αντιδραστικής ενέργειας, η βελτίωση του συντελεστή ενέργειας της γραμμής μεταφοράς, απαιτείται να αλλάξει η εξάρση πεδίου.
Αυτός ο έλεγχος παίρνει ενέργεια από σταθερή πηγή DC και τη μετατρέπει σε μεταβαλλόμενη τάση DC. Τα συστήματα chopper παρέχουν ομαλό έλεγχο, υψηλή απόδοση, γρήγορη απόκριση και δυνατότητα αναγέννησης. Ουσιαστικά, ένας chopper μπορεί να θεωρηθεί ως το DC ισοδύναμο ενός AC μετατροπέα, καθώς συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο. Επειδή ο chopper περιλαμβάνει μία φάση μετατροπής, είναι πιο αποδοτικός.
Λειτουργικό Πρίγκιπιο Συνδρομικού Μηχανήματος με Χρήση Κοπτήρα
Για να κατανοήσουμε τις λεπτομέρειες του σχεδίου έργου, ας θεωρήσουμε τον παρακάτω σχεδιασμό:
Από τον παραπάνω σχεδιασμό μπορούμε να πούμε ότι για 230V εισερχόμενη τάση ενός πλήρους κύκλου ορθογωνίου, η εξερχόμενη τάση είναι 146 (περίπου). Η τάση πεδίου του μηχανήματος είναι 180V, οπότε πρέπει να αυξήσουμε την τάση μέσω του step up chopper. Τώρα η προσαρμοσμένη τάση DC εισάγεται στο πεδίο του συνδρομικού μηχανήματος. Η εξερχόμενη τάση του chopper μπορεί να τροποποιηθεί αλλάζοντας την περίοδο δουλειάς, για να το κάνουμε αυτό πρέπει να δημιουργήσουμε ένα γεννήτρια παλμών με προσαρμοσμένο πλάτος, και αυτό μπορεί να γίνει με τη βοήθεια ενός μικροελεγκτή.
Στον μικροελεγκτή, συγκρίνοντας ένα τυχαίο σήμα με σταθερή μέγεθος, μπορούμε να παράγουμε ένα σήμα παλμών, αλλά για να αποφύγουμε την επιβάρυνση, είναι συμβουλούμενο να χρησιμοποιήσουμε ηλεκτρική απομόνωση, για το οποίο χρησιμοποιούμε ένα opto coupler. Ένας καταναλωτής έχει χρησιμοποιηθεί στο κύκλωμα chopper για να αφαιρέσει την ροπή από την εξερχόμενη τάση. Έχει προσομοιωθεί ότι ο ενδυνάμωση που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα chopper πρέπει να είναι σε θέση να αντιμετωπίσει 2-3 A ρεύμα κατά τη διάρκεια της σύντομης σύνδεσης. Εκτός από την επιθυμητή εξερχόμενη τάση, πρέπει επίσης να σχεδιάσουμε το κύκλωμα ώστε να αντέχει κάθε συνθήκη λανθασμένης λειτουργίας.
Για την προστασία από υπερτάση, θα χρησιμοποιήσουμε μεταλλικό οξειδικό varistors (MOV) τους οποίους η αντίσταση εξαρτάται από την τάση.
Για την προστασία από υπερρεύμα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πρώτο αντίδραση ρεύματος περιορισμού φίδιο.
