Paghahanda ng Pagkontrol ng Makina na Sychronized Gamit ang Chopper

Mga Nilalaman

• Pangunahing Pagsasagawa ng Makina na May Chopper

• Pag-unlad ng Makina na May Chopper

• Kakulangan ng Makina na May Chopper

Mga Natutunan:

• Pangungusap sa Pagkontrol ng Excitation: Ang kontrol ng excitation ay inilalarawan bilang pamamahala sa DC field excitation sa isang synchronous machine upang kontrolin ang kanyang pagganap.

• Pangunahing Pagsasagawa: Ang pangunahing pagsasagawa ng synchronous machine na may chopper ay kasama ang pagtaas ng voltag at pagkontrol nito sa pamamagitan ng PWM signals upang makamit ang kinakailangang excitation.

• Mga Kakayahan ng Chopper: Ang paggamit ng chopper para sa kontrol ng excitation ay nagbibigay ng mataas na epekективность компактный размер плавное управление и быстрый отклик.

• Mga Komponente sa Circuit ng Chopper: Ang mga pangunahing komponente ay kasama ang MOSFET, pulse width modulation signal, rectifier, capacitor, inductor, at mga protective device tulad ng MOV at fuse.

• Panghinaharap na Pag-unlad: Ang mga pag-unlad sa hinaharap ay maaaring maglaman ng closed-loop control para sa variable loads at precision components upang mapabuti ang performance at bawasan ang epekto ng temperatura.

Ang synchronous machine ay isang maramihang gamit na elektrikong makina na ginagamit sa iba't ibang larangan, tulad ng pagbuo ng enerhiya, panatilihin ang constant speed, at power factor correction. Power factor kontrol ay ginagawa sa pamamagitan ng pamamahala ng DC field excitation. Ang thesis na ito ay nakatuon kung paano natin matutugunan ang field excitation ng synchronous machine nang epektibo.

Ang mga tradisyonal na paraan ng DC excitation ay nakakaranas ng mga isyu sa cooling at maintenance dahil sa slip rings, brushes, at commutators, lalo na kapag ang alternator ratings ay tumaas. Ang mga modernong sistema ng excitation ay layunin na bawasan ang mga problema na ito sa pamamagitan ng minimization ng bilang ng sliding contacts at brushes.

Ang trend na ito ay nagresulta sa pag-unlad ng static excitation gamit ang chopper. Ang mga modernong sistema ay gumagamit ng semiconductor switching devices tulad ng diode, thyristors at transistors. Sa power electronics, malaking bahagi ng electrical energy ang pinoproseso, kung saan ang AC/DC converters ang pinaka karaniwang devices.

Ang power range ay tipikal na sumasaklaw mula sa tens hanggang sa ilang hundred watts. Sa industriya, ang karaniwang aplikasyon ay ang variable speed drive na ginagamit upang kontrolin ang speed ng induction motor. Ang mga power conversion systems ay nakaklasi batay sa kanilang input at output power types.

• AC to DC (rectifier)

• DC to AC (inverter)

• DC to AC (DC to DC converter)

• AC to AC (AC to AC converter)

Ito ay tumatalakay sa parehong rotating at static equipment para sa pagbuo, transmission, at paggamit ng malaking halaga ng electrical power. DC-DC converter ay electronic circuit na nagconvert ng source ng direct current mula sa isang voltage level sa isa pang voltage level.
Ang mga kakayahan ng power electronic converters ay kasunod-

• Mataas na epekibilidad dahil sa mababang loss sa power semiconductor devices.

• Mataas na reliabilidad ng power electronic converter system.

• Matagal na buhay at mas kaunti ang maintenance dahil sa absence ng moving parts.

• Flexibility sa operasyon.

• Mabilis na dynamic response kumpara sa electromechanical converter system.

Mayroon din ilang mahalagang mga diskarte ng power electronic converters tulad ng sumusunod-

• Circuit sa power electronic system ay may tendensyang bumuo ng harmonic sa supply system at load circuit.

• AC to DC at DC to AC converter ay gumagana sa mababang input power factor sa ilang kondisyon ng operasyon.

• Regeneration ng power ay mahirap sa power electronic converter system.

Sa project na ito, ang average voltage sa field ng synchronous machine ay kontrolado gamit ang boost chopper. Ang boost chopper ay isang DC to DC converter na nagbibigay ng mas mataas na controlled output voltage mula sa fixed input DC voltage.

Ang MOSFET ay isang power electronic semiconductor device na fully controlled switch (switch na may kontrol sa turn on at turn off). MOSFET ay ginagamit bilang switching device sa Boost chopper circuit. Ang gate terminal ng MOSFET ay driven ng pulse width modulation (PWM) signal. Na ginenera sa pamamagitan ng microcontroller. Ang supply voltage ng chopper ay kinuha mula sa diode bridge rectifier sa pamamagitan ng conversion ng single phase AC/DC.

Ang scheme na ito ng field excitation control ay napakaepektibong at compact sized, dahil sa involvement ng power-electronic circuitry. Sa maraming industrial applications, tulad ng reactive power control, power factor improvement ng transmission line kinakailangan ang pagbabago ng field excitation.

Ang drive na ito ay kumukuha ng power mula sa fixed DC source at convert ito sa variable DC voltage. Ang mga chopper systems ay nagbibigay ng smooth control, mataas na epekibilidad, mas mabilis na response at regeneration facility. Sa esensya, ang Chopper ay maaaring ituring na DC equivalent ng AC transformer dahil sila ay gumagana sa parehong paraan. Dahil ang chopper ay may isang stage conversion, ito ay mas epektibo.

Pangunahing Pagsasagawa ng Synchronous Machine Gamit ang Chopper

Upang maintindihan ang detalye ng plano ng project, isaisip natin ang block diagram sa ibaba:

Mula sa diagram sa itaas, maaari nating sabihin na para sa 230V input ng full wave rectifier, ang output voltage ay 146 (Approx.) ang field voltage ng makina ay 180V kaya kailangan nating itaas ang voltage sa pamamagitan ng step up chopper. Ngayon, ang adjusted DC voltage ay ipinasok sa field ng synchronous machine. Ang output voltage ng chopper ay maaaring magbago sa pamamagitan ng pagbabago ng duty cycle upang gawin ito, kailangan nating gumawa ng pulse generator ng adjustable pulse width, at ito ay maaaring gawin sa tulong ng Microcontroller.

Sa microcontroller, sa pamamagitan ng pagkumpara ng random sequence signal sa constant magnitude, maaari nating bumuo ng pulse signal ngunit upang iwasan ang loading effect, mas mainam ang electrical isolation upang gawin ito, ginagamit namin ang Opto coupler. Ang capacitor ay ginagamit sa chopper circuit upang alisin ang ripple mula sa output voltage. Ito ay nasimulate na ang inductor na ginagamit sa chopper circuit ay dapat maging capable na ma-handle ang 2-3 A ng current sa panahon ng short circuit period. Maliban sa desired output voltage, dapat din nating disenyo ang circuit upang maitayo ang anumang fault condition.

• Para sa overvoltage protection, gagamitin natin ang metal oxide varistors (MOV) na resistance depende sa voltage.

• Para sa overcurrent protection, maaaring gamitin ang first acting current limiting Fuse.

Upang mapabuti ang kalidad ng waveform, maaari nating gamitin ang filter circuit basic L o LC filter sa output ng bridge rectifier. Ang diode na ginagamit ay dapat maging may less reverse recovery time dito, maaaring gamitin ang fast recovery diode.

Mga Halaga ng Mga Komponente ng Circuit na Ginamit

Input DC Voltage = 100V
Pulse voltage = 10V, Duty = 40%
Chopping frequency = 10 KHz
R = 225 ohm (As calculated from the machine rating)
L = 10mH
C = 1pF

Data obtained from the output
Output voltage: 174 V (Average)
Load current: 0.775 A (Average)
Source current: 0.977 A

Panghinaharap na Pag-unlad ng Synchronous Machine Gamit ang Chopper

Mayroon pa ring maraming lugar para sa pag-unlad sa hinaharap na magpapabuti sa sistema at magpapataas ng business value nito.

Closed loop control

Sa mga application areas kung saan ang user ay nakikipag-ugnayan sa variable load, kinakailangan ang closed loop control scheme upang panatilihin ang constant excitation. Ang reference voltage at actual output voltage ay ikokompara muna at isang error signal ang magiging resulta. Ang error signal na ito ay magdedesisyon sa duty cycle ng chopper.

Reduction sa epekto ng temperatura

Ang paggamit ng precision capacitor, switching diode ay tiyak na magpapabuti sa performance, ngunit ito ay magdadagdag sa cost ng project.

Kakulangan ng Synchronous Machine Gamit ang Chopper

Sa aming project, in-disenyo at in-implement namin ang isang mababang-cost at user-friendly excitation controller gamit ang Chopper. Ang target users ng sistema ay mga industriya na nangangailangan ng smooth, efficient at small controller na nagbibigay ng wide range ng voltage variation. Ang uri ng project na ito ay talagang useful sa mga industriyal na larangan ng mga developing countries tulad ng India, kung saan ang energy crisis ay isang malaking concern.

Nararamdaman namin ang maraming natutunan sa pamamagitan ng project. Nakamit namin ang aral ng teamwork, coordination, leadership habang dadaan sa iba't ibang yugto ng pag-unlad ng project. Binigyan kami ng hamon ng complexity ng teknolohiya na kinakailangan upang itayo ang sistema. Ito ay tumulong sa amin upang co-relate at i-apply ang teoretikal na kaalaman na nakuha namin sa engineering course.

Wala sa amin ang may karanasan sa electronic control ng motor bago ang project. Kailangan naming matutunan ang iba't ibang konsepto at teknika nang mabilis at i-apply ito sa sistema. Ang project din ay nagbigay ng pagkakataon sa amin upang makapagtambang ng karanasan sa pulse signal generation at power MOSFET control area. Ang karanasan sa project na ito ay malaki ang nagdagdag sa aming kaalaman at pinabilis ang aming teknikal na kasanayan.