Контрола на екзитацијата на синхронна машина со користење на чопер

Содржина

• Принцип на работа на синхронен агрегат со користење на чопер

• Надворешно развој на синхронен агрегат со користење на чопер

• Заклучок за синхронен агрегат со користење на чопер

Клучни учења:

• Дефиниција на контрола на екзитација: Контролата на екзитација е дефинирана како управување со DC полетна екзитација во синхронен агрегат за контрола на неговата перформанца.

• Принцип на работа: Принципот на работа на синхронен агрегат со користење на чопер вклучува повисување на напонот и контрола на тој преку PWM сигнали за постигнување на желаната екзитација.

• Преимущества на чоперот: Користењето на чопер за контрола на екзитација овозможува висока ефикасност, компактен размер, гладка контрола и брз одговор.

• Компоненти во чоперот цев: Кључните компоненти вклучуваат MOSFET, сигнал за ширина на пулсирање, праволинески преобразувач, кондензатор, индуктор и заштитни уреди како MOV и предизвик.

• Будуќи подобрувања: Будућите развои можат да вклучат затворена контрола за променливи оптери и прецизни компоненти за подобрување на перформансата и намалување на ефектите на температурата.

Синхронскиот агрегат е многуфункционален електричен агрегат користен во различни области, како што се производство на енергија, одржување на постоянна брзина и корекција на фактор на моќ. Факторот на моќ се контролира со управување со DC полетна екзитација. Оваа дисертација се фокусира на тоа колку ефикасно можеме да контролираме полетната екзитација на синхронскиот агрегат.

Традиционалните методи на DC екзитација се соочуваат со проблеми со хлаѓање и одржуваме поради слайдинг рингови, ѕубчици и комутатори, особено кога алтернативниот рейтинг се зголемува. Модерните системи за екзитација се обидуваат да ги намалат овие проблеми со минимизирање на бројот на клизащи контакти и ѕубчици.

Оваа тенденција доведе до развој на статичка екзитација со користење на чопер. Модерните системи користат полупроводнички превключувачки уреди како диод, тиристори и транзистори. Во електрониката на моќ, значителна количина електрична енергија се процесира, со AC/DC преобразувачи како нај tipični uređaji.

Моќниот опсег типично се протега од десетки до неколку стотици вати. Во индустријата, заедничко применување е променливата брзина на возило користено за контрола на брзината на индуктивен мотор. Системите за конверзија на моќ се класифицирани според нивните типови на входна и излезна моќ.

• AC до DC (праволинески преобразувач)

• DC до AC (инвертер)

• DC до AC (DC до DC преобразувач)

• AC до AC (AC до AC преобразувач)

Се занимава со ротирачки и статички опрема за производство, пренос, користење на големи количини електрична моќ. DC-DC преобразувач е електронски цев кој конвертира извор на директна струја од еден напон ниво на друг.
Преимуществата на преобразувачите на моќ се следниве-

• Висока ефикасност поради ниски загуби во полупроводнички уреди за моќ.

• Висока надежност на системот за преобразувач на моќ.

• Долга животна временска и помала одржуваме поради отсутствијата на движечки делови.

• Флексибилност во операција.

• Брз динамички одговор споредено со електромеханичките системи за преобразувач на моќ.

Постојат и некои значајни недостатоци на преобразувачите на моќ како следниве-

• Цевовите во системот за моќ имаат тенденција да генерираат хармонии во системот за достава како и во цевот за оптер.

• AC до  DC и DC до AC преобразувачи работат при ниски входни фактор на моќ под одредени услови на работа.

• Регенерацијата на моќ е тешка во системот за преобразувач на моќ.

Во овој проект, просечниот напон над полетната страна на синхронскиот агрегат се контролира со користење на повисувачки чопер. Повисувачкиот чопер е DC до DC преобразувач кој дава повисок контролиран излезен напон од фиксна входна DC напон.

MOSFET е полупроводнички уред за моќ кој е целосно контролиран превключувач (превключувач чија активација и деактивација може да се контролира). MOSFET се користи како превключувачки уред во овој повисувачки цев. Вратниот терминал на MOSFET е задвижен со сигнал за ширина на пулсирање (PWM). Кој се генерира со користење на микроконтролер. Напонот на достава на чоперот е взет од диоден мостови праволинески преобразувач со конверзија на једнофазен AC/DC.

Оваа схема за контрола на полетната екзитација е екстремно ефикасна и компактна, поради учеството на цевови за електроника на моќ. Во многу индустријски применувања, како што се контрола на реактивна моќ, фактор на моќ подобрување на преносна линија е потребно да се промени полетната екзитација.

Овој возил ја зема моќта од фиксна DC извор и ја конвертира во променлива DC напон. Системите со чопери овозможуваат гладка контрола, висока ефикасност, брз одговор и регенерација. Базично, чоперот може да се смета за DC еквивалент на AC трансформатор бидејќи се однесуваат на идентичен начин. Бидејќи чоперот вклучува една стадија на конверзија, овие се подобро ефикасни.

Принцип на работа на синхронскиот агрегат со користење на чопер

За да разбереме детали на планот на проектот, да го разгледаме овој блок-дијаграм долу:

Од горенаведениот дијаграм можеме да кажеме дека за 230V вход на целофазен праволинески преобразувач, излезниот напон е 146 (приближно) полетниот напон на машината е 180V, така што треба да го повисиме напонот преку повисувачкиот чопер. Сега приспособениот DC напон е поднесен на полетната страна на синхронскиот агрегат. Излезниот напон на чоперот може да се менува со менување на степенот на дутина за да го направиме генератор на пулси со приспособлива ширина, и ова може да се направи со помош на микроконтролер.

Во микроконтролерот, со споредба на случајен последователен сигнал со константна величина, можеме да генерираме пулсиран сигнал, но за да се избегне ефектот на оптер, препорачливо е да се направи електрична изолација, за тоа користиме опто куплер. Кондензатор е користен во цевот на чоперот за да се елиминира риплингот од излезниот напон. Симулирано е дека индукторот кој е користен во цевот на чоперот треба да може да го обработува 2-3 А стрuja по време на кратко замкнување. Поминувајќи желаниот излезен напон, треба исто така да дизајнираме цевот така што да може да издрази било која состојба на грешка.

• За  заштита од прекумерен напон, ќе користиме метален оксид вариcтор (MOV) чија отпорност се зависи од напонот.

• За  заштита од прекумерна струја, можеме да користиме прво действување ограничување на струја предизвик.

За подобрување на качеството на формата на волна можеме да користиме филтрирачки цев основно L или LC филтер на излезот на мостовиот праволинески преобразувач. Диодот кој е користен треба да има помало време за обратно опоравување тука можеме да користиме брз опоравувач диод.

Вредности на компонентите во цевот кои се користат

Входен DC напон = 100V
Пулсиран напон = 10V, степен на дутина = 40%
Честота на чопирање = 10 KHz
R = 225 ом (Како што е пресметано од рейтингот на машината)
L = 10mH
C = 1pF

Податоци добиени од излезот
Излезен напон: 174 V (просечен)
Стрyја на оптер: 0.775 A (просечно)
Стрyја на извор: 0.977 A

Надворешно развој на синхронскиот агрегат со користење на чопер

Уште има многу простор за будућ развој кој би го подобрил системот и го зголемил неговата бизнис вредност.

Затворена контрола

Апликациони области каде корисникот се справува со променлив оптер, потребен е затворен контролен схема за одржување на константна екзитација. Референтниот напон и реалниот излезен напон ќе се споредат првично и ќе се генерира сигнал за грешка. Овој сигнал за грешка ќе одлучи степенот на дутина на чоперот.

Намалување на ефектите од температурата

Користењето на прецизен кондензатор, превключувачки диод точно ќе подобри перформансата, но тие ќе допринесат до цената на проектот.

Заклучок за синхронскиот агрегат со користење на чопер

Во нашето проект, дизајниравме и имплементиравме нискокостен и кориснички пријателски контролер за екзитација со користење на чопер. Целните корисници на системот се индустрии кои бараат гладка, ефикасна и мал контролер кој дава широк опсег на варијација на напон. Овој тип на проект е наистина корисен во индустријските полиња на развиващите се земји како Индија, каде што енергетската криза е голема забрига.

Научивме многу преку проектот. Научивме урок за тимска работа, координација, лидерство додека минуваме низ различни фази на развој на проектот. Испробававме комплексноста на технологиите потребни за изградба на системот. Ова ни помогна да корелираме и примениме теоретското знаење што го добивме во инженерскиот курс.

Никој од нас не имаше искуство со електронска контрола на моторот пред проектот. Требаше да научиме различни концепции и техники брзо и да ги применуваме во системот. Проектот исто така ни дал можност да накопиме искуство во генерирање на пулсиран сигнал и моќни MOSFET контролен област. Ова искуство од проектот значително го обогати нашиот знаење и ги остроши нашиот технички вештини.