Kawalan Pembebasan Mesin Sinkron Menggunakan Chopper
Kandungan
Prinsip Kerja Mesin Sinkron Menggunakan Chopper
Pengembangan Lebih Lanjut Mesin Sinkron Menggunakan Chopper
Kesimpulan Mesin Sinkron Menggunakan Chopper
Pelajaran Utama:
Definisi Kawalan Gentian: Kawalan gentian didefinisikan sebagai pengurusan gentian DC dalam mesin sinkron untuk mengawal prestasinya.
Prinsip Kerja: Prinsip kerja mesin sinkron menggunakan chopper melibatkan peningkatan voltan dan mengawalnya melalui isyarat PWM untuk mencapai gentian yang diinginkan.
Kelebihan Chopper: Penggunaan chopper untuk kawalan gentian menawarkan kecekapan tinggi, saiz kompak, kawalan halus, dan sambutan pantas.
Komponen dalam Litar Chopper: Komponen utama termasuk MOSFET, isyarat modulasi lebar pulsa, rektifer, kapasitor, induktor, dan peranti perlindungan seperti MOV dan fuze.
Pengembangan Masa Depan: Pengembangan masa depan boleh termasuk kawalan gelung tertutup untuk beban berubah-ubah dan komponen presisi untuk meningkatkan prestasi dan mengurangkan kesan suhu.
Mesin sinkron adalah mesin elektrik serbaguna yang digunakan dalam pelbagai bidang, seperti penjanaan kuasa, pemeliharaan kelajuan malar, dan pembetulan faktor kuasa. Faktor kuasa dikendalikan dengan mengurus gentian DC. Tesis ini fokus pada bagaimana kita dapat mengawal gentian medan mesin sinkron secara efisien.
Kaedah gentian DC konvensional menghadapi masalah pendinginan dan pemeliharaan disebabkan oleh cincin luncur, sikat, dan komutator, terutama apabila penjana rating meningkat. Sistem gentian moden bertujuan untuk mengurangkan masalah ini dengan meminimumkan jumlah hubungan luncur dan sikat.
Trend ini telah membawa kepada perkembangan gentian statik menggunakan chopper. Sistem moden menggunakan peranti pemintasan semikonduktor seperti dioda, tiristor dan transistor. Dalam elektronik kuasa, sejumlah besar tenaga elektrik diproses, dengan pemindah AC/DC menjadi peranti paling biasa.
Julat kuasa biasanya merentangi dari puluhan hingga beberapa ratus watt. Dalam industri, aplikasi biasa adalah penggerak kelajuan berubah-ubah yang digunakan untuk mengawal kelajuan motor induksi. Sistem pemindahan kuasa diklasifikasikan berdasarkan jenis kuasa input dan outputnya.
AC ke DC (rektifer)
DC ke AC (inverter)
DC ke AC (pengubah DC ke DC)
AC ke AC (pengubah AC ke AC)
Ia berkaitan dengan peralatan putar dan statik untuk penjanaan, penghantaran, dan penggunaan kuantiti besar tenaga elektrik. Pengubah DC-DC adalah litar elektronik yang menukar sumber arus terus dari satu tahap voltan ke tahap lain.
Kelebihan pengubah elektronik kuasa adalah seperti berikut-
Kecekapan tinggi disebabkan kerugian rendah dalam peranti semikonduktor kuasa.
Kebolehpercayaan tinggi sistem pengubah elektronik kuasa.
Umur panjang dan kurang pemeliharaan disebabkan tiada bahagian bergerak.
Keluwesan dalam operasi.
Sambutan dinamik pantas berbanding sistem pengubah elektromekanikal.
Terdapat juga beberapa kekurangan signifikan pengubah elektronik kuasa seperti berikut-
Litar dalam sistem elektronik kuasa cenderung menghasilkan harmonik dalam sistem bekalan serta litar beban.
Pengubah AC ke DC dan DC ke AC beroperasi pada faktor kuasa rendah di bawah keadaan operasi tertentu.
Regenerasi kuasa sukar dalam sistem pengubah elektronik kuasa.
Dalam projek ini, voltan purata di seluruh medan mesin sinkron dikawal menggunakan chopper boost. Chopper boost adalah pengubah DC ke DC yang memberikan voltan output yang lebih tinggi dan dikawal dari voltan DC input yang tetap.
MOSFET adalah peranti semikonduktor elektronik kuasa yang merupakan saklar sepenuhnya dikawal (saklar yang hidup dan mati kedua-duanya boleh dikawal). MOSFET digunakan sebagai peranti pemintasan dalam litar chopper boost ini. Terminal gerbang MOSFET didorong oleh isyarat modulasi lebar pulsa (PWM). Isyarat ini dihasilkan menggunakan mikrokontroler. Bekalan voltan chopper diambil dari rektifer jambatan dioda melalui penukaran AC/DC fasa tunggal.
Skema kawalan gentian medan ini sangat efisien dan berukuran kecil, disebabkan keterlibatan litar elektronik kuasa. Dalam banyak aplikasi industri, seperti kawalan daya reaktif, peningkatan faktor kuasa garis penghantaran, diperlukan untuk mengubah gentian medan.
Penggerak ini mengambil kuasa dari sumber DC tetap dan mengubahnya menjadi voltan DC berubah-ubah. Sistem chopper menawarkan kawalan halus, kecekapan tinggi, sambutan lebih pantas, dan kemudahan regenerasi. Secara asas, chopper boleh dianggap sebagai setara DC transformer AC kerana mereka bertindak dengan cara yang sama. Karena chopper melibatkan satu tahap penukaran, ia lebih efisien.
Prinsip Kerja Mesin Sinkron Menggunakan Chopper
Untuk memahami rincian rancangan projek mari kita pertimbangkan gambar rajah blok di bawah:
Dari gambar rajah di atas, kita boleh katakan bahwa untuk input 230V rektifer gelombang penuh, voltan output adalah 146 (Anggaran) voltan medan mesin adalah 180V, jadi kita perlu meningkatkan voltan melalui chopper step up. Sekarang voltan DC yang disesuaikan disalurkan ke medan mesin sinkron. Voltan output chopper boleh diubah dengan mengubah duty cycle, untuk melakukan ini kita perlu membuat generator pulsa dengan lebar pulsa yang boleh disesuaikan, dan ini boleh dilakukan dengan bantuan Mikrokontroler.
Dalam mikrokontroler, dengan membandingkan isyarat urutan rawak dengan magnitud tetap, kita boleh menghasilkan isyarat pulsa, tetapi untuk mengelakkan kesan muatan, disarankan isolasi elektrik, untuk ini kita menggunakan optokopler. Sebuah kapasitor telah digunakan dalam litar chopper untuk menghilangkan riak dari voltan output. Telah disimulasikan bahwa induktor yang digunakan dalam litar chopper harus mampu menangani 2-3 A arus selama periode pendek sirkuit. Selain voltan output yang diinginkan, kita juga harus merancang rangkaian agar dapat menahan kondisi kesalahan apa pun.
Untuk perlindungan overvolt, kita akan menggunakan varistor oksida logam (MOV) yang resistansinya bergantung pada voltan.
Untuk perlindungan overcurrent, kita dapat menggunakan fuze batas arus pertama bertindak.
Untuk meningkatkan kualitas bentuk gelombang, kita dapat menggunakan litar filter, dasarnya L atau LC filter pada output rektifer jembatan. Dioda yang telah digunakan harus memiliki waktu pemulihan balik yang sedikit, di sini kita dapat menggunakan dioda pemulihan cepat.
Nilai komponen sirkuit yang telah digunakan
Voltan DC Input = 100V
Voltan pulsa = 10V, Duty = 40%
Frekuensi pemotongan = 10 KHz
R = 225 ohm (Seperti yang dihitung dari rating mesin)
L = 10mH
C = 1pF
Data yang diperoleh dari output
Voltan output: 174 V (Rata-rata)
Arus beban: 0.775 A (Rata-rata)
Arus sumber: 0.977 A
Pengembangan Lebih Lanjut Mesin Sinkron Menggunakan Chopper
Masih ada banyak ruang untuk pengembangan masa depan yang akan meningkatkan sistem dan meningkatkan nilai bisnisnya.
Kawalan gelung tertutup
Bidang aplikasi di mana pengguna berurusan dengan beban berubah-ubah, memerlukan skema kawalan gelung tertutup untuk memelihara gentian yang tetap. Voltan referensi dan voltan output sebenar akan dibandingkan terlebih dahulu dan isyarat ralat dihasilkan. Isyarat ralat ini akan menentukan duty cycle chopper.
Pengurangan kesan suhu
Penggunaan kapasitor presisi, dioda pemintasan tentu dapat meningkatkan prestasi, tetapi mereka akan menambah kos projek.
Kesimpulan Mesin Sinkron Menggunakan Chopper
Dalam projek kami, kami merancang dan melaksanakan pengawal gentian yang murah dan mudah digunakan menggunakan Chopper. Pengguna sasaran sistem ini adalah industri yang memerlukan pengawal yang halus, efisien, dan kecil yang memberikan variasi voltan yang luas. Jenis projek ini benar-benar berguna di bidang industri negara-negara berkembang seperti India, di mana krisis energi merupakan perhatian besar.
Kami telah belajar banyak melalui projek ini. Kami mendapatkan pelajaran tentang kerjasama tim, koordinasi, kepemimpinan saat melewati berbagai fase pengembangan projek. Kami ditantang oleh kompleksitas teknologi yang diperlukan untuk membangun sistem. Ini membantu kami untuk mengorelasikan dan menerapkan pengetahuan teoretis yang kami peroleh dalam kursus teknik.
Tidak ada dari kami yang memiliki pengalaman dengan kendali elektronik motor sebelum projek ini. Kami perlu belajar konsep dan teknik yang berbeda dengan cepat dan menerapkannya dalam sistem. Projek ini juga memberikan kesempatan bagi kami untuk mengumpulkan pengalaman dalam pembangkitan isyarat pulsa dan area kontrol MOSFET kuasa. Pengalaman projek ini telah sangat memperkaya pengetahuan kami dan mempertajam keterampilan teknis kami.
