การควบคุมการกระตุ้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสโดยใช้ช็อปเปอร์

สารบัญ

• หลักการการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสโดยใช้ช็อปเปอร์

• การพัฒนาต่อไปของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสโดยใช้ช็อปเปอร์

• สรุปของการใช้ช็อปเปอร์ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัส

บทเรียนสำคัญ:

• คำจำกัดความของควบคุมการกระตุ้น: การควบคุมการกระตุ้นหมายถึงการจัดการกระแสไฟฟ้าตรงในสนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสเพื่อควบคุมประสิทธิภาพของมัน

• หลักการการทำงาน: หลักการการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสโดยใช้ช็อปเปอร์ประกอบด้วยการเพิ่มแรงดันและควบคุมผ่านสัญญาณ PWM เพื่อให้ได้การกระตุ้นตามที่ต้องการ

• ข้อดีของช็อปเปอร์: การใช้ช็อปเปอร์ในการควบคุมการกระตุ้นให้ประสิทธิภาพสูง ขนาดกะทัดรัด การควบคุมที่ราบรื่น และการตอบสนองที่รวดเร็ว

• ส่วนประกอบในวงจรช็อปเปอร์: ส่วนประกอบหลักได้แก่ MOSFET, สัญญาณการปรับความกว้างช่วงเวลา, ไดโอด, คาปาซิเตอร์, อินดักเตอร์ และอุปกรณ์ป้องกันเช่น MOV และฟิวส์

• การพัฒนาในอนาคต: การพัฒนาในอนาคตสามารถรวมถึงการควบคุมวงจรป้อนกลับสำหรับโหลดที่เปลี่ยนแปลงและส่วนประกอบที่มีความเที่ยงตรงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและลดผลกระทบจากอุณหภูมิ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความหลากหลายใช้งานในหลายสาขา เช่น การผลิตพลังงาน การรักษาความเร็วคงที่ และการปรับปรุงแฟกเตอร์พาวเวอร์ แฟกเตอร์พาวเวอร์ ควบคุมโดยการจัดการกระแสไฟฟ้าตรงในสนามแม่เหล็ก วิทยานิพนธ์นี้เน้นที่วิธีการควบคุมการกระตุ้นสนามแม่เหล็กของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสอย่างมีประสิทธิภาพ

วิธีการกระตุ้นแบบดีซีแบบดั้งเดิมเผชิญกับปัญหาการระบายความร้อนและการบำรุงรักษาเนื่องจากแหวนลื่น แปรง และคอมมิวเตเตอร์ โดยเฉพาะเมื่อ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า มีการจัดเรตติ้งสูงขึ้น ระบบกระตุ้นสมัยใหม่พยายามลดปัญหาเหล่านี้โดยลดจำนวนส่วนติดต่อที่เคลื่อนไหวและแปรง

แนวโน้มนี้นำไปสู่การพัฒนาการกระตุ้นแบบสถิตโดยใช้ ช็อปเปอร์ ระบบสมัยใหม่ใช้อุปกรณ์สวิตช์เซมิคอนดักเตอร์เช่น ไดโอด, ไทริสเตอร์ และ ทรานซิสเตอร์ ในอิเล็กทรอนิกส์พลังงาน มีการประมวลผลพลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก โดย AC/DC คอนเวอร์เตอร์เป็นอุปกรณ์ที่พบมากที่สุด

ช่วงกำลังโดยทั่วไปครอบคลุมจากสิบถึงหลายร้อยวัตต์ ในอุตสาหกรรม การใช้งานที่พบบ่อยคือไดรฟ์ความเร็วแปรผันที่ใช้ควบคุมความเร็วของ มอเตอร์เหนี่ยวนำ ระบบแปลงกำลังจำแนกโดยประเภทของกำลังขาเข้าและขาออก

• AC เป็น DC (เรกทิไฟเออร์)

• DC เป็น AC (อินเวอร์เตอร์)

• DC เป็น AC (DC เป็น DC คอนเวอร์เตอร์)

• AC เป็น AC (AC เป็น AC คอนเวอร์เตอร์)

มันเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์หมุนและสถิตสำหรับการผลิต การส่งผ่าน และการใช้พลังงานไฟฟ้าในปริมาณมาก พลังงานไฟฟ้า DC-DC คอนเวอร์เตอร์เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่แปลงแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าตรงจากระดับแรงดันหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่ง
ข้อดีของคอนเวอร์เตอร์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานคือดังนี้-

• ประสิทธิภาพสูงเนื่องจากการสูญเสียต่ำในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์พลังงาน

• ความน่าเชื่อถือสูงของระบบคอนเวอร์เตอร์อิเล็กทรอนิกส์พลังงาน

• อายุการใช้งานยาวนานและบำรุงรักษาน้อยเนื่องจากไม่มีส่วนที่เคลื่อนไหว

• ความยืดหยุ่นในการทำงาน

• การตอบสนองไดนามิกที่รวดเร็วเมื่อเทียบกับระบบคอนเวอร์เตอร์อิเล็กโทแมคคานิคอล

ยังมีข้อเสียที่สำคัญของคอนเวอร์เตอร์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานเช่นดังต่อไปนี้-

• วงจรในระบบอิเล็กทรอนิกส์พลังงานมีแนวโน้มที่จะสร้างฮาร์โมนิกในระบบจ่ายไฟและวงจรโหลด

• AC เป็น DC และ DC เป็น AC คอนเวอร์เตอร์ทำงานที่ แฟกเตอร์พาวเวอร์ ต่ำภายใต้เงื่อนไขการดำเนินงานบางอย่าง

• การคืนพลังงานในระบบคอนเวอร์เตอร์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานทำได้ยาก

ในโครงการนี้ แรงดันเฉลี่ยบนสนามของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสถูกควบคุมโดยใช้ช็อปเปอร์แบบบูสต์ ช็อปเปอร์แบบบูสต์เป็น DC เป็น DC คอนเวอร์เตอร์ ที่ให้แรงดันขาออกที่ควบคุมได้สูงขึ้นจากแรงดันขาเข้า DC ที่กำหนด

MOSFET เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อิเล็กทรอนิกส์พลังงานที่เป็นสวิตช์ควบคุมได้ทั้งหมด (สวิตช์ที่สามารถควบคุมการเปิดและปิดได้) MOSFET ถูกใช้เป็นอุปกรณ์สวิตช์ในวงจรช็อปเปอร์บูสต์ เทอร์มินัลเกตของ MOSFET ถูกขับเคลื่อนโดยสัญญาณการปรับความกว้างช่วงเวลา (PWM) ซึ่งถูกสร้างขึ้นโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ แรงดันจ่ายไฟของ ช็อปเปอร์ ถูกนำมาจากเรกทิไฟเออร์ไดโอดบริดจ์โดยการแปลงจาก AC เฟสเดียวเป็น DC

แผนการควบคุมการกระตุ้นสนามนี้มีประสิทธิภาพและขนาดกะทัดรัดมาก เนื่องจากมีการใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์พลังงาน ในหลายแอปพลิเคชันอุตสาหกรรม เช่น การควบคุมพลังงาน реакทีฟ การปรับปรุง แฟกเตอร์พาวเวอร์ ของ สายส่ง จำเป็นต้องเปลี่ยนการกระตุ้นสนาม

ไดรฟ์นี้ใช้พลังงานจากแหล่ง DC ที่กำหนดและแปลงเป็นแรงดัน DC ที่แปรผัน ระบบช็อปเปอร์ให้การควบคุมที่ราบรื่น ประสิทธิภาพสูง การตอบสนองที่รวดเร็ว และความสามารถในการคืนพลังงาน ทั้งหมดนี้สามารถมองว่าช็อปเปอร์เป็นเทียบเท่า DC ของทรานส์ฟอร์เมอร์ AC เนื่องจากพวกมันทำงานในลักษณะเดียวกัน ด้วยการแปลงเพียงขั้นตอนเดียว ระบบช็อปเปอร์มีประสิทธิภาพมากขึ้น

หลักการการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสโดยใช้ช็อปเปอร์

เพื่อทำความเข้าใจรายละเอียดของแผนโครงการ ลองพิจารณาแผนผังบล็อกด้านล่างนี้:

จากแผนผังด้านบน เราสามารถบอกได้ว่าสำหรับแรงดันขาเข้า 230V ของเรกทิไฟเออร์แบบเต็มคลื่น แรงดันขาออกคือ 146 (ประมาณ) แรงดันสนามของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือ 180V ดังนั้นเราต้องเพิ่มแรงดันผ่านช็อปเปอร์แบบบูสต์ แรงดัน DC ที่ปรับแล้วถูกป้อนเข้าสู่สนามของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัส แรงดันขาออกของช็อปเปอร์สามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนอัตราส่วน占位符