Έλεγχος Ενθάρρυνσης Συνδρομικού Μηχανήματος Με τη Χρήση Κόπτη

Περιεχόμενα

• Λειτουργία Συγχρονού Μηχανήματος Με Χρήση Τομητήρα

• Περαιτέρω Ανάπτυξη Συγχρόνου Μηχανήματος Με Χρήση Τομητήρα

• Συμπέρασμα Για Το Συγχρόνο Μηχάνημα Με Χρήση Τομητήρα

Βασικά Μαθήματα:

• Ορισμός Ελέγχου Εξάρσεως: Ο έλεγχος εξάρσεως ορίζεται ως διαχείριση της ηλεκτρικής τάσης στον δυναμικό πεδίο ενός συγχρόνου μηχανήματος για τον έλεγχο της απόδοσής του.

• Αρχή Λειτουργίας: Η λειτουργία ενός συγχρόνου μηχανήματος με χρήση τομητήρα περιλαμβάνει την αύξηση της τάσης και τον έλεγχό της μέσω σημάτων PWM για την επίτευξη της επιθυμητής εξάρσεως.

• Πλεονεκτήματα Του Τομητήρα: Η χρήση τομητήρα για τον έλεγχο εξάρσεως προσφέρει υψηλή απόδοση, μικρές διαστάσεις, ομαλό έλεγχο και γρήγορη απόκριση.

• Συστατικά Μέρη Στο Κύκλωμα Του Τομητήρα: Βασικά συστατικά περιλαμβάνουν ένα MOSFET, σήμα pulse width modulation, ορθογωνικό, καταναλωτή, συμπυκνωτή, και προστατευτικά συστήματα όπως MOV και φίδι.

• Μελλοντικές Εξελίξεις: Μελλοντικές αναπτυξιακές προοπτικές μπορούν να περιλαμβάνουν κλειστό κύκλωμα ελέγχου για μεταβαλλόμενα φορτία και ακριβή συστατικά για τη βελτίωση της απόδοσης και τη μείωση των επιπτώσεων της θερμοκρασίας.

Ένα συγχρόνο μηχάνημα είναι ένα πολυλειτουργικό ηλεκτρικό μηχάνημα που χρησιμοποιείται σε διάφορους τομείς, όπως η παραγωγή ισχύος, η διατήρηση σταθερής ταχύτητας και η βελτίωση του συντελεστή δύναμης. Συντελεστής δύναμης ορίζεται μέσω της διαχείρισης της ηλεκτρικής τάσης στον δυναμικό πεδίο. Αυτή η διατριβή εστιάζει στο πώς μπορούμε να ελέγξουμε αποτελεσματικά την εξάρση του δυναμικού πεδίου ενός συγχρόνου μηχανήματος.

Οι παραδοσιακές μεθόδοι DC εξάρσεως αντιμετωπίζουν ζητήματα ψύξης και συντήρησης λόγω των δακτυλίων σλίπ, πέτσινων και κομματοφορέων, ειδικά όταν δυναμογεννήτρια αυξάνει τις προδιαγραφές. Τα σύγχρονα συστήματα εξάρσεως στοχεύουν στη μείωση αυτών των προβλημάτων με τη μείωση του αριθμού των κινούμενων επαφών και πέτσινων.

Αυτή η τάση οδήγησε στην ανάπτυξη στατικής εξάρσεως με χρήση τομητήρα. Τα σύγχρονα συστήματα χρησιμοποιούν ημιαγωγικά στροφές όπως διόδους, θυρίστορες και τρανζίστορες. Στην εξεργασία ηλεκτρικής ενέργειας, μεγάλο ποσοστό ενέργειας επεξεργάζεται, με τους AC/DC μετατροπείς να είναι τα πιο συνηθισμένα συστήματα.

Η ποσότητα ισχύος συνήθως κυμαίνεται από δεκάδες μέχρι εκατοντάδες watt. Στη βιομηχανία, ένα κοινό εφαρμογή είναι ο μετατροπέας ταχύτητας που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ταχύτητας του ενδεικτικού μηχανήματος. Τα συστήματα μετατροπής ισχύος ταξινομούνται ανάλογα με τους τύπους εισερχόμενης και εξερχόμενης ισχύος.

• 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 ισχύος. DC-DC μετατροπέας είναι ηλεκτρονικό κύκλωμα που μετατρέπει μια πηγή άμεσης ροής από ένα επίπεδο τάσης σε άλλο.

Τα πλεονεκτήματα των μετατροπέων ηλεκτρονικής ισχύος είναι τα εξής-

• Υψηλή απόδοση λόγω χαμηλών απωλειών στα συστήματα ηλεκτρονικής ισχύος.

• Υψηλή αξιοπιστία του συστήματος μετατροπέα ηλεκτρονικής ισχύος.

• Μεγάλη διάρκεια ζωής και λιγότερη συντήρηση λόγω απουσίας κινούμενων μερών.

• Ευελιξία στη λειτουργία.

• Γρήγορη δυναμική απόκριση σε σύγκριση με το σύστημα ηλεκτρομηχανικού μετατροπέα.

Υπάρχουν επίσης κάποια σημαντικά μειονεκτήματα των μετατροπέων ηλεκτρονικής ισχύος όπως τα εξής-

• Τα κύκλωμα σε συστήματα ηλεκτρονικής ισχύος έχουν την τάση να παράγουν αρμονικές στο σύστημα εφοδιασμού καθώς και στο κύκλωμα φορτίου.

• AC σε  DC και DC σε AC μετατροπείς λειτουργούν με χαμηλό εισερχόμενο συντελεστή δύναμης κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας.

• Η αναγέννηση ισχύος είναι δύσκολη στα συστήματα μετατροπέων ηλεκτρονικής ισχύος.

Σε αυτό το έργο, η μέση τάση στο πεδίο ενός συγχρόνου μηχανήματος ελέγχεται με χρήση ενός boost chopper. Ο boost chopper είναι ένας DC σε DC μετατροπέας που παρέχει υψηλότερη ελεγχόμενη εξόδια τάση από μια σταθερή εισερχόμενη DC τάση.

MOSFET είναι ένα ημιαγωγικό ηλεκτρονικό συστήμα που είναι ένα πλήρως ελεγχόμενο τελεστή (ένας τελεστής που μπορεί να ελεγχθεί και η ενεργοποίηση και η απενεργοποίηση). MOSFET χρησιμοποιείται ως τελεστής σε αυτό το κύκλωμα Boost chopper. Το πύλη του MOSFET είναι ενεργοποιούμενη από ένα σήμα pulse width modulation (PWM). Το οποίο παράγεται με τη χρήση ενός μικροελεγκτή. Η εφοδιασμός τάσης του τομητήρα λαμβάνεται από ένα διόδιο γεφυρωτή μετατροπέα από μονοφάση AC/DC.

Αυτός ο τρόπος ελέγχου εξάρσεως είναι εξαιρετικά αποτελεσματικός και μικρό μέγεθος, λόγω της παρουσίας κυκλωμάτων ηλεκτρονικής ισχύος. Σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, όπως ο έλεγχος αντιδραστικής ισχύος, συντελεστή δύναμης βελτίωση της γραμμής μεταφοράς απαιτείται να αλλάξει η εξάρση.

Αυτός ο οδηγός παίρνει ισχύ από σταθερή πηγή DC και τη μετατρέπει σε μεταβαλλόμενη DC τάση. Τα συστήματα τομητήρα προσφέρουν ομαλό έλεγχο, υψηλή απόδοση, γρήγορη απόκριση και δυνατότητα αναγέννησης. Βασικά, ένας τομητήρας μπορεί να θεωρηθεί ως το DC ισοδύναμο ενός AC μετατροπέα, καθώς συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο. Επειδή ο τομητήρας περιλαμβάνει μία φάση μετατροπής, είναι πιο αποδοτικοί.

Λειτουργία Συγχρόνου Μηχανήματος Με Χρήση Τομητήρα

Για να κατανοήσουμε τις λεπτομέρειες του σχεδίου του έργου, ας θεωρήσουμε το παρακάτω σχήμα:

Από το παραπάνω σχήμα μπορούμε να πούμε ότι για 230V εισόδου ενός πλήρους κύκλου ορθογωνικού, η εξόδου τάση είναι 146 (προσεγγιστικά) η τάση του πεδίου του μηχανήματος είναι 180V, οπότε πρέπει να αυξήσουμε την τάση μέσω του step up chopper. Τώρα, η προσαρμοσμένη DC τάση είναι προσφέρεται στο πεδίο του συγχρόνου μηχανήματος. Η εξόδου τάση του τομητήρα μπορεί να μεταβάλεται αλλάζοντας το duty cycle, για να το κάνουμε αυτό πρέπει να φτιάξουμε έναν παραγωγό παλμών με προσαρμόσιμο πλάτος, και αυτό μπορεί να γίνει με τη βοήθεια ενός μικροελεγκτή.

Στον μικροελεγκτή, συγκρίνοντας ένα τυχαίο σειριακό σήμα με μια σταθερή μέγεθος, μπορούμε να παράγουμε ένα παλμικό σήμα, αλλά για να αποφύγουμε την επίπτωση φόρτωσης, είναι συμβουλ