Sünkroonmasina tõstejuhtimine lõiguriga
Sisu
Sinkronseadme tööpõhimõte kasutades lõigurit
Sinkronseadme edasine arendamine kasutades lõigurit
Järeldused sinkronseadme kohta kasutades lõigurit
Olulised õppetunnid:
Segnetusjuhtimise määratlus: Segnetusjuhtimine tähendab sinkronseadme DC väljamagnetvälja haldamist selle jõudluse kontrollimiseks.
Tööpõhimõte: Sinkronseadme tööpõhimõte kasutades lõigurit hõlmab võimu tõstmist ja selle reguleerimist PWM signaalide kaudu, et saavutada soovitud segnetus.
Lõiguri eelised: Lõiguri kasutamine segnetusjuhtimiseks pakub kõrget tõhusust, kompaktset suurust, siledat juhtimist ja kiiret reaktsiooni.
Komponendid lõiguri kringis: Olulisemad komponendid hõlmavad MOSFET-i, pulssilaiuse modulatsioonisignaali, rätivõrgu, kondensaatorit, induktilist ja kaitseelemente nagu MOV ja segur.
Tulevased parandused: Tulevased arendused võivad hõlmata kinnist süsteemi muutuvate laastega ja täpsuste komponentidega, et parandada jõudlust ja vähendada temperatuurieffekte.
Sinkronseade on mitmekülgne elektriseade, mida kasutatakse erinevates valdkondades, nagu energiategemine, püsiva kiiruse säilitamine ja võimsuse tegurikorra parandamine. Võimsuse tegurikorra kontroll toimub DC väljamagnetvälja haldamise kaudu. See väitekirjeloomine keskendub sellele, kuidas me saame sinkronseadme väljamagnetvälja tõhusalt juhtida.
Traditsioonilised DC segnetusmeetodid näevad külmundamis- ja hooldusprobleeme, kuna neil on lisaks liugukomponendid, penseld ja kommutaator, eriti kui alternatriigi arvulised andmed kasvavad. Kaasaegsed segnetussüsteemid püüavad need probleemid lahendada, vähendades liugukontakte ja pensleid.
See trend on viinud staardilise segnetuse arendamiseni lõiguri abil. Kaasaegsed süsteemid kasutavad pooljuhtlike lülitiselementide, nagu diood, tiristorid ja tranzistorid. Energiaelektronikas töödeldakse suuri elektrienergia mahte, kus AC/DC teisendajad on kõige tavalisemad seadmed.
Võimsuse ulatus tavaliselt ulatub sadatest wattide kuni mitmetesse sadade wattidesse. Tööstuses on üks levinum rakendus muutuvkiiruseline ajutine, mis kontrollib induktiivse mootori kiirust. Võimeteisendussüsteemid klassifitseeritakse nende sisendi ja väljundi võimu tüübi järgi.
AC-st DC (rätivõrk)
DC-st AC (inverter)
DC-st DC (DC-st DC teisendaja)
AC-st AC (AC-st AC teisendaja)
See hõlmab nii keerlevaid kui ka staatilisi seadmeid elektrienergia tootmise, edastamise ja kasutamiseks. DC-DC teisendaja on elektroniline kring, mis teisendab otsekohest ströömi ühelt pingetasemelt teisele.
Energiaelektronika teisendajate eelised on järgmised-
Kõrge tõhusus, kuna pooljuhtlikud lülitiselementide kahjud on madalad.
Energiaelektronika teisendajate kõrge usaldusväärsus.
Pikk elu- ja vähem hooldus puuduvate liikuvate osadeta.
Operatsiooni paindlikkus.
Kiire dünaamiline reaktsioon võrreldes elektromehaaniliste teisendajatega.
On ka mõned olulised energiaelektronika teisendajate puudused, näiteks järgmised-
Energiaelektronika süsteemides olevad krindid pingeallikas ja ladestuskriingis harmonikate tekkimise tendents.
AC-st DC ja DC-st AC teisendajad töötavad madala sisendvõimsuse teguriga teatud töötingimustel.
Võimu taaselustamine on raske energiaelektronika teisendajate süsteemides.
Selles projektis kontrollitakse sinkronseadme väljamagnetvälja keskmist pinge lõiguri abil. Lõigur on DC-st DC teisendaja, mis annab kõrgema kontrollitud väljundpinge fikseeritud sisend-DCl pinge kaudu.
MOSFET on energiaelektronika pooljuhtlik, mis on täielikult kontrollitav lüliti (selle sisse- ja väljalülitamist saab kontrollida). MOSFET kasutatakse lülitisena selle Boost lõiguri kringis. MOSFETi portaalterminaal juhitakse pulssilaiuse modulatsioonisignaaliga, mille genereerib mikrokontroller. Lõiguri tarnepinge on võetud ühefaasi AC/DC teisendamise kaudu dioodipuuentehingu kaudu.
See väljamagnetvälja kontrolli skeem on äärmiselt tõhus ja kompaktne, kuna see hõlmab energiaelektronika krindit. Paljudes tööstuslikutes rakendustes, nagu reageeriva võimu kontroll, võimsuse tegurikorra parandamine edastusjoonte korral, on vaja muuta väljamagnetvälja.
See aju võtab võimu fikseeritud DC allikast ja teisendab selle muutuvaks DC pingeks. Lõigurisüsteemid pakuvad siledat juhtimist, kõrget tõhusust, kiiret reaktsiooni ja taaselustamisvõimet. Põhimõtteliselt võib lõigurt pidada DC ekvivalentiks AC transformatorkui nad käituvad identsesti. Kuna lõigur hõlmab ühe etapi teisendamist, on need tõhusamad.
Sinkronseadme tööpõhimõte kasutades lõigurit
Projektiplani üksikasju mõistmiseks vaatame järgmist blokkdiagrammi:
Ülaltoodud diagrammilt võime öelda, et 230V sisendiga täispulksuströögi puhul on väljundpinge umbes 146V. Seadme väljamagnetvälja pinge on 180V, seega peame tõstma pinge tõstmiskringi abil. Nüüd regulatiivne DC pinge toodetakse sinkronseadme väljamagnetvälja. Lõiguri väljundpinge saab muuta muutudes tsükliosakaalu, mida saab teha pulseeriva signaali generaatori abil, mis luuakse mikrokontrolleri abil.
Mikrokontrolleris saab pulseeriva signaali genereerida, võrreldes juhusliku signaali konstantse suurusega, kuid laengumise mõju vältimiseks soovitatav on elektriline isoleerimine. Selleks kasutame optokuplit. Lõiguri kringis on kasutatud kondensaator, et eemaldada väljundpinge lainiku. Simulatsioonide kaudu on selgunud, et lõiguri kringis kasutatav induktor peaks olema võimeline käsitlema 2-3A ströömi lühikese kringi perioodil. Soovitud väljundpinge kõrval peaksime disainida kringi nii, et see suudaks vastu võtta igasuguse veaolukorra.
Ülepinge kaitseks kasutame metallioksiidi varistoreid (MOV), mille vastus sõltub pinge.
Ülestõmmu kaitseks saame kasutada esimesteks toimiva ströömitõmmu piirava seguri.
Signaali kvaliteedi parandamiseks saame kasutada filtrikringi, mis on põhiliselt L või LC filter täispulksuströögi väljundil. Kasutatud diood peaksima omama väiksemat tagurpidi taastumisaega, siin saame kasutada kiiret taastumisdioodi.
Kasutatud kringikomponendid
Sisend-DC pinge = 100V
Pulseering = 10V, Tsükliosakaal = 40%
Lõigurite sagedus = 10 kHz
R = 225 ohmi (arvutatud seadme spetsifikatsioonide kohaselt)
L = 10mH
C = 1pF
Andmed väljundist
Väljundpinge: 174 V (keskmine)
Laadimisströöm: 0,775 A (keskmine)
Allikasströöm: 0,977 A
Sinkronseadme edasine arendamine kasutades lõigurit
Tulevikus on veel palju võimalusi süsteemi edasiseks arendamiseks, mis suurendaks selle ärikäsitlusväärtust.
Kinnine juhtimissüsteem
Rakendusaladel, kus kasutaja tegeleb muutuvate laastega, on vaja kinnitusjuhtimisskeemi, et säilitada püsiv segnetus. Viitepinge ja tegelik väljundpinge võrredatakse esmalt, ja tekib veesignaal. See veesignaal otsustab lõiguri tsükliosakaalu.
Temperatuurieffekti vähendamine
Täpsete kondensaatorite ja lüliti-dioodide kasutamine kindlasti parandab jõudlust, kuid see suurendab projekti kulutusi.
Järeldused sinkronseadme kohta kasutades lõigurit
Meie projektis disainisime ja rakendasime madalhinda ja kasutajayõndlist segnetusjuhtimist lõiguri abil. Selle süsteemi sihtkasutajad on tööstuslikud rakendused, mis nõuavad siledat, tõhusat ja väikest juhtimissüsteemi, mis pakub laia pingevahemiku. Selline projekt on tõesti kasulik arenevates riikides, nagu India, kus energia kriis on suur probleem.
Projektist õppisime palju. Projekti erinevates arengufaaside läbimisel sai meile praktika meeskonnatöös, kooskõlastuses ja juhtimises. Meie oli väljakutseks vajalike tehnoloogiate keerukus, mis aitas meil siduda ja rakendada insenerikursusel saadud teoreetilist teadmist.
Enne projekti ei olnud meil kogemust motorite elektronilise juhtimisega. Meil pidid kiiresti õppima erinevaid mõtteid ja tehnikaid ning neid rakendama süsteemis. Projekt andis meile ka võimaluse koguda kogemust pulseeriva signaali loomises ja power MOSFET juhtimises. See projekt on suuresti rikastanud meie teadmisi ja teravnutanud meie tehnilisi oskusi.
