Sähkövirtasynkronisaattorin tulehduksen säätö käyttäen lyömistä

Sisältö

• Synkronisen laitteen toimintaperiaate käyttäen chopperia

• Synkronisen laitteen edistyneempi kehitys käyttäen chopperia

• Synkronisen laitteen päätelmä käyttäen chopperia

Avainsanat:

• Virityksen hallinta määritelmä: Virityksen hallinta on synkronisen laitteen DC-kentän virityksen hallinnointi sen suorituskyvyn ohjaamiseksi.

• Toimintaperiaate: Synkronisen laitteen toimintaperiaate käyttäen chopperia sisältää jännitteen nostamista ja sen hallintaa PWM-signaalien avulla saavuttaakseen halutun virityksen.

• Chopperin etumatka: Chopperin käyttö virityksen hallintaan tarjoaa korkean tehokkuuden, kompaktin koko, sileän hallinnan ja nopean vastauksen.

• Komponentit chopperin piirissä: Avainkomponentteina ovat MOSFET, pulssien leveyden modulaatiopuheen, suodatin, kondensaattori, induktori ja suojauslaitteet kuten MOV ja fuusi.

• Tulevat parannukset: Tulevaisuudessa kehitystä voivat sisältää suljettu silmukka hallinta muuttuville kuormille ja tarkkuuskomponentit parantamaan suorituskykyä ja vähentämään lämpövaikutusta.

Synkroninen laite on monipuolinen sähkölaite, jota käytetään eri aloilla, kuten sähköntuotannossa, vakionopeuden ylläpitämisessä ja sähkötekijän korjaamisessa. Sähkötekijän hallinta tehdään hallinnoimalla DC-kentän viritystä. Tämä opinnäytetyö keskittyy siihen, miten voimme hallita tehokkaasti synkronisen laitteen kentän viritystä.

Perinteiset DC-viritysmenetelmät kohtaavat jäämystys- ja huoltovaikeuksia heijastinreunojen, siipien ja kommutaattorien vuoksi, erityisesti kun alternatorin arviot kasvavat. Modernit viritysjärjestelmät pyrkivät vähentämään näitä ongelmia pienentämällä liukuvalle kosketuksen ja siipien määrää.

Tämä trendi on johtanut staattisen virityksen kehitykseen käyttäen chopperia. Modernit järjestelmät käyttävät puolijohtajan kytkentäkomponentteja kuten diode, thyristorit ja transistorit. Sähkötekniikassa prosessoidaan merkittävä määrä sähköenergiaa, AC/DC-muunnoksia olevien laitteiden ollessa yleisimmät.

Tehon alue yleensä ulottuu kymmenistä useisiin satoihin wattia. Teollisuudessa yleinen sovellus on muuttuvan nopeuden ajo, joka ohjaa induktiovirtasen nopeutta. Teho muuntamisjärjestelmät luokitellaan niiden syötteen ja tuloksen tehotyypin perusteella.

• Vaihtojännite suoraan (suodatin)

• Suoraan vaihtojännitteeksi (invertteri)

• Suoraan suoraan (suoraan suoraan muunnin)

• Vaihtojännite suoraan (vaihtojännite suoraan muunnin)

Se käsittelee sekä pyörimistä että staattisia laitteita sähköntuotannon, siirtämisen, hyödyntämisen valtavia määriä sähköä. DC-DC-muunnin on elektroninen piiri, joka muuntaa suoran virtasen yhdestä jännitetasosta toiseen.

Sähkötekniikan muunninkomponenttien edut ovat seuraavat-

• Korkea tehokkuus pieniä tappioita sähkötekniikan komponenteissa.

• Sähkötekniikan muunninjärjestelmän korkea luotettavuus.

• Pitkä elinkaari ja vähemmän huoltoa liikkuvien osien puuttuessa.

• Joustavuus toiminnassa.

• Nopea dynaaminen vastaus verrattuna sähkömekaaniseen muunninjärjestelmään.

On myös joitakin merkittäviä haittoja sähkötekniikan muunninkomponenteissa, kuten seuraavat-

• Piirit sähkötekniikan järjestelmissä aiheuttavat harmonioita toimitusjärjestelmässä ja kuorman piirissä.

• AC to DC and DC to AC converter operate at low input sähkötekijä tietyissä toimintatilanteissa.

• Voiman uudelleenlataus on vaikeaa sähkötekniikan muunninjärjestelmässä.

Tässä projektissa synkronisen laitteen kentän keskiarvovoltta hallitaan boost chopperin avulla. Boost chopper on DC-DC-muunnin, joka tarjoaa korkeampi hallittava ulostulovoltti kiinteästä syöttö-Dc-jännitteestä.

MOSFET on sähkötekniikan puolijohtajalaite, joka on täysin hallittava kytkin (kytkin, jonka kytkeminen ja poistaminen molemmat voidaan hallita). MOSFET käytetään kytkimenä tässä Boost chopper-piirissä. MOSFETin portiterminal ajetaan pulssien leveyden modulaatiopuheen (PWM) avulla. Joka luodaan mikrokontrollerin avulla. Chopperin syöttöjännite on otettu diodi silta-suodattimesta muunnos yksivaiheen AC/DC.

Tämä virityksen hallintamenetelmä on erittäin tehokas ja kompakti, sähkötekniikan piirien osallistumisen vuoksi. Monissa teollisuudessa, kuten reaktiivisen voiman hallinnassa, sähkötekijän parantamisessa siirtolinjan on tarpeen muuttaa kentän viritystä.

Tämä ajosysteemi ottaa voiman kiinteästä DC-lähteestä ja muuntaa sen muuttuvaksi DC-jännitteeksi. Chopper-järjestelmät tarjoavat sileän hallinnan, korkean tehokkuuden, nopean vastauksen ja uudelleenlatausmahdollisuuden. Periaatteessa chopper voi olla DC:n vastine AC-muunninlaitteesta, sillä ne käyttäytyvät samankaltaisesti. Koska chopper sisältää vain yhden muunnosvaiheen, nämä ovat tehokkaampia.

Synkronisen laitteen toimintaperiaate käyttäen chopperia

Ymmärtääksesi projektisuunnitelman yksityiskohdat, harkitse alla olevaa lohkodiagrammia:

Yllä olevasta diagrammista voimme sanoa, että täysi laina-aaltorektifiereille 230V-syöttölle ulostulovoltti on 146 (noin.) laitteen kentän volttiluku on 180V, joten meidän täytyy nostaa jännite chopperin avulla. Nyt säädetyt DC-voltit syötetään synkronisen laitteen kenttään. Chopperin ulostulovoltti voidaan muuttaa vaihtamalla duty cyclea, jotta meidän täytyy tehdä pulssi generatori säätävillä pulssien leveys, ja tämä voidaan tehdä mikrokontrollerin avulla.

Mikrokontrollerissa satunnaisen signaalin vertaamalla vakio magnitudella voimme luoda pulssi signaali, mutta ladata vaikutuksen välttämiseksi on suositeltavaa sähköllä eristyksen tehdä tämä käytämme optokupleri. Kondensaattori on käytetty chopper-piirissä jotta voimme poistaa vinoutuneisuuden ulostulovoltista. On simuloidu, että induktori, jota käytetään chopper-piirissä, pitäisi pystyä käsittelemään 2-3 A virtaa lyhytkiertovuoden aikana. Lisäksi halutusta ulostulovoltista, meidän pitäisi myös suunnitella piiri, jotta se kestää kaikki vikaolo.

• Ylivoltinsuojaksi käytämme metallioksidi varistoria (MOV), jonka resistanssi perustuu jännitteeseen.

• Ylivirtasuojaksi voimme käyttää ensimmäisen toimivan virtarajoittavan fuusin.

Signaalimuodon parantamiseksi voimme käyttää suodatuspiiriä, joka on periaatteessa L tai LC-suodatuspiiri silta-rektifiereiden ulostulossa. Diodi, jota käytetään, pitäisi olla vähemmän takaisinpalautusaikaa, joten voimme käyttää nopea palautusdiodi.

Käytettyjen piirikomponenttien arvot

Input DC Voltage = 100V
Pulse voltage = 10V, Duty = 40%
Chopping frequency = 10 KHz
R = 225 ohm (As calculated from the machine rating)
L = 10mH
C = 1pF

Data obtained from the output
Output voltage: 174 V (Average)
Load current: 0.775 A (Average)
Source current: 0.977 A

Synkronisen laitteen edistyneempi kehitys käyttäen chopperia

On vielä paljon tilaa tulevalle kehitykselle, joka parantaisi järjestelmää ja lisäisi sen liiketoiminnallista arvoa.

Suljettu silmukka hallinta

Soellutuudet, joissa käyttäjä käsittelee muuttuvaa kuormaa, tarvitsevat suljetun silmukan hallintamekanismi ylläpitääkseen vakio viritystä. Viiteteksti ja todellinen ulostulovoltti verrataan ensin ja virhe signaali luodaan. Tämä virhe signaali päättää chopperin duty cyclea.

Lämpövaikutuksen vähentäminen

Tarkkuuskondensaattorien, kytkentädiodeiden käyttö voi ehdottomasti parantaa suorituskykyä, mutta ne lisäävät projektin hintaa.

Synkronisen laitteen päätelmä käyttäen chopperia

Projektimme suunnittelimme ja toteuttimme edullisen ja käyttäjäystävällisen virityksen ohjausjärjestelmän käyttäen chopperia. Järjestelmän kohde käyttäjät ovat teollisuuden, jotka tarvitsevat sileän, tehokkaan ja pienikokoisen ohjausjärjestelmän, joka tarjoaa laajan jännitteen vaihtelualueen. Tämäntyyppinen projekti on erittäin hyödyllinen kehitysmaissa, kuten Intiassa, missä energiakriisi on suuri huolenaihe.

Olemme oppineet paljon projektista. Olimme oppineet tiimityöskentelyä, koordinointia, johtajuutta eri vaiheissa projektin kehitystä. Meitä haastivat teknologioiden monimutkaisuus, jota tarvittiin rakentamaan järjestelmä. Tämä auttoi meitä yhdistämään ja soveltamaan teoreettista tietoa, jota olimme saaneet insinöörikoulutuksessa.

Kukaan meistä ei ollut ennen projektia kokemusta moottorien sähköisestä ohjauksesta. Meidän täytyi oppia eri käsitteitä ja tekniikoita nopeasti ja soveltaa niitä järjestelmään. Projekti antoi meille myös mahdollisuuden koota kokemusta pulssisignaalien luomisessa ja tehokauden MOSFET hallinta-alueessa. Tämä projektikokemus on merkittävästi lisännyt tietämystämme ja terävöinyt teknisiä taitojamme.