Pagsasaklaw ng Pagkukumpol sa Synchronous Machine Gamit ang Chopper

Mga Nilalaman

• Pangunahing Patakaran ng Makina na Synchronous Gamit ang Chopper

• Pagsusulong ng Makina na Synchronous Gamit ang Chopper

• Kakulungan ng Makina na Synchronous Gamit ang Chopper

Pangunahing Natutunan:

• Paglalarawan ng Kontrol ng Pagpapakilos: Ang kontrol ng pagpapakilos ay inilalarawan bilang pamamaraan sa pagmamaneho ng DC field excitation sa isang synchronous machine upang kontrolin ang kanyang pagganap.

• Pangunahing Patakaran: Ang pangunahing patakaran ng isang synchronous machine gamit ang chopper ay kasama ang pagtaas ng voltage at pagkontrol nito sa pamamagitan ng mga PWM signal upang makamit ang kinakailangang pagpapakilos.

• Mga Kakayahan ng Chopper: Ang paggamit ng chopper para sa kontrol ng pagpapakilos ay nagbibigay ng mataas na kakayahang pantao, maliit na sukat, malinis na kontrol, at mabilis na tugon.

• Mga Bahagi sa Circuit ng Chopper: Ang mga pangunahing bahagi ay kasama ang MOSFET, pulse width modulation signal, rectifier, capacitor, inductor, at mga device para sa proteksyon tulad ng MOV at fuse.

• Pagsusulong sa Hinaharap: Ang mga pagsusulong sa hinaharap ay maaaring kasama ang saradong loop control para sa iba't ibang load at precision components upang mapabuti ang pagganap at bawasan ang epekto ng temperatura.

Ang synchronous machine ay isang versatile na elektrikong makina na ginagamit sa iba't ibang larangan, tulad ng paggawa ng kapangyarihan, pagpanatili ng konstanteng bilis, at pagwawasto ng power factor. Ang kontrol ng power factor ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagmamaneho ng DC field excitation. Ang thesis na ito ay nakatuon kung paano natin mahihigitan ang kontrol ng field excitation ng isang synchronous machine.

Ang mga tradisyonal na paraan ng DC excitation ay may mga isyu sa pagpapalamig at pag-aalamin dahil sa slip rings, brushes, at commutators, lalo na kapag tumataas ang ratings ng alternator. Ang mga modernong sistema ng excitation ay naghahangad na bawasan ang mga problema na ito sa pamamagitan ng pagbabawas sa bilang ng sliding contacts at brushes.

Nagresulta ito sa pagbuo ng static excitation gamit ang chopper. Ang mga modernong sistema ay gumagamit ng mga semiconductor switching devices tulad ng diode, thyristors, at transistors. Sa power electronics, napakaraming electrical energy ang pinoproseso, kung saan ang AC/DC converters ang pinaka-typical na mga device.

Ang range ng lakas ng kuryente ay karaniwang nasa tens hanggang ilang daang watts. Sa industriya, isang karaniwang aplikasyon ang variable speed drive na ginagamit upang kontrolin ang bilis ng induction motor. Ang mga system ng power conversion ay nakaklasipika ayon sa kanilang input at output power types.

• AC to DC (rectifier)

• DC to AC (inverter)

• DC to AC (DC to DC converter)

• AC to AC (AC to AC converter)

Ito ay umuukol sa parehong rotating at static equipment para sa paggawa, paglipat, at paggamit ng malaking dami ng electrical power. Ang DC-DC converter ay isang electronic circuit na nagcoconvert ng direct current mula sa isang voltage level patungo sa isa pa.

Mga Kakayahan ng power electronic converters ay kasunod-

• Mataas na kakayahang pantao dahil sa mababang pagkawala ng lakas sa power semiconductor devices.

• Mataas na reliabilidad ng sistema ng power electronic converter.

• Matagal na buhay at mas kaunti ang pag-aalamin dahil sa kawalan ng mga moving parts.

• Flexibility sa operasyon.

• Mabilis na dynamic response kumpara sa electromechanical converter system.

Mayroon din ilang mahalagang kadahilanan ng power electronic converters tulad ng sumusunod-

• Ang mga circuit sa power electronic system ay may tendensiyang lumikha ng harmonic sa supply system at sa load circuit.

• AC to DC at DC to AC converter ay gumagana sa mababang input power factor sa ilang kondisyon ng operasyon.

• Mahirap ang regeneration ng lakas sa sistema ng power electronic converter.

Sa proyektong ito, ang average voltage sa field ng isang synchronous machine ay kontrolado gamit ang boost chopper. Ang boost chopper ay isang DC to DC converter na nagbibigay ng mas mataas na controlled output voltage mula sa fixed input DC voltage.

Ang MOSFET ay isang power electronic semiconductor device na isang fully controlled switch (isang switch kung saan ang pag-on at pag-off ay maaaring kontrolin). Ang MOSFET ay ginagamit bilang switching device sa circuit na ito ng Boost chopper. Ang gate terminal ng MOSFET ay driven ng isang pulse width modulation (PWM) signal. Ito ay ginagawa sa pamamagitan ng microcontroller. Ang supply voltage ng chopper ay galing sa diode bridge rectifier sa pamamagitan ng conversion ng single phase AC/DC.

Ang skema ng kontrol ng field excitation na ito ay napakaepektibo at maliit ang sukat, dahil sa involvement ng power-electronic circuitry. Sa maraming industriyal na aplikasyon, tulad ng reactive power control, improvement ng power factor ng transmission line, kinakailangan ang pagbabago ng field excitation.

Ang drive na ito ay kumukuha ng lakas mula sa fixed DC source at inconvert ito sa variable DC voltage. Ang mga sistema ng chopper ay nagbibigay ng malinis na kontrol, mataas na kakayahang pantao, mabilis na tugon, at regeneration facility. Sa esensya, ang chopper ay maaaring ituring bilang DC equivalent ng AC transformer dahil sila ay gumagana nang identiko. Dahil ang chopper ay involve ng isang stage conversion, sila ay mas epektibo.

Pangunahing Patakaran ng Makina na Synchronous Gamit ang Chopper

Upang maintindihan ang mga detalye ng plano ng proyekto, tignan natin ang block diagram sa ibaba:

Mula sa diagram na ito, maaari nating sabihin na para sa 230V input ng isang full wave rectifier, ang output voltage ay 146 (Approx.) ang field voltage ng makina ay 180V kaya kailangan nating itaas ang voltage sa pamamagitan ng step up chopper. Ngayon, ang adjusted DC voltage ay ipinapakain sa field ng synchronous machine. Ang output voltage ng chopper ay maaaring baguhin sa pamamagitan ng pagbabago ng duty cycle, at ito ay maaaring gawin sa tulong ng microcontroller.

Sa microcontroller, sa pamamagitan ng paghahambing ng random sequence signal sa isang constant magnitude, maaari nating lumikha ng isang pulse signal, ngunit upang iwasan ang loading effect, inirerekomenda ang electrical isolation, at ito ay ginagawa namin sa tulong ng Opto coupler. Isang capacitor ay ginagamit sa circuit ng chopper upang alisin ang ripple mula sa output voltage. Itinatangi na ang inductor na ginagamit sa circuit ng chopper ay dapat kayang handlin 2-3 A ng current sa panahon ng short circuit period. Bukod sa kinakailangang output voltage, dapat din nating disenyan ang circuit upang makuha ang anumang fault condition.

• Para sa overvoltage protection, gagamitin natin ang metal oxide varistors (MOV) kung saan ang resistance ay depende sa voltage.

• Para sa overcurrent protection, maaari nating gamitin ang unang acting current limiting Fuse.

Upang mapabuti ang kalidad ng waveform, maaari nating gamitin ang filter circuit, basic L o LC filter sa output ng bridge rectifier. Ang diode na ginagamit dito ay dapat may kaunting reverse recovery time, kaya maaari nating gamitin ang fast recovery diode.

Mga Halaga ng mga Bahagi ng Circuit na Ginamit

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

Pagsusulong ng Makina na Synchronous Gamit ang Chopper

Mayroon pa rin maraming puwang para sa pagsusulong sa hinaharap na magpapabuti sa sistema at magpapataas ng kanyang halaga sa negosyo.

Saradong Loop Control

Sa mga application area kung saan ang user ay may variable load, kailangan ng isang saradong loop control scheme upang panatilihin ang konstanteng excitation. Ang reference voltage at actual output voltage ay hahambingin muna at isang error signal ay bubuo. Ang error signal na ito ay magdedesisyon sa duty cycle ng chopper.

Pagbawas sa Epekto ng Temperatura

Ang paggamit ng precision capacitor, switching diode ay tiyak na magpapabuti sa pagganap, ngunit ito ay magdudulot ng dagdag na gastos sa proyekto.

Kakulungan ng Makina na Synchronous Gamit ang Chopper

Sa aming proyekto, in-disenyo at ipinatupad namin ang isang mura at madaling gamitin na excitation controller gamit ang Chopper. Ang target users ng sistema ay ang mga industriya na nangangailangan ng smooth, efficient, at maliit na controller na nagbibigay ng malawak na range ng voltage variation. Ang ganitong uri ng proyekto ay talagang kapaki-pakinabang sa industriyal na larangan ng mga developing countries tulad ng India, kung saan ang enerhiya crisis ay isang malaking isyu.

Napag-aralan namin marami sa proyekto. Nakamit namin ang aral ng teamwork, coordination, at leadership habang dumaan sa iba't ibang yugto ng pag-unlad ng proyekto. Inchallenge kami ng komplikadong teknolohiya na kailangan upang itayo ang sistema. Tumulong ito sa amin upang maconnect at i-apply ang teoretikal na kaalaman na nakuha namin sa engineering course.

Wala sa amin ang may karanasan sa electronic control ng motor bago ang proyekto. Kailangan namin matutunan ang iba't ibang konsepto at teknik nang mabilis at i-apply ito sa sistema. Nagbigay din ang proyekto ng pagkakataon para sa amin upang makapagtayo ng karanasan sa pulse signal generation at power MOSFET control area. Ang karanasan sa proyekto na ito ay lubhang nag-enrich ng aming kaalaman at nag-sharpen ng aming teknikal na kasanayan.