Kontroll tal-Ħalqa tal-Maħżen tas-Sinjali Sinkronika Mit-talb tal-Chopper

Kontenut

• Prinċipju funzjonali tal-mašina sinkrona bl-użu tal-chopper

• Viżjoni avanġguardiwa tal-mašina sinkrona bl-użu tal-chopper

• Konkluzzjoni dwar l-użu tal-chopper fil-mašina sinkrona

Punti salienti:

• Definizzjoni tal-kontroll tal-ekcitazzjoni: Il-kontroll tal-ekcitazzjoni hu definit bħala gestjoni tal-ekcitazzjoni DC f'mašina sinkrona biex tikkontrollja s-silġ tagħha.

• Prinċipju funzjonali: Il-prinċipju funzjonali tal-mašina sinkrona bl-użu tal-chopper involvi l-aument ta' voltàġġ u t-tikkontroll ta' din permezz ta' segnali PWM biex tiġi raggiunta l-ekcitazzjoni desiderata.

• Avvantaggi tal-chopper: L-użu tal-chopper għal kontroll tal-ekcitazzjoni joffri effiċjenza għalija, daqs kompatt, kontrollo swid, u risposta veloċi.

• Komponenti fl-ċirkwit tal-chopper: Il-komponenti ewlenin inkludu MOSFET, segnal PWM, rettifikatur, kondensatur, induttur, u dispożitivi ta' protezzjoni kif MOV u fus.

• Innovazzjonijiet futuri: L-innovazzjonijiet futuri jistgħu inklużu kontrol ħalqa magħluqa għall-karigi varjabbli u komponenti preċiżi biex jiżbeddu l-prestazzjoni u jnimxu l-effetti tal-temperatura.

Il-mašina sinkrona hi mašina elettrika versatili li tuża minn setturi diversi, kif power generation, maintien ta' velocità konstanti, u korezzjoni tal-fattor di potenza. Il-fattor di potenza kuntrolla permezz tal-ekcitazzjoni DC. Din id-dissertazzjoni se tfokkasa kif nikkontrullaw l-ekcitazzjoni DC tal-mašina sinkrona efikjentement.

Il-metodi tradizzjonali ta' ekcitazzjoni DC ikkoġġu su problemi ta' raffreddament u manuteniment minħabba l-anelli slip, spazzole, u commutatori, speċjalment meta l-ratings tal-alternator jisoddisfu. Alternator il-sistemi moderni ta' ekcitazzjoni aħdmu biex jniqsu dawn il-problemi minħabba l-minimizazzjoni tal-kontatti mobbili u spazzoli.

Dan it-trend ivvassalla l-ewwel għal l-iżvilupp tal-ekcitazzjoni statika bl-użu tal-chopper. Is-sistemi moderni jagħmlu użu minn semiconductor dispożitivi ta' switch kif diode, thyristors u transistors. Fi l-elettronika tal-power, ammont sostanzjali ta' enerġija elettrika tkun elaborata, kunvertitori AC/DC huma l-dispożitivi aktar tipiċi.

Ir-range tal-power solitament ikkisprejja mill-deċimi sa centini ta' watts. F'l-industria, applikazzjoni ħafna komuni hija l-drive tal-velocità varjabbli użata biex tikkontrolla l-velocità tal-induction motor. Is-sistemi ta' konverżjoni tal-power ikkategorizzati skond it-tip ta' input u output power.

• AC għal DC (rectifier)

• DC għal AC (inverter)

• DC għal AC (konvertitur DC għal DC)

• AC għal AC (konvertitur AC għal AC)

Din tgħalli xiżfijiet rotanti u statiċi għad-dħol, trasferiment, u utilizzazzjoni ta' ammonti kbiri ta' power elektriku. Konvertitur DC-DC huwa ċirkit elettroniku li konverti sors ta' corrent dritta minn livell ta'voltàġġgħal livell ieħor.

Avvantaggi tal-konvertitur tal-elettronika tal-power huma dawn-

• Effiċjenza għalija għall-perdita żgħira fi l-dispożitivi tal-semiconductor tal-power.

• Affidabilità għalija tas-sistema tal-konvertitur tal-elettronika tal-power.

• Ħajja tajba u manuteniment qasir għall-assenza ta' parti mobbli.

• Flexibilità fil-operazzjoni.

• Risposta dinamika veloċi paraguna mal-sistema ta' konvertitur elettromekkaniku.

Hemm ukoll disavvantaggi signifikanti tal-konvertitur tal-elettronika tal-power kif il-seguenti-

• Iċ-ċirkwiti tal-elettronika tal-power għandhom tendenza li jġeneraw harmonics fis-sistema tal-supply u fis-ċirkwit tal-carica.

• Konvertitur AC għal DC u DC għal AC joperaw b'power factor bass tiegħu ta' xejn fuq certi kondizzjonijiet operattivi.

• Il-regenerazzjoni tal-power hi diffiċli fis-sistema tal-konvertitur tal-elettronika tal-power.

Fil-proġett dan, il-voltàġġ medju fit-field tal-mašina sinkrona tkun kontrollata permezz tal-chopper boost. Chopper boost huwa konvertitur DC għal DC li jipprovdi voltàġġ magħluq kontrollat minn voltàġġ DC inpu fixed.

MOSFET huwa dispożitiv semikonduktur tal-elettronika tal-power li huwa switch kontrollat anke (switch li t-tiegħi u l-off kollox jistgħu jiġu kontrollati). MOSFET jigħti bil-switching device fil-ċirkwit tal-chopper boost. Il-terminal gate tal-MOSFET jgħixxi minn segnal PWM. L-iskop tal-microcontroller jgħin fil-generazzjoni tal-signal PWM. It-tensione tal-supply tal-chopper jiġi miċħud minn rettifikatur bridge ta' diodu permezz tal-konverżjoni ta' single phase AC/DC.

Dan is-schema tal-kontroll tal-ekcitazzjoni tal-field huwa estremament effiċjenti u kompatt, għax involvu ċirkwit tal-elettronika tal-power. F'diversi applikazzjonijiet industriali, kif kontrol tal-power reattiva, korezzjoni tal-fattor di potenza tal-linja tal-trasmissjoni huwa neċessarju biex tinbidel l-ekcitazzjoni tal-field.

Dan id-drive jipprendi power minn sors DC fiss u jaqbilha fil-voltàġġ DC varjabbli. Is-sistemi tal-chopper joffru kontrol swid, effiċjenza għalija, risposta veloċi u opportunità ta' rigenerazzjoni. B'sostanza, chopper jista' jiġi konsiderat bħala ekwivalent DC tal-transformator AC għax jagħmlu b'mod identiku. Minħabba li l-chopper involvu konverżjoni ta' stadj, dawn huma aktar effiċjenti.

Prinċipju funzjonali tal-mašina sinkrona bl-użu tal-chopper

Biex nifhem il-dettagli tal-pjan tal-proġett, ikkunsidraw diagramma blokk hawn taħt:

Mill-diagramma fuq, nipotghu naqdi li għal 230V input ta' rettifikatur full wave, l-output voltàġġ huwa 146 (appross.) il-voltàġġ tal-field tal-mašina huwa 180V, għalhekk għandna nziġġew il-voltàġġ permezz tal-chopper boost. Issa, il-voltàġġ DC modifikat jiġi imministrat fit-field tal-mašina sinkrona. L-output voltàġġ tal-chopper tista' jiġi modifikat permezz ta' bidla fid-duty cycle, u dan jistgħu jiġu fitt mil-bidla fid-pulse width, u dan jista' jiġi fitt bl-għajnuna ta' microcontroller.

Fil-microcontroller, bi t-comparazzjoni ta' segnal random sequence ma' magnitudine kostanti, nipotghu ngħeneraw segnal pulse, iżda biex nievitaw l-effett tal-loading, huwa suggestiv li nużaw isolazzjoni elettrika, u dan jista' jiġi fitt bl-għajnuna ta' opto coupler. Kapaċitanti ġie użat fil-ċirkwit tal-chopper biex jneħħu l-ripple mill-voltàġġ tal-output. Fuq simulazzjoni, l-induttur li ġie użat fil-ċirkwit tal-chopper għandu jkun kapax biex jgħoddi 2-3 A ta' current waqt il-short circuit period. Appart mill-output voltàġġ desiderat, għandna nkun dizajnaw il-ċirkwit biex jkun tista' jresisti kull kondizzjoni ta' fault.

• Għal protezzjoni overvoltage, nużaw metal oxide varistors (MOV) li ir-resistance tagħhom idependi mill-voltàġġ.

• Għal protezzjoni overcurrent, nużaw first acting current limiting fuse.

Biex nżidu l-qualità tal-waveform, nipotghu nużaw filter circuit, basicament L jew LC filter fl-output tal-bridge rectifier. Id-diode li ġie użat għandha tinsab reverse recovery time qasir, hawn nipotghu nużaw fast recovery diode.

Valuri tal-komponenti tal-ċirkwit li ġew użati

Voltàġġ DC tal-input = 100V
Pulse voltàġġ = 10V, Duty = 40%
Frekwenza tal-chopping = 10 KHz
R = 225 ohm (kalkulat mill-rating tal-mašina)
L = 10mH
C = 1pF

Data ottenuta mill-output
Voltàġġ tal-output: 174 V (medju)
Corrent tal-load: 0.775 A (medju)
Corrent tal-source: 0.977 A

Viżjoni avanġguardiwa tal-mašina sinkrona bl-użu tal-chopper

Għal dawn il-viżjoni avanġguardiwa, hemm spazju kbir għal iżvilupp futuri li jgħin jiżbeddu l-sistema u jżidu valur tagħha.

Kontroll ħalqa magħluqa

Fl-arej applikazzjonali fejn l-utent jagħmel affarijiet karigi varjabbli, huwa neċessarju skema ta' kontroll ħalqa magħluqa biex jiġi mantnut l-ekcitazzjoni konstant. Il-voltàġġ tal-reference u l-voltàġġ tal-output reali se jiġu mqassmun u se jgħibu segnal ta' erġa. Dan is-signal ta' erġa se jdeciedi l-duty cycle tal-chopper.

Riduzzjoni ta' effett tal-temperatura

L-użu ta' kapaċitanti preċiżi, diodes ta' switching definitivament jgħin jiżbeddu l-prestazzjoni, iżda dawn jgħin jżidu l-kost tal-proġett.

Konkluzzjoni tal-mašina sinkrona bl-użu tal-chopper

Fil-proġett tagħna, nidizzegnu u implementajna kontroller ta' ekcitazzjoni ekonomiku u user-friendly bl-użu tal-chopper. Il-utenti target tas-sistema huma l-industrijiet li rikjedu kontrol swid, effiċjenti u żgħar li jgħibu varjazzjoni kbira ta' voltàġġ. Dan tip ta' proġett huwa verament utili f'arej industriali ta' pajsi evolutivi kif India, fejn il-krizi tal-energy hija preoccupazzjoni kbira.

Nghixtu ħafna minn dan il-proġett. Għalna l-lezjoni tal-teamwork, koordinazzjoni, u leadership fl-attraversament ta' diversi phases ta' iżvilupp tal-proġett. Inkunu sfidata mill-komplikazzjonijiet tal-teknoloġiji necessarji biex nibniju s-sistema. Dan għaninu biex nkorrelazzjoni u napplikaw il-knowledge teoriku li oħroġna minn kurs tal-engineering.

L-ebda minnana kien għandu esperjenza bl-elettronika tal-control tal-motor qabel il-proġett. Rikjedna naqra u naqra koncepts u tekniques differenti b'veloċi u napplikawhom fis-sistema. Il-proġett ukoll ipprovdì l-opportunità għalina biex nakkumulaw esperjenza fit-generation ta' segnali pulse u control area tal-power MOSFET. Din l-esperjenza tal-proġett għamilt li nghixtu ħafna u niggħin naqra ħafna u niggħin naqra ħafna.