Điều khiển kích từ máy đồng bộ sử dụng chopper

Nội dung

• Nguyên lý hoạt động của máy đồng bộ sử dụng chopper

• Phát triển tiếp theo của máy đồng bộ sử dụng chopper

• Kết luận về máy đồng bộ sử dụng chopper

Những kiến thức chính:

• Định nghĩa Điều khiển Khích từ: Điều khiển khích từ được định nghĩa là quản lý dòng điện trường DC trong máy đồng bộ để kiểm soát hiệu suất của nó.

• Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý hoạt động của máy đồng bộ sử dụng chopper liên quan đến việc tăng điện áp và điều khiển nó thông qua tín hiệu PWM để đạt được khích từ mong muốn.

• Ưu điểm của Chopper: Sử dụng chopper cho điều khiển khích từ mang lại hiệu suất cao, kích thước nhỏ gọn, điều khiển mượt mà và phản hồi nhanh.

• Thành phần trong mạch Chopper: Các thành phần chính bao gồm MOSFET, tín hiệu điều chế rộng xung, chỉnh lưu, tụ điện, cuộn cảm và các thiết bị bảo vệ như MOV và cầu chì.

• Các cải tiến trong tương lai: Các phát triển trong tương lai có thể bao gồm điều khiển vòng kín cho tải biến đổi và các thành phần chính xác để cải thiện hiệu suất và giảm tác động của nhiệt độ.

Máy đồng bộ là một loại máy điện đa năng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như phát điện, duy trì tốc độ không đổi và điều chỉnh hệ số công suất. Hệ số công suất được điều khiển bằng cách quản lý dòng điện trường DC. Luận văn này tập trung vào việc chúng ta có thể kiểm soát dòng điện trường của máy đồng bộ một cách hiệu quả như thế nào.

Các phương pháp khích từ DC truyền thống gặp phải vấn đề làm mát và bảo dưỡng do các vòng trượt, cọ và commutator, đặc biệt khi đồng bộ công suất tăng lên. Các hệ thống khích từ hiện đại nhằm mục đích giảm thiểu những vấn đề này bằng cách giảm số lượng tiếp xúc trượt và cọ.

Xu hướng này đã dẫn đến sự phát triển của khích từ tĩnh sử dụng chopper. Các hệ thống hiện đại sử dụng thiết bị bán dẫn điều khiển như điôt, thyristor và tranzito. Trong điện tử công suất, một lượng lớn năng lượng điện được xử lý, với các bộ chuyển đổi AC/DC là các thiết bị điển hình nhất.

Phạm vi công suất thường dao động từ vài chục đến vài trăm watt. Trong công nghiệp, một ứng dụng phổ biến là bộ điều khiển tốc độ biến thiên dùng để điều khiển tốc độ của máy cảm ứng. Các hệ thống chuyển đổi điện được phân loại dựa trên loại điện đầu vào và đầu ra.

• AC sang DC (chỉnh lưu)

• DC sang AC (bộ nghịch lưu)

• DC sang DC (bộ chuyển đổi DC-DC)

• AC sang AC (bộ chuyển đổi AC-AC)

Nó liên quan đến cả thiết bị quay và tĩnh để phát, truyền và sử dụng lượng lớn điện năng. Bộ chuyển đổi DC-DC là mạch điện tử chuyển đổi nguồn điện trực tiếp từ mức điện áp một mức khác.

Lợi ích của bộ chuyển đổi điện tử công suất như sau-

• Hiệu suất cao do tổn thất thấp trong thiết bị bán dẫn công suất.

• Độ tin cậy cao của hệ thống chuyển đổi điện tử công suất.

• Tuổi thọ dài và ít bảo dưỡng do không có bộ phận di chuyển.

• Đa dạng trong vận hành.

• Phản hồi động nhanh so với hệ thống chuyển đổi điện cơ khí.

Cũng có một số nhược điểm đáng kể của bộ chuyển đổi điện tử công suất như sau-

• Các mạch trong hệ thống điện tử công suất có xu hướng tạo ra hài trong hệ thống cấp điện cũng như mạch tải.

• Bộ chuyển đổi AC sang DC và DC sang AC hoạt động ở hệ số công suất thấp dưới một số điều kiện hoạt động.

• Việc tái sinh điện năng trong hệ thống chuyển đổi điện tử công suất là khó khăn.

Trong dự án này, điện áp trung bình trên trường của máy đồng bộ được kiểm soát bằng cách sử dụng chopper tăng. Chopper tăng là bộ chuyển đổi DC-DC cung cấp điện áp đầu ra cao hơn và được kiểm soát từ điện áp DC đầu vào cố định.

MOSFET là thiết bị bán dẫn điện tử công suất là công tắc được kiểm soát hoàn toàn (công tắc mà cả bật và tắt đều có thể được kiểm soát). MOSFET được sử dụng làm thiết bị chuyển mạch trong mạch chopper tăng. Cổng điều khiển của MOSFET được điều khiển bởi tín hiệu điều chế rộng xung (PWM). Tín hiệu này được tạo ra bằng cách sử dụng bộ điều khiển vi xử lý. Nguồn điện của