Kõrgpingevoolu lülitite mootorjuhitav juhtimissüsteem
Kõrgepinge katkis sulgud vajavad toimivust mehaanikadega, mis pakkuvad kiiret reageerimist ja suurt väljundmomenti. Enamus praegu kasutatavatest mootoriga juhitavatest mehaanikadest sõltub sarjast reduktorkomponentidest, kuid mootoriga juhitava mehaanika kontrollisüsteemid vastavad nendele nõudmistele tõhusalt.
1. Ülevaade mootoriga juhitava mehaanika kontrollisüsteemi kohta kõrgepinge katkis sulgude jaoks
1.1 Põhiline mõiste
Mootoriga juhitava mehaanika kontrollisüsteem viitab süsteemile, mis kasutab kahekeskuse PID kontrollstrateegiat, et reguleerida mootori lusina voolu ja pöörlemiskiirust, seeläbi kontrollides mehaanika liikumist. See tagab, et katkis sulgude kontaktid saavutaksid määratud kiirused kindlatel liikumispunktidel, rahuldatades nõutavaid avamise ja sulgemise kiirusi (DS).
Katkis sulgud (DS) on kõige laialdasemalt kasutatav tüüp kõrgepinge lüliti. Need loovad elektrivõrkudes insulatsioonilise vaiku, täites kriitilisi eraldamisfunktsioone ja mängides olulist rolli liinide ümberlülites ja magistraalide ümberkonfigureerimises. Mootoriga juhitava mehaanika kontrollisüsteemi peamine funktsioon on automaatselt jälgida voltaget ja voolu, eraldada kõrgepingevaid osi ning tagada ohutus kõrgepingevates alades.
1.2 Uurimise seis ja arengusuunad
(1) Uurimise seis
Kõrgepinge seadmetes on mootoriga juhitavad mehaanika kontrollisüsteemid laialdaselt kasutuses nende lihtsa struktuuri ja kiire toimimise tõttu, mis pakub lihtsat kontrolli. Ülikoolid ja uurimisasutused üle maailma on selgelt eristanud mootoriga juhitavaid mehaanikaid vedela või hüdrauliliste mehaanikate eest, rõhutades nende struktuurse lihtsust, paremat stabiilsust, lihtsamat komprimeeritud gaasi säilitamise meetodit ja madalamat toimimise keerukust traditsiooniliste süsteemidega võrreldes.
Toimimisel käivitab süsteem liikumist elektromagnetilise jõu abil, mille tekitavad vooluga varustatud spiraalid ja sisemine voolu muutus. Selle rakendamine kõrgepinge seadmetes on muutumas trendiks, kus teadlased on saavutanud märkimisväärset edasiminekut, pidevalt täpsustades mootorijuhtimistehteid ja esitades innovaatilisi parandusi.
Kuigi sellised süsteemid on tavaliselt rakendatud lüliteritele, on nende kasutamise uurimine katkis sulgude puhul piiratud. Kuigi mootorid ja juhtimise komponendid moodustavad osa katkis sulgude mootoriga juhitavatest süsteemidest, ei eksisteeri hetkel otsejuhendatud süsteeme, mis kasutaksid mootorit kontaktide avamise ja sulgemise otsest aktiveerimiseks – see toob kaasa olulisi toimimispiiranguid.
(2) Arengu seis
Rahvusvaheliselt konkureerivad katkis sulgude tootjad parandades mehaanilisi struktuure ja integreerides uusi materjale ja tehnoloogiaid, et oluliselt parandada kontrollisüsteemide jõudlust.
Hiinas, kus elektrienergia tööstus on järkjärguliselt arenemas, on tootjate arv oluliselt kasvanud, ja paljud suured lüliti kontrollisüsteemi ettevõtted on tekkinud. Kodusel kõrgepinge katkis sulgu süsteemidel on näha suundumat paremaks voltagesse, suurema kapatsitussuunas, tõelisema usaldusväärsuse, väiksem hoolduse, miniaturiseerimise ja modulaarse integratsiooni poole:
Kõrgem voltagi ja kapatsitus vastavad kasvavatele riiklikele elektrivara nõudmistele;
Tõelisem usaldusväärsus parandab vooluvedavust;
Edasijõudnud materjalid ja korroodeerimise vastased tehnikad suurendavad mehaanilist paindlikkust ja vähendavad hooldusnõudmisi;
Miniaturiseerimine rahuldab kasvavaid nõudmisi süsteemi mitmekesisuse ja standardiseerimise poolest.
2. Mootoriga juhitava mehaanika kontrollisüsteemi süsteemiarhitektuur
2.1 BLDCM mehaanika süsteem
BLDCM tähistab silindrikku DC mootorit. See retifitseerib AC energiat DC energiaks ja seejärel kasutab inverterit, et teisendada seda taas kontrollitud AC energiaks. Koos kooskõlastatud mootoriga ja ajuriga on BLDCM elektromeetaaniline toode, mis ületab silindrilise DC mootori puudujääke, asendades mehaanilised kommutaatorid elektroniliste kommutaatoritega.
See kombindeerib suurepärase kiiruse reguleerimise AC mootorite robustsusega, omades isiklikult ilma plämmideta, suure usaldusväärsuse ja lihtsa hooldusega. Katkis sulgude mootoriga juhitavates ootelülitustes on BLDCM-d tavaliselt varustatud limiitlülitustega ja need juhib otse DS-i kardil, et teostada avamise ja sulgemise toiminguid – tõhusalt lahendades traditsioonilisi probleeme, nagu üleliigne sidususe ja struktuuriline keerukus.
2.2 DS mehaanika süsteem
"DS" tähistab kõrgepinge katkis sulgu, mis pakub kriitilist elektrilist eraldamist. Lihtsa struktuuriga ja kõrge usaldusväärsusega on DS üksused laialdaselt kasutatud ja mängivad olulist rolli substaatsioonide ja elektrijaama disainis, ehitamises ja toimimises.
Mootoriga juhitavates kontrollisüsteemides kasutab DS mehaanika tavaliselt digitaalset signaalitöötluse protsessorit (DSP) kui keskmist kontrollerit, et haldada süsteemi üldisi funktsioone. Süsteem sisaldab ka järgmist:
Avamise/sulgemise isolatsiooni juhtimine;
Mootori asukoha tuvastamine;
Kiiruse tuvastamine.
Asukoha tuvastamiseks pakub asukoha tuvastamise tsirkuit täpseid kommutatsioonisignale loogikaseadmele. Kiirust mõõdetakse kodeerijaga, mis tuvastab rotori kiirust, LED signaalidena, mis näitavad pöördliikumise kiirust.
Traditsiooniline voolu tuvastamine sõltub shunt vastustest, mis kannatavad temperatuurimuutuste tõttu, mis kompromitteerivad mõõtmise täpsust. Lisaks on ebapiisav elektriline eraldus välise ja juhtimisseadme vahel võimalik, et pingelennukid suurenevad, ohustades süsteemi ohutust.
Laadimise/lahtimise juhtkonnas asendab BLDCM-süsteem traditsioonilist energiavarustust kondensaatoritega. Kondensaatoripank laaditakse ja seejärel eraldatakse välisest võidest, mis suurendab ohutust ja efektiivsust.
3. Motoriga juhitava mehaanika juhtsüsteemi disaini parandused
3.1 Avamise/sulgemise eraldusjuhi juhtkond
See kõrval laeb kolmfaasi viktori voolu, hallates võimu lülitisvahendite ja rakendades tõhusaid strateegiaid lüliti trajektooriateks. See vähendab ajutisi ülevoolu ja lülitamisel tekkivat kaotust, tagades komponentide ohutu ja stabiilse töö.
Kui lülitus on välja lülitatud, absorbeerib kondensaator lahtimisel voolu dioodi kaudu laadimisel. Kui lülitus on sisse lülitatud, toimub lahtimine vastuse kaudu. Tuleb kasutada kiirelt taastuvaid diodeid, mille niminaalne vool ületab peavõidu hinnangut. Parasiitliku induktiivsuse minimeerimiseks soovitatakse kasutada kõrge sagedusega, kõrge jõudlusega snubber kondensaatoreid.
3.2 Mootori asukoha tuvastamise kõrval
See disain tuvastab täpselt rotori magneetpoole asukohad, lubades täpset kommutatsiooni juhtida statorele viktoritega. Kolm Hall-mõju sensorit on paigutatud Halli plaatile, samas kui ringikujuline püsiva magneettväega simuleeritakse moatori magneettväe, et parandada asukoha täpsust. Kui magnet keerleb, muutuvad Halli sensorite väljundid selgelt, lubades täpset elektronilist rotori positsioneerimist.
3.3 Kiiruse tuvastamise kõrval
Rotorkiiruse mõõtmiseks kasutatakse optilist pöörlemiskooderit, mis koosneb infrapunane LED–fotonitransistori optokuplitest ja akenega slaidiplaatist. Optokuplid on ümber ringi ühtlaselt paigutatud. Slaidiplaat, mis asub LEDide ja fotonitransistorite vahel, sisaldab akende, mis moduleerivad valguse edastamist, kui see keerleb. Tulemuseks saadud pulssiline väljundsignaal võimaldab arvutada rotori kiirendust ja kiirust.
3.4 Voolu tuvastamise kõrval
Traditsioonilised shunt-põhised tuvastamismeetodid kannatavad soojuskividuse ja madala täpsuse all. Lisaks puuduliku elektrilise eralduse tõttu võidu ja juhtimiskõrgide vahel on oht, et kõrgepinge transiëntid kahjustavad tundlikke elektroone.
Selle lahendamiseks kasutab parem disain elektriliselt eraldatud Hall-mõju voolu sensorit. Töö käigus tuvastatakse moatori viktorites alternatiivne vool, ja summeerija tõlgib sensori väljundi. Proportsionaalse skaalimise järel saame turvalise, eraldatud voolusignaali.
3.5 Kondensaatori laadimise/lahtimise juhtkond
BLDCM-süsteem asendab traditsioonilist energiavarustust kondensaatoripõhiste lahendustega, mis oluliselt parandab efektiivsust ja lihtsustab laadimise/lahtimise kontrolli. Digitaalne signaalitöötlusseade jälgib pidevalt kondensaatori pinget ja lõpetab laadimise ainult siis, kui töötingimused on täidetud. See disain väljendub energia haldamises ja signaalide hankimises, lubades täpset kõrva juhtimist.
4. Lõppkokkuvõte
Kõrgepingeliste katkuri motoriga juhitava mehaanika juhtsüsteem on strateegiline reaktsioon kasvavatele energianõudlustele ja modernsete elutingimuste kaitsele. Tänu sellele süsteemile, mis lahendab traditsiooniliste katkurite pikaaegsed piirangud, mängib see olulist rolli võrgustruktuuri usaldusväärsuse, efektiivsuse ja intelligentsuse arengus.
